nعوامل اصلی و تعیین کننده ای که در انتخاب و بکارگیری مصالح موثرند توضیح دهد.

nتاثیر ویژگی های فیزیکی،مکانیکی و شیمیایی مصالح در انتخاب و بکارگیری آنها را شرح دهد.

n مفاهیم پایه و اصلی مربوط به خواص فیزیکی ، مکانیکی و شیمیایی مصالح و تاثیر آنها در انتخاب و بکارگیری مصالح را شرح دهد.

n برخی خطرات واکنشهای شیمیایی که ممکن است پس از مصرف و بکارگیری مصالح ؛ عارض ساختمان شود، توضیح دهد.

 

 

اندیشه طراحی از طریق توجه به نوع مصالح، نحوه ساخت ، سیستم سازه ای ؛ و بده و بستان آنها با فضا ، پوسته، بازشوها ، نور و... واقعیت پیدا می نماید.

شکل و فضای معماری براساس ویژگی های مصالح و نحوه پرداخت و نصب آنها محقق می شود. حاصل این عوامل است که به شکل گیری فضایی دلنشین و قابل قبول منجر می شود.

مزیت شناخت مصالح برای معماران

هر ماده از "توانمندی سازه ای" و قابلیت اجرایی و ظرفیت حسی و زیبایی خاص خود برخوردار است و از این رو تناسبات، شکل ها و احجام احساس خاصی را تداعی می کند.

چنانچه خواص مواد بخوبی شناخته شود (حتی مواد مصنوعی مانند انواع پلاستیک و...) به هنگام استفاده در تضاد با طبیعت قرار نخواهند گرفت و با بهره گیری خردمندانه از آنها می توان غنای بیشتر فضا و طبیعت را به ارمغان آورد.

مبحث شناخت مصالح شامل دو بخش است:

بخش اول به معیارهای انتخاب مصالح در پروژه های معماری اختصاص دارد، که طی آن خواص فیزیکی ، شیمیایی ، مکانیکی ، زیست محیطی و کاربردی مواد که بر اساس استانداردها و مقررات ملی ساخت و ساز ، و شناسنامه فنی آنها تدوین شده است مورد بررسی قرار می گیرد.

 

بخش دوم به معرفی مهم ترین ترین مصالح مورد استفاده در معماری ، چگونگی تولید، و ویژگیهای کاربردی و کارکردی آنها اختصاص دارد.

معیارهای انتخاب مصالح در معماری

- مهمترین خواص فیزیکی

- مهمترین خواص مکانیکی

- مهمترین خواص شیمیائی

- مهمترین خواص اکولوژیکی

- مهمترین خواص کاربردی( مجموعه خواص فوق ؛ زیبایی مصالح ، ویژگی های حسی ، روانی و ....)

 

 

 

 

تاثیر آب بر مصالح ساختمانی

- قابلیت نفوذ آب در جسم:میزان آبی که در جسم نفوذ می کند.( مقدار آب تحت فشاری که در مدت یک ساعت از یک متر مربع سطح جسمی که ضخامت آن یک متر باشد عبور می کند.)

- قابلیت جذب آب:مقدار آبی که حجم یک جسم را پر می کند.
- رطوبت:وزن آب موجود در مصالح ساختمانی
- ضریب نرمی:این ضریب نشان دهنده مقاومت مصالح در برابر نفوذ آب است. مقاومت جسم اشباع شده به مقاومت جسم خشک را ضریب نرمی می گویند. مصالحی را که ضریب نرمیشان کمتر از 8/0 است نباید در مناطق مرطوب به کار گرفت.

- مقاومت در برابر یخبندان: مواد ساختمانی از آب اشباع شده و تحت شرایط اشباع و برودت 17 - درجه سانتیگراد منجمد می شوند و سپس در حرارت عادی ، یخ آنها ذوب می شود. این حالت 10 تا 200 بار تکرار می شود.مصالحی که پس از آن پوسته پوسته نشوند ؛ بیش از 5% از وزنشان کاسته نشود و بیشتر از 25% تاب مکانیکی خود را از دست ندهند مصالح مقاوم در برابر یخبندان به حساب می آیند.

