หินธรรมชาติ – วัสดุก่อสร้าง

ในประวัติศาสตร์ของเรา หินถูกใช้เป็นวัสดุก่อสร้างในช่วงปีแรก ๆ ของอารยธรรม เนื่องจากเป็นวัสดุที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ หินมีอยู่ในรูปแบบของก้อนและสามารถตัดให้เป็นขนาดและรูปร่างที่ต้องการเมื่อใช้ในการก่อสร้าง

ไม่ว่าจะเป็นอาคารที่อยู่อาศัยหรือพระราชวังขนาดใหญ่ รวมถึงวัดต่าง ๆ ทั่วโลกก็ใช้หินเป็นวัสดุก่อสร้าง

ชนิดของหิน

หินถูกจัดประเภทเป็นทางธรณีฟิสิกส์ ฟิสิกส์ และเคมีในงานวิศวกรรมโยธา.

 

การจำแนกประเภททางธรณีวิทยา

หินถูกจัดประเภทออกเป็นสามกลุ่มหลักตามแหล่งกำเนิดการก่อตัว ได้แก่ หินอัคนี, หินตะกอน และหินแปร.

หินอัคนี – เกิดจากการเย็นตัวและแข็งตัวของวัสดุหลอมเหลว หินอัคนีมีความแข็งแรงและทนทาน เช่น หินแกรนิตและหินบะซอลต์ หินแกรนิตมีพื้นผิวเป็นผลึกเนื่องจากการเย็นตัวของลาวาที่เกิดขึ้นช้าใต้ชั้นหนาที่อยู่บนพื้นผิวของโลก เมื่อการเย็นตัวของลาวาบนพื้นผิวของโลกทำให้เกิดเนื้อสัมผัสที่ไม่เป็นผลึกและมีลักษณะเป็นแก้ว จะเกิดหินบะซอลต์ขึ้น

หินตะกอน – เกิดจากการสะสมของหินที่ถูกกัดเซาะและหินที่มีอยู่เดิมซึ่งตกลงในชั้นบนก้นทะเล การสะสมเหล่านี้รวมตัวกันด้วยแรงกดและความร้อน สารเคมีมีส่วนช่วยในการซีเมนต์การสะสมเหล่านี้ ดังนั้นหินที่เกิดขึ้นจึงมีลักษณะที่สม่ำเสมอ เม็ดละเอียด และแน่นหนา หินทรายและหินปูนเป็นตัวอย่างของหินประเภทนี้.

หินแปร – เกิดขึ้นเมื่อหินอัคนีและหินตะกอนผ่านการเปลี่ยนแปลงแบบแปรสภาพเนื่องจากความดันและความร้อนภายใน หินแกรนิตกลายเป็นหินไนส์ และหินบะซอลต์และหินทรายเปลี่ยนเป็นหินชิสต์และหินเลตอไรต์ หินปูนกลายเป็นหินอ่อน หินทรายกลายเป็นหินควอตซ์ และหินตะกอนกลายเป็นหินสเลตเนื่องจากการกระทำของการแปรสภาพ.

 

การจำแนกประเภททางกายภาพ

หินสามารถจัดประเภทได้ตามโครงสร้างของมัน

หินชั้น – คือหินที่มีโครงสร้างเป็นชั้นและมีระนาบและการแบ่งชั้นหรือการแตกหัก พวกมันสามารถแยกออกได้ง่ายใกล้กับระนาบเหล่านี้ ตัวอย่างได้แก่ หินทราย หินปูน และหินดินแปร.

หินที่ไม่มีชั้น – ไม่มีการแบ่งชั้นหรือมีโครงสร้างที่เป็นชั้น พวกมันไม่สามารถถูกแบ่งเป็นแผ่นบาง ๆ และมีเกรนที่เป็นผลึกและแน่นเหมือนหินแกรนิตและหินอ่อน.

หินที่มีชั้น – คือหินที่มีแนวโน้มที่จะแตกตามทิศทางที่แน่นอนเท่านั้นและต้องข平ขนานกันเหมือนในหินชั้น นี่เป็นเรื่องที่พบได้บ่อยในหินแปร.

