مصالح ساختمانی که عمر بیشتری دارند

حدود 10.000 سال پیش انسان تغییراتی در شیوه‌ی زندگی خود ایجاد کرد. در این دوران انسان رفته رفته از زندگی به شیوه کوچ نشینی دست برداشته و تصمیم گرفت که برای مدت زمان بیشتری در یک جا بماند. شاید این فکر بعد از پایان آخرین عصر یخبندان که باعث شد منابع غذایی افزایش یابد به ذهن انسان خطور کرد. دیگر لازم نبود که بشر برای تامین غذای خود و خانواده‌اش به نقاط دوردست سفر کند ، بنابراین در نقاطی که غذای فراوان در دسترس بود سکونت گزید. در طول زمان زندگی متمرکز و سکونت در یک جای خاص باعث به وجود آمدن مسایل بغرنجی شد. بشر به‌جای تلاش برای پیدا کردن غار یا ساختن پناهگاه‌هایی از پوست حیوانات برای محافظت در برابر شرایط نامساعد جوی به دنبال موادی می‌گشت که دوام بیشتری داشته و بتواند با استفاده از آن‌ها یک محل سکونت دائمی و محکم بسازد.

در طول زمان بشر از مصالح ساختمانی مختلف و متنوعی برای ساختن سرپناه استفاده کرده است و این تلاش‌ها به ما کمک کرده که در مقابله با نیاز‌های جدید به‌خوبی از عهده‌ی مشکلات برآمده و نیازهای خود در این حوزه را رفع کنیم. پیدایش معماری باعث حل شدن مشکلات این حوزه شده و باعث شد که بشر به این درک فرهنگی برسد که خانه‌اش به چه شکلی باشد و چگونه از آن استفاده کند.

در ادامه مطلب به مصالح ساختمانی اشاره می‌کنیم که بشر در طول تاریخ از آن‌ها برای ساختن خانه‌ها، تالارها، معابد و دیگر انواع سازه‌ها استفاده کرده است. تمامی این مصالح ساختمانی اکنون نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند و داشتن اطلاعات در مورد آن‌ها می‌تواند به ما کمک کند که یک جهش تاریخی از کلبه‌های گلی به آسمانخراش‌های امروزی که هزاران نفر را در خود جای می‌دهند داشته باشیم.

اول از همه بگذارید نگاهی داشته باشیم به پرکاربرد ترین ماده‌ای که در صنعت ساختمان‌سازی در طول تاریخ توسط انسان مورد استفاده قرار گرفته است. 

چوب به‌عنوان یکی از مصالح ساختمانی پرکاربرد از دیرباز در این راه مورد استفاده بشر قرار گرفته است. این ماده را می‌توان به صورت مجزا یا در ترکیب با دیگر مصالح ساختمانی به کار برد. حتی می‌توان آن را در وسایل تزئینی و زینتی و یا به‌عنوان پایه و محافظ مورد استفاده قرار داد. چوب در مقایسه با آهن بسیار سبک بوده و بعد از خشک شدن نیز استقامت و استحکام آن افزایش می‌یابد. هم‌چنین می‌توان آن را به آسانی به قطعات دلخواه تقسیم کرد و برش داد.

با این وجود چوب معایبی نیز دارد. چوب با گذشت زمان دچار پوسیدگی می‌شود و در مقابل رطوبت و حشراتی مانند موریانه بسیار آسیب پذیر است. هم‌چنین این ماده در برابر آتش بسیار ضعیف عمل می‌کند و می‌تواند به فاجعه دامن بزند.

اما با وجود تمام این نقاط ضعف، باز هم یک ساختمان چوبی می‌تواند عمری طولانی داشته باشد. اما شاید باور نکنید که این عمر طولانی ممکن است به هزاران سال برسد. قدیمی‌ترین سازه‌ی چوبی جهان معبد هوریو جی (Horyu-ji temple) در ژاپن است که زمان ساخت آن به قرن هشتم میلادی باز می‌گردد.