 

تاثیر حرارت بر مصالح ساختمانی

- قابلیت هدایت حرارتی:مقدار گرمایی است که جداره بر اثر اختلاف درجه حرارت مؤثر در دو سمت داخل و خارج از خود عبور می دهد. میزان هدایت گرما در دیوار خارجی، سقف و کف بناها بسیار حائز اهمیت است.این قابلیت به میزان تخلخل، شکل منافذ، نوع جنس، میزان رطوبت و وزن واحد جسم بستگی دارد.چون این ضریب در مورد هوا بسیار کم است برای جلوگیری از تبادل حرارت از دیوارهای دو جداره یا مصالح متخلخل استفاده می کنند.
- گرمای ویژه:مقدار گرمایی که یک گرم از جسم نیاز دارد تا حرارت آن یک درجه سانتی گراد بالا برود.
- ظرفیت حرارتی: خاصیت جذب مقدار معینی از حرارت توسط جسم در هنگام حرارت دادن
- ضریب انبساط و انقباض: به وسیله آزمایشات مکرر در درجه حرارت های مختلف اندازه گیری می شود. شناخت این ضریب از نقطه نظر هم جواری مصالح و رفتارهایی که مصالح مختلف در هنگام سرما و گرما از خود بروز می دهند اهمیت دارد.
- مقاومت در برابر حرارت وآتش:قابلیت جسم در مقابل تغییر شکل ناشی مشتعل شدن و از دست دادن تاب مکانیکی یا خراب شدن تحت تأثیر حرارت زیاد به هنگام آتش سوزی است.
از این نظر مواد به سه گروه تقسیم می شوند:
1- اجسام نسوز حرارت 1580 درجه سانتی گراد را تحمل کرده و معمولا مشتعل و مبدل به ذغال نمی شوند.
2- اجسام دیرسوز در حرارت 1350 تا 1580 درجه سانتیگراد تغییر شکل می دهند. معمولا براحتی مشتعل و ذغال نمی شوند.مثل آسفالت که با دور کردن شعله از سوختن باز می ماند.
3- اجسام سوزا در حرارت زیر 1350 درجه سانتیگراد شعله ور و ماهیت خود را از دست می دهند. معمولا در اثر رسیدن شعله و حرارت مشتعل و می سوزند.

 

قابلیت جذب و انعکاس نور و صدا
قابلیت جذب و انعکاس نور: به بافت، رنگ ، شکل و سطح مواد بستگی دارد.

قابلیت عبور نور: به میزان شفافیت ، مات و کدر بودن مصالح بستگی دارد.

قابلیت هدایت یا عایق بودن در برابر جریان برق: به میزان رسانایی جریان الکتریسیته توسط مصالح بستگی دارد.

قابلیت اکوستیک : جذب و انعکاس صدا و نوفه به بافت و شکل و ضخامت جسم دارد.صدا عاملی "خواسته" و مطلوب و نوفه عاملی "ناخواسته" و زیان آور در ارتباط با شنوائی محسوب می شود.

خواص مکانیکی

خستگی (تنش): مقدار نیرویی است که به سطح مقطع واحد جسم وارد می شود.                            

                                                

                                                                                                                                                                                  

تاب فشاری ، تاب کششی ، تاب خمشی و تاب پیچشی از طریق محاسبات قابل اندازه گیری است.
صلبیت: برخی مصالح در برابر میزان خاصی از نیرو هیچ گونه تغییر شکلی نمی دهند و به اصطلاح صلب هستند،( مثل چدن، سنگ و آجر)

الا ستیسیته: گروهی دیگر در برابر همان نیرو تغییر شکل میدهند بطوریکه پس از برداشتن آن نیرو جسم به حالت اول برمی گردد.

پلا ستیسیته: برخی دیگر از مصالح در برابر همان نیرو تغییر شکل هایی می دهند که پس از برداشتن نیرو به حالت اولیه برنمی گردند، چنین جسمی را پلاستیک یا خمیری می گویند.(مانند قیر و خاک رس)

 

خواص شیمیایی

- شیمی مصالح :علم چگونگی واکنش ها، رفتارها ، ترکیبات مصالح مختلف و بررسی ساختار اتم های آنها ست.