 

การจำแนกประเภทสารเคมี

วิศวกรชอบที่จะจำแนกหินตามองค์ประกอบทางเคมีเป็นหินซิลิเซียส, หินอาร์จิลลาซิอัส และหินแคลเซียส.

หินซิลิเซียส – สารเคมีหลักคือซิลิกา พวกมันแข็งและทนทาน แกรนิตและหินทรายเป็นตัวอย่างของหินเหล่านี้.

หินดินดาน – ส่วนประกอบหลักของหินเหล่านี้คืออาร์จิลซึ่งเป็นดินเหนียว หินเหล่านี้แข็งและทนทานแต่มีลักษณะเปราะและไม่สามารถทนต่อแรงกระแทกได้ ตัวอย่างเช่น หินชนวนและหินลาตาไรต์.

หินปูน – ส่วนประกอบหลักของหินเหล่านี้คือแคลเซียมคาร์บอเนต (CaCO3) ตัวอย่างเช่น หินปูนที่มีต้นกำเนิดจากตะกอนและหินอ่อนที่มีต้นกำเนิดจากการเปลี่ยนแปลงรูปแบบ.

 

 คุณสมบัติของหิน

เมื่อเลือกหินสำหรับงานวิศวกรรม ช่างหินและช่างก่อสร้างควรพิจารณาคุณสมบัติของหินอย่างละเอียด

• โครงสร้าง: หินอาจมีการแบ่งชั้นหรือไม่มีการแบ่งชั้น หินที่มีโครงสร้างควรจะถูกแต่งได้ง่ายและควรเหมาะสมเมื่อสร้างโครงสร้างขนาดใหญ่ แตกต่างจากหินที่ไม่มีการแบ่งชั้นซึ่งแข็งและแต่งได้ยาก และมักจะถูกเลือกใช้สำหรับงานฐานราก.
  
  
• พื้นผิว: หินที่มีเนื้อละเอียดดูน่าสนใจและมักใช้ในการแกะสลัก พวกมันมีการกระจายที่เป็นเนื้อเดียวกันและมักจะแข็งแรงและทนทาน.

• ความหนาแน่น: หินที่มีความหนาแน่นสูงและแน่นจะมีความแข็งแรงมากขึ้น ในขณะที่หินที่มีน้ำหนักเบาจะมีความแข็งแรงน้อยลง หินที่มีความถ่วงจำเพาะ 2.4 หรือน้อยกว่านั้นถือว่าไม่เหมาะสมสำหรับการก่อสร้าง.
• ลักษณะ: หินที่มีสีสันสม่ำเสมอและดึงดูดใจมีความทนทานหากเม็ดของมันแน่นหนา หินอ่อนและหินแกรนิตมีลักษณะที่ดีเมื่อขัดเงาและมักใช้สำหรับผนังด้านหน้า พื้น และม้านั่ง.

• ความแข็งแรง: สิ่งสำคัญคือต้องพิจารณาความแข็งแรงของหินก่อนที่จะเลือกใช้เป็นวัสดุก่อสร้าง โดยเฉพาะความแข็งแรงในการทนแรงกด เพื่อให้แน่ใจว่าสามารถใช้งานได้อย่างปลอดภัย.
  
  
• ความแข็ง: ความแข็งของหินเป็นสิ่งที่สำคัญมาก โดยเฉพาะเมื่อพิจารณาใช้เป็นพื้นและทางเท้า การทดสอบความแข็งของหินโดยใช้เครื่องทดสอบของ Dory เป็นวิธีหนึ่งในการหาค่าสัมประสิทธิ์ความแข็ง สัมประสิทธิ์ความแข็งสำหรับงานถนนควรมีอย่างน้อย 17 และไม่ควรต่ำกว่า 14 เมื่อจะใช้ในงานก่อสร้าง.
• เปอร์เซ็นต์การสึกหรอ: นี่เป็นคุณสมบัติที่สำคัญของหินที่สามารถวัดได้จากการทดสอบการสึกหรอ ซึ่งต้องพิจารณาเมื่อเลือกวัสดุรวมสำหรับงานถนนและวัสดุรองรางรถไฟ หินที่ดีต้องไม่แสดงการสึกหรอเกินกว่า 2%.