در طول تاریخ همواره از آجرهایی که از گل ساخته شده بودند در ساخت سازه‌ها استفاده شده است. مانند کانال‌های آب در دوران روم باستان یا ساخت معابد قدیمی بزرگ و دیوار معروف چین. طبق کاوش‌های باستانی سومریان اولین مردمانی بودند که از آجر گلی استفاده کردند و می‌توان گفت که این آجرهای گلی در ابتدا توده‌های گلی خام و با ابعاد نامناسب و ناموزونی بودند که در برابر نور آفتاب قرار می‌گرفتند تا خشک شوند. این آجرها معمولا از گل‌هایی که بعد از باریدن باران و عقب نشینی سیل به‌جای می‌ماند تهیه می‌شدند.

گل به‌جای مانده از سیل و طوفان بعد از مدتی بسیار خشک می‌شد. انسان این گل خشک شده را قطعه قطعه کرده و از هم جدا می‌کرد و از آن برای ساختن کلبه و دیگر سازه‌ها استفاده می‌کرد. کم کم انسان دریافت که با استفاده از روش‌هایی خلاقانه می‌تواند این آجرهای گلی را به شکلی موزون قالب گیری کند تا بتواند دیوارهایی صاف و زیبا و زاویه هایی دقیق داشته باشد.

این روش ساخت آجر گلی هنوز هم در برخی از نقاط جهان رواج داشته و در نقاط با آب و هوای خشک کاربرد زیادی دارد. اما در صورتی که از این آجرها در مناطق پر باران استفاده شود سازه‌ای که با زحمت فراوان ساخته‌اید پس از مدتی به مشتی گل نرم تبدیل خواهد شد. بشر توانست این مشکل را با حرارت دادن آجر گلی تا حدود زیادی حل کند. آجرهای پخته طول عمر بیشتری داشته و در مقابل شرایط جوی نامناسب و آتش سوزی مقاومت بالایی داشتند. هم‌چنین ساختن این نوع از مصالح ساختمانی بسیار آسان بوده و کار با آن نیز بسیار راحت بود.

این نوع مصالح ساختمانی یک ماده‌ی مقاوم و فوق العاده کاربردی است اما به خاطر وزن زیادش استفاده از آن مشکل است. هم‌چنین سنگ انعطاف پذیر نبوده و در مقابل ضربخ و تکان آسیب‌پذیر است. با این و جود در مناطقی که سنگ به اندازه کافی پیدا می‌شود و برش و تکه تکه کردن آن در قطعات دلخواه امکان پذیر باشد، می‌توان به راحتی از این ماده طبیعی مقاوم و مفید استفاده کرد. علاوه بر این سنگ برخلاف آجر نیازی به مایع چسبنده نداشته و می‌تواند وزن سنگینی را تحمل کند. سنگ در برابر تغییر شکل مقاوم بوده، در مقابل شرایط نامساعد جوی به ندرت دچار آسیب شده و در برابر آتش سوزی نیز مقاومت بالایی دارد. هم‌چنین سنگ سازه‌ای مقاوم را به وجود می‌آورد که مدت زمان زیادی بدون مشکل قابل استفاده خواهد بود. تعداد زیادی سازه‌های سنگی باستانی وجود دارد که تاکنون دچار آسیب جدی نشده و گذر زمان آن‌ها را به زانو در نیاورده است اما متاسفانه امروزه از سنگ بیشتر در نماهای تزیینی استفاده می‌شود.