از ترکیبات مختلف 109عنصر روی زمین حدود 5 میلیون ترکیبات مختلف بدست می آید که 5/4 میلیون مربوط به ترکیبات اتم کربن است.

انواع آلیاژهای فلزی شامل فولاد، برنج، برنز؛ انواع سیمان با مقاومت و رنگ های مختلف و انواع پلی مرها ی ساختمانی از جمله این مصالح محسوب میشوند.

آلیاژهای فلزی از ترکیب چند فلز (ترکیبات فلزی) بدست می آیند مثلاً :

فولاد ترکیبی است از آهن و کربن و چند فلز دیگر

برنج آلیاژی است از مس و روی

برنز آلیاژی است از مس و قلع

سکه نقره ای رنگ آلیاژی است از مس و نیکل

 

نسبت فراوانی عناصر در پوسته جامد زمین

 

 

اصلی ترین عناصر طبیعی مورد استفاده در معماری و ساختمان

 

 

 

■چگونگیتولید مصالح :

 

مصالح ساختمانی حاصل فرآیندی از واکنشهای شیمیایی روی مواد اولیه ای است که در طبیعت یافت می شود.

واکنش های مربوط به تولید مصالح ساختمانی به دو صورت انجام می شود:

الف) از طریق حرارت دادن ؛ ذوب یا پختن آنها مانند تولید آهن، سیمان، گچ، آهک، آجر، انواع پلی مرها

 

ب ) قرار دادن آنها در مجاورت آب تا به صورت محلول درآیند. مانند تولید انواع بتن ها، ملات ها، شفته ها (یا قرار دادن در مجاروت هوا؛ گازها و رطوبت مانند تهیه خشت- یا بیسکویت کاشی- سفال)

 

وقتی یکی از شرایط فوق فراهم می شود مولکول های جسم جامد امکان حرکت پیدا می کنند و شرایط برای ترکیب و واکنش مولکول ها فراهم می شود.

مثلاٌ آهک ساختمانی از حرارت دادن کربنات کلسیم بدست می آید.

 

تولید مصالح :

 

تولید مصالح ساختمانی ترکیب عناصر مختلف و دادن خواص خاص به آنهااز طریق تعیین نسبت های عناصر تشکیل دهنده آنهاست.

 

مثلاً برای تولید سیمان رنگی ، سیمان سفید یا سیمان با خاصیت دیرگیری(در جاهای گرم) یا زودگیر(در جاهای سرد) نسبت عناصر مختلف تشکیل دهنده سیمان را تغییر میدهند.

 

همچنین تولید انواع بتن با مقاومت یا کیفیت های مختلف از طریق ترکیب سیمان با مواد سنگی(گرانول) ، آب و بر اساس طرح اختلاط بدست می آید.

 

با توجه به این که واکنش های شیمیایی مستلزم تماس مولکول های عناصر و مواد مرکب است( صرف نظر از گاز ها و مایعات که این امکان به راحتی در آنها انجام میشود) و این امکان در مورد جامدات به راحتی میسر نیست این فرآیند معمولا در کارخانه صورت میگیرد.

 

واکنش مصالح فلزی و غیر فلزی با اکسیژن و آب؛ و ترکیب اسید و باز با یکدیگر

برخی مصالح ساختمانی در صورت وجود حرارت ، رطوبت و گاز یاعواملی همچون اسیدها، بازها ، نمک ها واکنشهایی را تشکیل می دهند که تأثیرات متفاوتی بر آنها بجای خواهد گذاشت. بنا بر این هنگام استفاده از مصالح و ترکیبات مختلف آنها در کارگاه ، باید به تأثیر این عوامل بر آنها توجه داشت.

 

نمک هایی که در آب حل نشوند به مصالح آسیب نمی رسانند. همچنین اگر مصالح همیشه زیرآب باشند یا پیوسته در خشکی باشند(فاقد رطوبت) به مصالح آسیب نمی رسد فرآیند آب گرفتن (بلوری شدن) و آب از دست دادن و تداوم آن است که باعث آسیب دیدگی و انهدام مصالح می شود.

