سنگ تراورتن و کاربرد آن در ساختمان

سنگ تراورتن

چکیده:

سنگ تراورتن سنگی رسوبی شیمیایی لایه لایه متشکل از کربنات کلسیم و متخلخل می باشد.

اکثراً دارای رنگ روشن که اغلب سفید، کرم و خاکستری و یا رنگی بدلیل حضور اکسیدهای آهن و منیزیم (قهوه ای، زرد و قرمز) و کربن (متمایل به آبی، خاکستری و سیاه) می باشد. مجموع ذخایر تراورتن در ایران به ۱۸۰ میلیون تن می رسد که شامل ۱۰ % از کل ذخایر سنگ های تزئینی کشور می باشد. عمده ترین استان های کشور از نظر ذخائر شناخته شده تراروتن مرکزی، اصفهان، آذربایجان شرقی و غربی و زنجان می باشند. بهترین قیمت سنگ تراورتن در شهرک صنعتی محمودآباد اصفهان است.

 

تراورتن چه نوع سنگی است؟

سنگ تراورتن یک سنگ رسوبی شیمیایی لایه لایه متشکل از کربنات کلسیم می باشد که غالباً در ارتفاعات کم تشکیل می شوند. که در اطراف زهکش ها، چشمه ها ، در طول نهرها و رودخانه ها ، در طول گسل ها و گاهی در دریاچه ها شکل می گیرند. بیشترین منشاء تشکیل تراورتن ها ناشی از زهکشی آب های زیرزمینی غنی از دی اکسید کربن است که مقدار کلسیم آنها بیشتر از ۲mmol L^-1 یا (۸۰ ppm) باشد.

تعریف ASTM طبق استاندارد ۱۱۹ C (America Society of Testing Materials) :
تراورتن سنگ کلسیت متخلخل یا سلولی لایه ای تا حدی بلورین و با منشاء شیمیایی می باشد.
تعریف انجمن استاندارد ایتالیا (Standards Association of Italy):
تراورتن سنگ آهک رسوبی است که به‌صورت شیمیایی ته‌نشین شده است و ساختمانی اسفنجی دارد برای کارهای ساختمانی و تزئینی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

بدلیل اینکه ذخایر تراورتن به‌صورت پهنه‌های نسبتا وسیعی دیده می‌شود در اغلب موارد لایه‌ها در ذخایر تراورتن افقی‌اند و یا با شیب ملایمی که تابع مورفولوژی سطح زمین است قرار گرفته‌اند. به‌طوری‌که در بعضی موارد ذخایر عظیمی را در پهناهای وسیع تشکیل می‌دهند مانند معادن عظیم آذرشهر و شهرستان محلات. و با توجه به جوان بودن این سنگ ها و اینکه فاقد چین خوردگی یا چین خوردگی کمی دارند، بنابراین میزان کوپ دهی(Cope) و پلاک دهی این نوع سنگ بسیار بهتر از سایر سنگ های ساختمانی می باشد و پلاک ها و اسلب های (Plates) این نوع سنگ با ضخامت ها و ابعاد متفاوت به راحتی قابل استحصال است . ذخایر بزرگ تراورتن بیشتر در کشور های ایتالیا٬ ایران٬ ترکیه، آمریکا و مکزیک وجود دارد .

تراونیکس (Traonyx):

تراونیکس سنگی است که در شرایط تشکیل تراورتن ها از چشمه های آبگرم شکل می گیرند.

کانی اصلی این نوع تراورتن ها آرگونیت از نوع فیبری است و کانی کلسیت جزو کانی های فرعی می باشد که به همراه سایر کانی های مثل هماتیت ، لیمونیت و کانی های رنگین در ترااونیکس دیده می شوند.

عوامل فیزیکی ، شیمیائی محیطی که باعث بوجود آمدن اونیکس ها میشوند بطور خلاصه شامل :

۱- بخش شدن محلول حاوی کربنات کلسیم به آهستگی و آرامی.

۲- آهنگ تبخیر بیشتر از حالت عادی (تشکیل تراورتن) باشد.

۳- محیط تشکیل آن باید اسیدی تر از محیط تشکیل تراورتن باشد.

۴- مقدار _۲Co در محلول بیشتر باشد.

بنا بر این در یک محیط رسوبی چشمه ای که در آب آن بیکربنات حل شده باشد در شرایط عادی تولید تراورتن نموده ولی در محیطی که شرایط فوق الذکر را داشته باشند ترااونیکس تشکیل می شود.

