ارزیابی دوام تراورتن در برابر هوازدگی نمک: یک مطالعه آزمایشگاهی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه زمین شناسی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه لرستان، خرم آباد

2 گروه زمین شناسی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه تربیت مدرس، تهران

10.22084/nfag.2019.17907.1347

چکیده

با توجه به شرایط اقلیمی متنوع ایران شامل مناطق گرم و خشک و هم­چنین ساحلی می­توان گفت هوازدگی ناشی از تبلور نمک یکی از مهم­ترین عوامل تاثیرگذار روی دوام سنگ­های استفاده شده در نمای بیرونی ساختمان­ها می­باشد. در نتیجه ضروری است دوام سنگ­ها ارزیابی شود و مناسب­ترین و مقاوم­ترین آن­ها برای نمای بیرونی ساختمان­­ها انتخاب شود. در این پژوهش دوام 6 نمونه تراورتن از مناطق آذرشهر و محلات در برابر هوازدگی ناشی از تبلور نمک مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور آزمایش هوازدگی نمک در سولفات سدیم  تا 60 چرخه انجام و بعد از هر 5 چرخه تغییردر وضیعت ظاهری نمونه­ها (تغییر رنگ، شوره­زدگی و تخریب شیمیایی و فیزیکی)، ویژگی­های مکانیکی (مقاومت بار نقطه­ای، مقاومت کششی برزیلی و سرعت موج P) و افت وزنی نمونه­ها (Dry Weight Loss) ثبت و تعیین شده است. نتایج دلالت بر این دارد که تغییر در وضیعت ظاهری نمونه­ها شامل تغییر رنگ، شوره­زدگی و هم­چنین تخریب شیمیایی و فیزیکی به دلیل اینکه معیار اندازه­گیری آن­ها کیفی می­باشد نمی­توانند ارزیابی خیلی دقیقی از دوام نمونه­ها در برابر  هوازدگی نمک فراهم کنند. علاوه بر این نتایج نشان می­دهد در بین پارامترهایی که معیار اندازه­گیری آن­ها کمی می­باشد مقاومت کششی برزیلی و سرعت موج P در مقایسه با مقاومت بار نقطه­ای و افت وزنی ارزیابی دقیق­تری از دوام نمونه­ها می­دهند. هم­چنین مشاهدات و ثبت ماکروسکوپی وضیعت ظاهری نمونه­ها در آزمایش هوازدگی نمک نشان می­دهد که ویژگی­های سنگ­شناسی نقش مهمی در تخریب شیمیایی و فیزیکی و در نتیجه دوام دارند. 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Durability assessment of travertenes against salt weathering: an experimental study

نویسندگان [English]

  • A. Jamshidi 1
  • M. R. Nikudel 2
  • M. Khamehchiyan 2
  • R. Sarikhani 1
2 -
چکیده [English]

Considering the diverse climatic conditions of Iran with a varying from hot and dry and also coastal areas it can be seen that salt weathering is one of the most important agents affecting on the durability of stones used as wall cladding of the building.  As a result it is necessary that durability of stones be assessed and the most resistance and appropriate those be selected for use as wall cladding of the buildings. In this research, durability of six samples of travertines from Azarshahr and Mahallat areas against salt weathering were investigated. For this purpose, salt weathering test at sulfate sodium (Na2SO4) up to 60 cycles was carried out and, after every 5 cycles, changes in the samples appearance (color, efflorescence, chemical and physical decay), mechanical properties (point load strength, Brazilian tensile strength and P-wave velocity) and Dry Weight Loss of samples were monitoring and measured. The results indicated that changes in samples appearance including the color, efflorescence, chemical and physical decay due to criteria of measure those is qualitative, can not to be appropriate for assessment of  samples durability against salt weathering. Moreover, results show in among parameters that criteria of measure those is quantitative, Brazilian tensile strength and P-wave velocity are more reliable in compare with point load strength and Dry Weight Loss for assessment of samples durability. Also, macroscopic monitoring of samples appearance against salt weathering show those petrological properties has major role in chemical and physical decay and therefore their durability.

