مقدمه
بسیاری از افراد تصور می کنند آجر، مادهای جدید است و ساختمان ها در گذشته
های دور، از سنگ یا چوب ساخته می شدند. این درست است: بسیاری از بناهای
اولیه کاهگلی بوده اند اما آجر هم به عنوان مادهای ساختمانی در دسترس تمدن
های کهن بوده است. چنانکه شهری به نام یقیخو۱ واقع در فلسطین و
نزدیک به رود اردن، یکی از قدیمی ترین محل های سکونت تمدن های قدیمی شناخته
شده، که از حدود نُه هزار سال پیش از میلاد نشانه هایی را در خود جای داده
است، شکل ۴. اهالی این شهر با روش تهیه آجرهای ساده آشنایی داشته اند و با
قرار دادن گل رس زیر آفتاب و خشک کردن آن، آجر می ساختند. به این ترتیب
عمر نخستین آجر ساخت بشر در حدود هشت هزار سال پیش از میلاد برآورد می شود.
مردم ساکن در بین النهرین، دریافته بودند که اگر مخلوط گل و پوشال را در
کوره بپزند، آجرهای محکم تری خواهند داشت که مقاومت بیشتری در برابر آب از
خود نشان می دهند. دیوارهای آجری باقیمانده در سرزمین بابل از چنین آجرهایی
ساخته شده اند.
با وجود نقش کلیدی آجر در ساخت بناها، نباید از ضرورت و نقش موادی برای
پیوند دادن و یکپارچه کردن آجرها غافل شد. بشر به اهمیت دوام این مواد در
سازه ها آشنایی داشته است و از این روست که همگام با پیشرفت در ساختمان
سازی و پهلو به پهلوی آن، به تولید با دوامتر چنین موادی که امروزه از آن
ها، به بتون یاد میشود ـ توجه شد و در گذر زمان، ساروج ـ مخلوطی شامل رس،
گل و قیر ـ به شکل بتون های امروزی تغییر یافت.
شکل
1. دیوارهای قدیمی بابل، در بین‌النهرین از آجرهایی ساخته شده‌اند که آنها را در کوره می‌پختند.
شکل
2. دیوار چین در قرن سوم پیش از میلاد، در دوران امپراطوری شی هوانگ10
ساخته شد.
مصریان باستان؛ پیشگامان تولید بتون
پیش از آنکه آجر به عنوان ماده ساختمانی سبک، ارزان و قابل حمل به طور
گسترده کاربرد یابد، سنگ ماده ای متداول در ساختمان سازی بود چنانکه هنر
بنّایی و سنگ کاری نمای ساختمان ها در ۲۵۰۰ سال پیش از میلاد رواج داشته و
از زمان مصریان باستان منشأ گرفته است. مصریان در برش دادن و شکل دهی به
سنگ ها پیشقدم بودند و همین فناوری، ساخت معبدهای باشکوه و هرم های عظیمی
را بهدست آنان فراهم کرد که امروزه سبب شهرت آنان شده است. مصریان باستان
نخستین سازندگان بتون۲ اولیه یا ساروج۳ شناخته
میشوند. ترکیب اولیه این ماده ـ که برای پیوند دادن و چسباندن آجر، سنگ و
مواد ساختمانی دیگر ضروری بود و به کار دوام می بخشید ـ خاک رس با گِل یا
قیر بود. مصریان در ساخت ساروج از سنگ گچ۴ استفاده کردند. بعدها
رومیان از مخلوط آن با آهک، آب و ماسه، ساخت بتون را گسترش و دوام بیشتر
دادند. به این ترتیب کاربرد آجر و ساروج مقدمه کشف چگونگی ساخت بتون بود.
رومیان آهک، سنگریزه و خاک کوزه گری را با نسبت های گوناگون با هم آمیختند و
به فرمول مناسبی برای بتون دست یافتند. آنان دریافتند که این ماده می
تواند قالب گیری و شکل داده شود و کاربرد آن در ساختمان سازی، دوام بیشتری
به کار می بخشد. نمونه ای از کاربرد این بتون را می توان در ساختار
دیوارهای شهر کوزا۵، در ایتالیا مشاهده کرد که در سال ۲۷۵ میلادی کامل شد.
به طور معمول، ساروج مادهای قابل اعتماد برای دوام بخشیدن به سازه هاست اما
در حضور فشارهای خاصی از نوع ارتعاشی، مانند آنچه در زمین لرزه ها شاهد
هستیم، ممکن است در هم بشکند و ساختمان فرو ریزد. آگاهی بشر از این کاستی،
نیاز به جستوجو برای یافتن فرمولی کاراتر برای ساروج را یادآور شد و در گذر
زمان به معرفی سیمان و انواع آن انجامید.
مفهوم امروزی سیمان و بتون
نام سیمان، ریشه در واژه ای رومی۶ دارد و مهمترین جزء سازنده
بتون های مختلف به شمار میرود. در واقع، بتون از سه جزء آب، سنگ دانه (شامل
سنگ ریزه، شن و خاک رس) و سیمان تشکیل می شود. هنگامی که آب و سیمان با هم
مخلوط می شوند خمیری تشکیل می دهند که اجزای سنگ دانه را به طور یکپارچه،
کنار هم نگه می دارد. این مخلوط پس از سرد شدن، به مادهای سخت و بادوام
تبدیل می شود.