• ความพรุนและการดูดซับ: หินทุกชนิดดูดซับน้ำเพราะมีรูพรุนและหลอดเลือดฝอยอยู่ในหินทุกชนิด เพื่อทดสอบเปอร์เซ็นต์การดูดซับน้ำของหิน ควรทำการทดสอบการดูดซับโดยการแช่หินในน้ำเป็นเวลา 24 ชั่วโมง เปอร์เซ็นต์การดูดซับเพียงอย่างเดียวจะเป็นตัวบ่งชี้ที่ดีว่าหินนั้นมีความพรุนมากน้อยเพียงใด สามารถวัดและเปรียบเทียบได้โดยใช้วิธีน้ำหนักต่อ น้ำหนัก.

• การผุกร่อน: รูปลักษณ์ที่ดีของหินอาจสูญเสียไปได้จากฝน ลม และปัจจัยภายนอกอื่นๆ หินที่มีความต้านทานต่อสภาพอากาศที่ดีควรใช้สำหรับงานด้านหน้า.

• ความทนทาน: ความต้านทานต่อการกระแทกของหินเรียกว่าความทนทาน ความทนทานจะถูกกำหนดโดยการทำการทดสอบการกระแทก สำหรับงานถนน ค่าดัชนีความทนทานที่มากกว่า 19 จะได้รับการพิจารณาว่าดีที่สุด ค่าดัชนีความทนทานระหว่าง 13 ถึง 19 ถือว่ามีความทนทานปานกลาง และค่าดัชนีความทนทานน้อยกว่า 13 ถือว่าเป็นหินที่มีคุณภาพต่ำ.

• ความต้านทาน: วัสดุที่เป็นดินเหนียวมีความแข็งแรงต่ำ แต่มีความสามารถในการต้านทานไฟได้ดีมาก หินทรายต้านทานไฟได้ดีกว่า.

• ความสะดวกในการทำให้เสร็จ: ต้นทุนในการทำให้เสร็จมีบทบาทสำคัญเมื่อพูดถึงต้นทุนของการก่ออิฐหินในระดับที่มาก วิศวกรควรพิจารณาความแข็งแรงที่เพียงพอแทนที่จะเป็นความแข็งแรงสูงเมื่อเลือกหินสำหรับงานก่อสร้าง เพราะการทำให้เสร็จนั้นง่ายกว่าด้วยความแข็งแรงที่น้อยกว่า.

• การปรุงรส: กระบวนการในการกำจัดความชื้นจากรูพรุนเรียกว่าการปรุงรส หินที่ได้จากการขุดมีความชื้นอยู่ในรูพรุน หากกำจัดความชื้นนี้ออกไป ความแข็งแรงของหินจะดีขึ้น การปล่อยให้หินสัมผัสกับธรรมชาติเป็นเวลา 6 ถึง 12 เดือนเป็นวิธีที่ดีที่สุดในการปรุงรส หินลิตอไรต์ต้องการการปรุงรสมากที่สุด

 

 ข้อกำหนดของหินก่อสร้างที่ดี

เพื่อที่จะรู้ว่าหินนั้นเหมาะสำหรับการก่อสร้าง มีข้อกำหนดที่ควรพิจารณา

ความแข็งแรง: แม้ว่าหินส่วนใหญ่จะมีความแข็งแรงที่ดี แต่ก็ยังควรสามารถต้านทานน้ำหนักที่มากระทบได้ นอกจากนี้ยังจำเป็นต้องตรวจสอบความแข็งแรงของหินเมื่อใช้ในโครงสร้างขนาดใหญ่.

ความทนทาน: ความทนทานของหินสามารถเห็นได้จากความสามารถในการต้านทานผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์จากแรงธรรมชาติ เช่น ลม ฝน และความร้อน.