 

برای اینکه مطمئن شویم جسم مورد استفاده در مواجهه با نمک آسیب نخواهد دید قدری از آن را در آب حل کرده و می جوشانیم یا اینکه مقداری از آن را در یک اسید کم مایه(ضعیف) حل کرده و می جوشانیم(اسید نباید از خانواده نمک آزمایشی باشد) جسم هایی که در آب یا اسید جوشیده شده ، حل نشوند به مصالح ساختمانی آسیبی نمی رسانند.

 

 ترکیبات شیمیایی که به مصالح ساختمان آسیب می رسانند

 

اسیدها و نمکها به مصالح ساختمانی آسیب می رسانند.

 

اسیدهای آزادی که در آب دریا یا نم زمین باشند باعث زنگ زدن و خوردگی فلزات شده و ملات ها را هم خراب می کنند.

 

نمک ها با آب ترکیب شده بلورهای نمک درست می کنند. نمک ها یی که در آب حل می شوند به صورت شوره روی مصالح ساختمانی نمایان می شوند از این رو باید اثر آن ها روی مصالح ساختمان آزمایش شود.

 

پس از خشک شدن، بخشی از آب موجود در بلور نمک تبخیر شده و نمک بلوری مجدداً غیر بلوری می شود. چون نمک ها هنگام بلوری شدن افزایش حجم می یابند(متورم می شوند) به دانه های پیرامون خود فشار می آورند، که به آن فشار بلوری شدن می گویند.

 

هر چه آب بلوری شدن بیشتر باشد، فشار بلوری شدن هم زیادتر می شود. پیامد فرآیند بلوری شدن(آب گرفتن نمک) و در پی آن غیر بلوری شدن نمک ها(از دست دادن آب)، شکفته شدن و خرد شدن مصالح ساختمان است.

 تاثیر مصالح کربنات دار ، سولفات دار، سولفور دار، کلرور دار ، نیترات دار بر ساختمان

■ کربنات ها:

مصالح ساختمانی که کربنات دارند در برابر واکنش های شیمیایی اسید کربنیک آب باران؛ ...اسید گوگرد؛ گاز و دود کارخانه ها؛ آب شور دریاها و ... آسیب پذیرند.

■ سولفات ها:

همه سولفات ها موجب زنگ زدگی فلزات و خراب شدن ملات ها می شوند. مثلاً سولفات منیزیم.

■ سولفورها:

سولفورها به خودی خود به مصالح ساختمانی آسیب نمی رسانند اما چنانچه در مجاورت هوای مرطوب اکسیژن بگیرند تبدیل به سولفات شده که به مصالح آسیب می رسانند(اثراتشان مانند اثرات سولفاتهاست)

■ کلرورها:

همه کلرورها رطوبت جذب کرده و موجب زنگ زدگی فلزات می شوند. مصالح حاوی کلرورها در هوای مرطوب، نم موجود در هوا را جذب کرده و بلوری می شوند.

■ نیترات ها:

نیترات ها در هوای نمناک جذب رطوبت کرده و شکفته می شوند بطوری که روی دیوارها سفیدک زده می شود. این سفیدک را سفیدک نیتراتی می گویند که با کم و زیاد شدن رطوبت هوا باعث تخریب ملات و پوسته روئین روی دیوار می شوند.

 

انواع سفیدکهای ساختمانی

div><!-- [if ppt]-<!--[endif]-->

-سفیدک کربناتی: اگر آجریا دیگر مواد ساختمانی که در دیوار سازی استفاده می شوند؛ دوغاب ملاط آهکی را بخود جذب کنند،آهک شکفته دی اکسید کربن هوا رامی گیرد و تبدیل به آب و کربنات کلسیم می شود. کربنات کلسیم به صورت سفیدک روی نمای آجر کاری نمایان می شود و به زیبائی بنا لطمه وارد می نماید.

-- سفیدک سولفاتی : ترکیب اسید کربنیک با گچ موجود در دیواریا ملات گچ یا گچ موجود در سیمان (هنگام آسیاب کردن کلینکر) باعث بوجود آمدن این ضایعه میشود.