سنگ شناسی و کانی شناسی تراورتن:

سنگ‌های تراورتن از کانی‌های متبلور کلسیت بادبزنی شکل با اندازه‌های متفاوت تشکیل شده است. و مواد فرعی باعث تغییر خصوصیات فیزیکی سنگ مانند مقاومت و رنگ آن می‌شود. اکثراً دارای رنگ روشن که اغلب سفید، کرم و خاکستری میباشد، وجود ناخالصی هایی از قبیل اکسیدهای آهن و منیزیم (قهوه ای، زرد و قرمز) و کربن (متمایل به آبی، خاکستری و سیاه) سبب ایجاد رنگ های متنوعی در این سنگ ها شده است. همچنین ممکن است حاوی مقداری سیلیس و کانی های رسی نیز باشند. تراورتن در صورتی‌که رنگ آن به‌صورت یکنواخت سفید بوده و رگچه‌های رنگی یکنواخت داشته باشد از مرغوبیت بیشتری برخوردار است. علاوه بر تنوع رنگی که باعث ایجاد زیبایی خاصی در تراورتن می شود٬ این نوع سنگ را می توان از دو جهت مختلف برش داد .

۱- Veincut :

در این حالت سنگ در جهت عمود بر لایه بندی آن بریده شده، لایه های مختلف آن در سطح پلاک بریده شده نمایان خواهند شد که توازی ٬ تنوع رنگی و تغییرات ضخامت لایه های رنگی در هنگام نصب باعث ایجاد همانگی خاصی در نمای ساختمان می شود.

بافت (Texture)و ساخت(structure) سنگ تراورتن:

بافت سنگ دانه ریز است و دارای لایه بندی و تخلخل هستند. ترکیبات مهم بافتی در تراورتن ها میکرایت، اسپارایت و دندریت ها هستند. اکثر تراورتن ها دارای تخلخل درون بلوری ، قالبی ، حفره ای و پناهگاهی هستند. تخلخل درون بلوری در تمامی تراورتن ها معمول است اما بر اساس فرم بلورها و چگالی متغییر است.در تراورتن ها تخلخل میان بلوری بوسیله کلسیت ثانویه تا ۲ % کاهش می یابد اما تخلخل قالبی حفظ میشود.

حفرات سنگ تراورتن معمولا به وسیله مخلوطی از سیمان سفید و مل ٬ ترکیبات اپوکسی رنگی یا رزین های پلی استر پر می شوند و یا به صورت پر نشده مورد استفاده قرار می گیرند . علاوه بر این از این سنگ ها به صورت سابخورده (polished) ٬بدون ساب (unpolished)٬ خشن شده (Honed) ٬ قدیمی شده (antique) و غیره استفاده می شود .

ساختمان تراورتن ها با توجه به غالب بودن کلسیت که از ساختمان مثلثی شکل co₃ ناشی می شود به صورت رمبوهدری (سیستم هگزاگونال) دیده می شود بلورهای کلسیت می تواند به شکل های مختلفی دیده شوند بطوریکه ۳۰۰ نوع ساختار متفاوت می توانند داشته باشند. بلورهای کلسیت دارای رخ کامل رمبوهدری (۱۰۱۱) هستند.

تراورتن با توجه به شرایط و محیط تشکیل ساخت های مختلفی دارند که شامل:

• ساخت خطی: این ساخت که در راستای گسلها و چشمه های معدنی مسیر گسل شکل گرفته است و دارای دو بخش مرکزی یا محوری بسیارسست و دگر سان شده و بخش کناری با لایه بندی مشخص و کم و بیش قائم است.
• ساخت پستانکی : شامل ستونکهایی از چکه کردن یا بیرون آمدن آرام گاز کربنیک از توده آراگونیتی است.
• ساخت نواری:نوار موجی، همزمان با تشکیل تراورتن یا مرمر شکل گرفته و در مقاطع مختلف بخوبی مشهود است.
• ساخت ساده : بطور عادی در اکثر سنگهای تراورتن ها دیده می شود.

تشکیل تراورتن ها رنگی :

چشمه های آهک ساز٬ در راستای گسلها از آبهای جوی و ماگمائی تغذیه میکنند. آبهای جوی با نفوذ در اعماق زمین ضمن گرم شدن و همراه شدن با گازهایی چون So2+ Co2 و عناصری مانند Mg , Fe و غیره به طبقات بالایی زمین رانده می شوند ٬ در مسیر راه غلظت کربنات کلسیم بالا رفته ٬ در نهایت در سطح زمین همزمان با افت درجه حرارت و فشار و ترخیص گازهای اضافی و تغییرات ph زمینه تشکیل تراورتن را بوجود می آورند . بی کربنات کلسیم به کربنات کلسیم تبدیل و رسوبگذاری می شود . تغییر رﮊیم آبدهی که احتمالا فصلی است باعث تغییر میزان مواد رنگی مانند Al , Mg و غیره می گردد و لایه های متعدد با رنگهای مختلف را تشکیل می دهد .