کلیدواژه‌ها [English]

  • salt weathering
  • travertine
  • appearance conditions
  • mechanical properties
  • Weight loss
جمشیدی، ا. نیکودل، م. ر. و حافظی­مقدس، ن (1387) مقایسه اثر تخریبی محلول­های سولفات سدیم و سولفات منیزیم روی نمونه­هایی از سنگ­های ساختمانی. مجموعه مقالات دوازدهمین همایش انجمن زمین­شناسی ایران، شرکت ملی مناطق نفت­خیز جنوب، اهواز.
Angeli, M., Heber, R., Menendez, B., David, C., Bigas, J-P (2010) Influence of temperature and salt concentration on the salt weathering of a sedimentary stone with sodium sulphate. Engineering Geology, 115: 193-199.
Bell, F. G (1993) Durability of carbonate rock as building stone with comments on its preservation. Environmental Geology, 21: 187-200.
Benavente, D., Garcia del Cura, M.A., Bernabeu, A., Ordonez, S (2001) Quantification of salt weathering in porous stones using experimental continuous partial immersion method. Engineering Geology, 59: 313–25.
Benavente, D., Martinez, J., Cueto, N., Cura, M. A (2007) Salt weathering in dual-porosity building dolostones”, Engineering Geology, 94: 215-226.
Cultrone, G., Sebastian, E., Huertas, M. O (2007) Durability of masonry systems: A laboratory study. Construction and Building Materials, 21: 40-51.
EN 12370 (1999) Natural stone test methods - Determination of resistance to salt crystallization. European Committee for Standardization.
ISRM (1981) Rock characterization testing and monitoring.  ISRM suggested methods. In: Brown ET (ed.), Pergamon Press, Oxford, 211 p.
Jamshidi, A., Nikudel, M. R., Khamehchiyan, M (2013) Estimating the durability of building stones against Salt crystallization: considering the physical properties and strength characteristics. Journal of Geopersia, 3(2): 35-48.
Ross, K. D., Hart, D., Butlin, R. N (1989) Durability tests for natural building stone. Building Research Establishment (BRE), Garston, UK.
Sousa, M. O., Suarez del Rio, M., Calleja, L., Argandona, V., Rodriguez, A (2005) Influence of microfractures and porosity on the physico-mechanical properties and weathering of ornamental granites. Engineering Geology, 77: 153-168.
Topal, T., Doyuran, V (1997) Enginnering geological properties and durability assessment of the Cappadocian tuff. Engineering Geology, 47: 175–187.
Topal, T., and Doyuran, V (1998) Analyses of deterioration of the Cappadocian tuff, Turkey. Environmental Geology, 34: 5-20.
Tsui, N., Flatt, R., Scherer, G (2003) Crystallization damage by sodium sulfate.  Journal of Cultural Heritage, 4: 109–115.
Ulusoy, M (2007) Different igneous masonry blocks and salt crystal weathering rates in the architecture of historical city of Konya. Building and Environment, 42: 3014-3024.
Winkler, E. M (1994) Stone in Architecture, properties, durability. Thired Edition, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, Printed in Germany.
Yavuz, A. B (2006) Deterioration of the volcanic kerb and pavement stones in a humid environment in the city centre of Izmir, Turkey. Environmental Geology, 51: 211-227.
Yavuz, A. B (2012) Durability assessment of the Alacati tuff (Izmir) in western Turkey. Environmental Earth Scinces, 67: 1909–1925.
Yavuz, A. B. and Topal, T (2007) Thermal and salt crystallization effects on marble deterioration: Examples from Western Anatolia, Turkey. Engineering Geology, 90: 30-40.
Zedef, V. Kocak, K. Doyen, A. Ozsen, H. and Kekec, B., 2007. Effect of salt crystallization on stones of historical buildings and monuments, Konya, Central Turkey. Building and Environment, 42: 1453-1457.