ความแข็ง: สิ่งนี้จะเห็นได้เมื่อหินถูกใช้ในพื้นและทางเท้า หินที่ดีควรสามารถต้านทานปัจจัยการขัดถู เช่น การเคลื่อนไหวของคนและวัสดุที่วางอยู่บนมันได้.

ความแข็งแกร่ง: หินสำหรับการก่อสร้างควรมีความแข็งแกร่งจริง ๆ เพื่อทนต่อความเครียดเช่นการสั่นสะเทือน การสั่นสะเทือนอาจเกิดจากเครื่องจักรหรือภาระที่เคลื่อนที่อยู่เหนือพวกมัน หินรวมที่ใช้ในการก่อสร้างถนนควรมีความแข็งแกร่ง.

ความหนาแน่นเฉพาะ: หินที่ใช้ในการก่อสร้างที่ดีควรมีความหนาแน่นเฉพาะอยู่ระหว่าง 2.4 ถึง 2.8 สำหรับการก่อสร้างเขื่อน, กำแพงกันดิน, ท่าเรือ และท่าเทียบเรือ ควรใช้หินที่มีน้ำหนักมากกว่า.

ความพรุนและการดูดซึม: หินก่อสร้างที่ดีไม่ควรมีความพรุน หินที่มีความพรุนจะทำให้น้ำฝนซึมเข้าไปในหินซึ่งทำให้หินอ่อนแอและแตกหัก เมื่อมีน้ำแข็งเกิดขึ้นภายในรูพรุน เช่น ในที่สูง น้ำแข็งจะทำให้หินแตกตัว ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า การแช่แข็งและการละลาย.

การตกแต่ง: การตกแต่งคือเมื่อคุณให้หินมีรูปร่างที่ต้องการ | การตกแต่งผิว และเพื่อลดต้นทุนในการตกแต่ง หินควรจะต้องทำงานได้ง่ายในระดับหนึ่ง ควรระมัดระวังเมื่อทำการประมวลผลหินเพื่อไม่ให้ส่งผลกระทบต่อความแข็งแรงและความทนทานที่ต้องการ.

รูปลักษณ์: รูปลักษณ์มีความสำคัญมากโดยเฉพาะสำหรับงานด้านหน้า สีและความสามารถของหินในการขัดเงามีบทบาทสำคัญในรูปลักษณ์ของหิน.

การปรุงรส: หินก่อสร้างที่ดีต้องปราศจากน้ำยางจากเหมือง หินลิตอไรต์ไม่ควรนำมาใช้ภายใน 6 ถึง 12 เดือนหลังจากการขุด หินเหล่านี้จะต้องปล่อยให้น้ำยางจากเหมืองระเหยออกไปตามกระบวนการของธรรมชาติ การปรุงรสคือกระบวนการในการกำจัดน้ำยางจากเหมือง.

ค่าใช้จ่าย: หนึ่งในข้อกำหนดที่สำคัญในการเลือกวัสดุก่อสร้างคือค่าใช้จ่าย ค่าใช้จ่ายสามารถลดลงได้หากสถานที่ก่อสร้างอยู่ใกล้กับเหมืองหิน ซึ่งจะช่วยลดค่าใช้จ่ายในการขนส่งและอาจลดค่าใช้จ่ายของหินด้วย แม้ว่าหินก่อสร้างที่ดีไม่สามารถตอบสนองทุกข้อกำหนดได้ทั้งหมด เพราะบางข้ออาจขัดแย้งกัน ตัวอย่างเช่น ความแข็งแรงและความทนทานอาจขัดแย้งกับข้อกำหนดในการประมวลผล สิ่งที่สำคัญคือวิศวกรควรพิจารณาคุณสมบัติที่จำเป็นสำหรับงานที่ตั้งใจเมื่อเลือกหิน.