انواع شاخص تراورتن در ایران عبارتند از :

۱ـ تراورتن سفید محلات

۲ـ تراورتن قرمز آذرشهر(نزدیک تبریز) و جرقویه

۳ـ تراورتن گردویی (قهوه ای رنگ) آذرشهر

۴ـ تراورتن لیمویی : محلات

 

مزایا و معایب تراورتن رنگی :

– تراورتن سفید در صورتیکه رنگ آن بصورت یکنواخت سفید بوده ورگچه های رنگی و خلل و فرج یکنواخت داشته باشد از مرغوبیت بیشتری بر خوردار می باشد که معادن تراورتن محلات (آتش کوه) از اینگونه می باشد .

– وجود رگچه های رنگی ناشی از آلودگی به اکسید های آهن تراورتن های سفید ممکن است به سنگ زیبائی خاص بدهد .

– تراورتن های کرم رنگ که ناشی از وجود رنگینه ها Pigments پراکنده اکسید آهن در بین سنگ می باشد از مرغوبیت کمتری برخوردارند.

– تراورتن های رنگی که ممکن است بر حسب درصد آلودگی به رنگینه ها اکسید آهن ٬ به رنگهای قرمز ٬ گردوئی و لیموئی و غیره دیده شوند ٬ به دلیل نقش و نگارهائیکه ناشی از اختلاف میزان آلودگی اکسید آهن در لایه های مختلف تراورتن است ٬ ظاهر بسیار زیبا و جذابی دارند .

– در حال حاضر ایران تنها کشور تولید کننده تراورتن قرمز است

– تراورتن قرمز گردوئی و لیموئی آذرشهر در آذر بایجان شرقی و تراورتن های قرمزسردارآباد٬ اردستان و نطنز از دیگر معادن تراورتن رنگی ایران هستند .

تراورتن های رنگی در شرایط فعلی دارای قیمت خوب و بازار مناسبی در بازار های جهانی می باشند .

تراورتن به دلایل زیر پرمصرفترین سنگ ساختمانی است :

۱ـ مقاومت قابل قبولی دارد و سختی قابل قبول دارد

۲ـ برش پذیری و صیقل آسان دارد

۳ـ شرایط استخراج ایده آل دارد (چون در ارتفاعات مسطح)

۴ـ شکستگی و درز و شکاف کم (در رسوبات دوران چهارم و جوانند و کوهزایی ندارد)

۵ـ زیبایی و تنوع رنگ

۶ـ وجود حفرات جهت چسبیدن خوب به ملات

۷ـ ارزانی قیمت نسبت به سنگها

جدول ابعاد تراورتن در کاربردهای مختلف آن( Paving: سنگ فرش، Floor overing: پوشش کف، Wall covering: دیوار پوش، Stairs: پله ها، Roof covering: پوشش سقف)

ذخایر تراورتن و وضعیت ایران در دنیا:

در کل ۱۸۰ میلیون تن تراورتن در ایران داریم که شامل ۱۰ % از کل ذخایر سنگ های تزئینی کشور می باشد. در کل سنگ های تزئینی ۳/۶ % از کل ذخایر معدنی کشور را تشکیل می دهند که از این میزان ۶/۰ % به تراورتن اختصاص دارد.

از نظر پراکندگی جغرافیایی ذخائر سنگهای تزئینی و نما، اختلاف قابل توجهی بین استانهای مختلف کشور وجود دارد به طوریکه ۵ استان اصفهان، خراسان، فارس، کردستان و آذربایجان شرقی در مجموع۶۹ درصد از ذخائر شناخته شده در بخش سنگهای تزئینی و نما را تشکیل می دهند و هر کدام از این استانها به ترتیب سهم ۴/۳۱ ، ۷/۱۵ ، ۱/۸ ، ۱/۷ و ۸/۶ درصدی از کل ذخایر سنگ های تزئینی را شامل می شوند. عمده ترین استان های کشور از نظر ذخائر شناخته شده تراروتن، استانهای اصفهان، آذربایجان شرقی و غربی، زنجان و مرکزی می باشند.

 

منابع :

۱- دکتر سحابی (۱۳۸۰)، سنگ های رسوبی.

۲- جیمز دوایت دینا، مترجم: مهین محمدی، (۱۳۸۰)، کانی شناسی غیر سیلیکاته، انتشارات پیام نور.

۳- کاوه بسطامی، (۱۳۸۳)، راهنمای سنگ ایران، انتشارات روشان روز.

۴- سایت صنعت و معدن استان مرکزی(mkz.mimt.gov.ir)

۵-

۶- www.fironstone.com

۷- ASTM C119, (2002), Standard Terminology Relating toDimension Stone.

۸- Torok, A., (2004), ―Comparison of the process of decay of tow limestone in a polluted urban environment.

۹- HOMASANG