در سال ۱۷۵۶، جان اسمیتون۷، دانشمند انگلیسی ـ که به بررسی خواص
مواد سیمانی و پدیده سخت شدن آن ها علاقه مند بود ـ بهترین فرمول برای
سیمان را به صورت مخلوطی از سنگ آهک حاوی مقداری خاک رس معرفی کرد اما
افتخار این کشف نصیب معماری انگلیسی به نام ژوزف اسپدین۸ شد. وی ماده سیمانی خود را سیمان پورتلند۹
نامید و امتیاز کشف آن را در سال ۱۸۲۴ به نام خود ثبت کرد. از آنجا که
ظاهر و رنگ این سیمان شباهت فراوانی به سنگ های جزیره پورتلند در انگلیس
داشت، اسپدین این نام را برای سیمان خود برگزید.
شکل
3. جان اسمیتون، بهترین فرمول برای سیمان را پیدا و معرفی کرد.
انواع سیمان و بتون
امروزه، گذشته از سنگ آهک و خاک رس به عنوان اجزای ثابت و سازنده سیمان،
مواد شیمایی دیگری این اجزا را همراهی می کند که آهن اکسید، منیزیم اکسید،
آلومینیم سیلیکات و کلسیم سیلیکات از آن جمله اند. تغییر درصد این اجزاء،
تولید و معرفی سیمان های مختلف را دربر دارد که برای هر یک، با توجه به
خواص ویژه آن ها، کاربرد خاصی در نظر گرفته شده است. برای نمونه، انواعی از
سیمان که حاوی سیلیکات های قلیایی کمتری هستند با بسترهایی که از یون های
سولفات برخوردارند، بر هم کنش کمتر نشان می دهند و برای چنین محل هایی
مناسب ترند. وجود منیزیم اکسید و آهن اکسید باعث سیاه شدن رنگ سیمان می شود
و این، مبنای معرفی دو نوع سیمان سفید و سیاه بوده است.
تغییر درصد اجزا در بتون نیز، انواع مختلفی از بتون ها را معرفی میکند.
واکنش آبدار شدن اجزا که با وجود آب در مخلوط بتون انجام می گیرد، واکنشی
گرماده است و هرچه مقدار گرمای تولید شده کمتر باشد نفوذپذیری بتون حاصل
کمتر می شود و در نتیجه، از مقاومت بیشتری برخوردار خواهد بود.
مقدار آب در مخلوط آن با سیمان، نسبت آب به سیمان خوانده می شود. هرچه این
نسبت کوچک تر باشد، یعنی بتون شامل آب کمتری باشد نفوذپذیری آن بیشتر است و
مقاومت بیشتری از خود نشان می دهد. چنین بتون هایی به سرعت سرد و سخت می
شوند و از این رو، در محل هایی که دمای هوا پایین است، بیشتر کاربرد دارند.
شکل
4. بقایای قصری در شهر یقیخو که از آجرهای گلی و سنگ ساخته شده است.
شکل 5. ژیپس یا سنگ گچ، 2H2o. CaSO4 نخستین مادهای که به‌عنوان ساروج کاربرد یافت.
شکل
6. مدل پله پله‌ای شهر پمپی. رومیان باستان آهک را به
مخلوط ساروج افزودند و در ساخت این شهر از آجر همراه با این ساروج استفاده کردند.
شکل7.
چارلز اسپدین، بزرگ‌ترین نوه ژوزف اسپدین، در حال
ریختن نخستین نمونه بتون برای آزمایش.
کلام پایانی
روحیه شکست ناپذیر و پیکارجویی که در نهاد آدمی جای دارد، گذشته از نمایش
جنبه های هنری معماری، جایگاهی مهم در صنعت نیز به آن بخشیده است.
آجر همراه با ساروج عامل توسعه فرهنگ بشری و معماری شهری بوده است. استادان
معماری در آغاز مسیری نه هزار ساله تنها با تکیه به این دو ماده ساختمانی،
الگوهای پیچیده ای در قالب ساختمان ها، طاق و سقف های گنبدی، پل و ...
آفریدند و توسعه هنر معماری را نشانه گرفتند. اکنون این مسیر رو به آینده،
با معرفی انواع مصالح ساختمانی به کمک فناوریهای رو به رشد تولید آنها
ادامه دارد.
تحسین برانگیز و باورنکردنی است: روزگاری مشتی خاک، سنگ و خاکستر تنها
مصالح برای برپا کردن سازه ها بودند و اکنون همان مواد، صنایع بزرگی همچون
تولید انواع بتون را پایه گذاری کرده اند.
پی نوشت ها
1. Jericho
2. Concrete
3. mortar
4. gypsum
5. Cosa
6. cementum
7. Smeaton,J.
8. Aspdin, J.
9. Portland
10. Shih Huang
منابع
1. Mortar| building material| Britanica.com
www.britanica.com/ technology/ mortar-building
2. What is motar? Sakrete
www.sakrete.com/blog/what-is-mortar