เพื่อให้แน่ใจในคุณสมบัติที่จำเป็นในหิน ผู้สร้างและผู้รับเหมา สามารถทำการทดสอบต่างๆ เช่น การทดสอบความต้านทานการบด, การทดสอบการดูดซึมน้ำ, การทดสอบการขัดถู, การทดสอบการกระแทก และการทดสอบกรด.

 

การใช้ประโยชน์จากหิน

หินถูกใช้ในงานก่อสร้างวิศวกรรมที่แตกต่างกัน:

• สำหรับการก่อสร้างฐานราก, ผนัง, เสา และโค้งในงานก่ออิฐหิน.
• สำหรับพื้น, ผนัง, ม้านั่ง, ตู้เครื่องแป้ง, เตาผิง, ฯลฯ..
• แผ่นหินสำหรับการป้องกันความชื้น, คานเหนือประตู และเป็นวัสดุหลังคา.
• หินที่มีลักษณะดีสำหรับงานตกแต่งภายนอกของอาคาร เช่น หินอ่อนขัดเงาและหินแกรนิต.
• สำหรับการปูถนน ทางเท้า และพื้นที่เปิดรอบอาคาร
• สำหรับการก่อสร้างท่าเทียบเรือและฐานรองของสะพานและเขื่อน.
• หินบดสำหรับการจัดเตรียมชั้นฐานสำหรับถนน และจะเป็นชั้นเคลือบเมื่อผสมกับยางมะตอย นอกจากนี้ยังใช้เป็นวัสดุเฉื่อยในคอนกรีต สำหรับการทำหินเทียมและบล็อกก่อสร้าง รวมถึงใช้เป็นวัสดุถ่วงในทางรถไฟ

 

หินก่อสร้างทั่วไป

หินก่อสร้างที่พบได้บ่อยที่สุดคือ บาซอลต์, แกรนิต, หินทราย, หินชนวน, ลาเทอไรต์, หินอ่อน, ไนส์, หินปูน และควอตซ์ไทต์.

บาซอลต์ - เป็นหินอัคนีและถูกใช้เป็นวัสดุสำหรับถนนและรวมสำหรับคอนกรีต นอกจากนี้ยังถูกใช้เป็นพื้นผิวและสำหรับงานก่ออิฐเศษหินสำหรับเสาเข็มสะพาน, กำแพงแม่น้ำ และเขื่อน.

หินแกรนิต – เป็นหินอัคนีและใช้สำหรับอาคารอนุสาวรีย์และสถาบัน หินแกรนิตที่ขัดเงาใช้เป็นพื้นผิวโต๊ะ, การหุ้มสำหรับเสาและผนัง นอกจากนี้ยังใช้เป็นวัสดุรวมหยาบในคอนกรีต.

หินทราย – เป็นหินตะกอนและจึงมีการแบ่งชั้น เป็นที่ต้องการที่จะใช้ร่วมกับซีเมนต์ซิลิกาสำหรับโครงสร้างที่มีน้ำหนักมาก นอกจากนี้ยังใช้สำหรับงานก่อสร้างสำหรับเขื่อน เสาเข็มสะพาน และกำแพงแม่น้ำ.

Slate – เป็นหินแปรชนิดหนึ่งและใช้สำหรับกระเบื้องหลังคา แผ่นหิน และทางเดิน.

ลิตอไรต์ – เป็นหินแปรและใช้เป็นหินก่อสร้าง.

หินอ่อน – เป็นหินแปรและใช้สำหรับการตกแต่งด้านหน้าและงานประดับประดา นอกจากนี้ยังใช้สำหรับเสา พื้น ขั้นบันได และเป็นโต๊ะ.

Gneiss – เป็นหินแปรและใช้ในงานก่อสร้างขนาดเล็ก ชนิดที่แข็งสามารถใช้สำหรับอาคารได้.

ควอตซ์ไซต์ – เป็นหินแปรและใช้เป็นบล็อกและแผ่นในการก่อสร้าง นอกจากนี้ยังใช้เป็นวัสดุผสมสำหรับคอนกรีตด้วย

ดาวน์โหลดหินธรรมชาติ - วัสดุก่อสร้าง