امروزه مصالح ساختمانی ارزان‌تر و کاربردی‌تری وجود دارد که جایگاه سنگ را در ساختار ساختمان‌های مدرن اشغال کرده‌اند. امروزه ساختمان‌ها را با استفاده از آهن، چوب و سیمان می‌سازند و در آخر نیز برای دادن جلوه‌ای زیبا به نمای داخلی و خارجی آن از لایه‌های نازک سنگی تزیینی استفاده می‌کنند. این مصالح ساختمانی در دنیای امروز هزینه‌ی کمتری داشته و استانداردهای ساختمان‌سازی در عصر کنونی نیز چنین ساختمان‌هایی را به سازه‌های عظیم سنگی باستانی ترجیح می‌دهد. حتی مصالح ساختمانی مصنوعی جدیدی نیز تولید شده است که ظاهری شبیه به سنگ دارند اما هم وزن بسیار کمتری نسبت به سنگ دارند و هم بسیار مقرون به صرفه‌تر هستند و حتی نیاز به نماهای سنگی را نیز برطرف می‌کنند.

با این وجود هنوز هم سنگ به خاطر زیبایی بی‌بدیل خود مورد توجه است و بعید به‌نظر می‌رسد که به طور کلی از صنعت ساختمان کنار گذاشته شود. از روزی که انسان پا به این کره خاکی گذاشت از سنگ برای برپا نگه داشتن پایه‌های چادرهای بدوی خود استفاده می‌کرده و به‌عنوان یک المان تزئینی از آن سود بهره می‌برده است. بنابراین سنگ جزئی جداناپذیر از تاریخ دیرینه بشر است.

بتن یک ماده‌ای متراکم است که از ترکیبات سنگ و شن ساخته شده از دیرباز به‌عنوان مصالح ساختمانی مورد استفاده قرار می‌گرفته است. بعد از آن که این ماده در محل مورد نیاز قرار گرفت رفته رفته سفت و محکم می‌شود. این ماده چنان انعطاف پذیر است که می‌توان آن را به هر شکلی درآورد یا آن را در  قالب ریخته و بعد از خشک شدن به مکان دیگری انتقال داد. 

اگر چه برای قرن‌های متمادی از این ماده در ساخت سازه‌ها استفاده شده است، اما در سال 1860 بود که یک متخصص دریافت که می‌توان بتن را با استفاده از تکنیک‌هایی  مقاوم کرد و به خاصیت کشسانی آن افزود. بعد از این کشف بزرگ بود که بتن به ماده‌ای پرکاربرد تبدیل شده و جای بسیاری از مصالح ساختمانی دیگر را گرفت.

بتن تقویت شده را می‌توان شکل داد. استفاده هم‌زمان از بتن و میل گرد که در درون بتن قرار داده شده است می‌تواند استحکام سازه را چند برابر کند. قرار دادن میل گرد در درون بتنی که هنوز خشک نشده است، این ترکیب را به یک ابزار بسیار ایده‌آل در ساختن دیوار، ستون، زیرسازی، قالب و بسیاری از دیگر اجزای ساختمانی تبدیل کرده است. با استفاده از میل گرد به صورت عمودی درون بتن  و وصل کردن آن‌ها به هم از طریق سیم به نحوی که تشکیل یک ساختار شبکه‌ای بدهند، سازه‌ای انعطاف‌پذیر، قابل اطمینان و با صرفه‌ی اقتصادی به وجود خواهد آمد. پیشرفت‌هایی که در قرن بیستم در حوزه‌ی تقویت کردن بتن انجام شده است، بتن را به عنصر اصلی و حیاتی سازه‌های مدرن تبدیل کرده است. برای مثال بتن پیش ساخته در یک شرایط کنترل شده تولید می‌شود که خاصیت مقاومت در برابر نفوذ آب در آن تقویت شده و ظرفیت انبساط و انقباض آن به حداقل رسیده است. بتن پیش تنیده نیز از قبل توسط شبکه‌ای از میل گرد فلزی تقویت شده که باعث افزایش توان کششی بتن شده و مقاومت آن در برابر فشار رو به پایین را به حداکثر می‌رساند.

روزی روزگاری بشر تصمیم گرفت که به‌جای توسعه ساختمان‌ها در عرض، آن‌ها را در ارتفاع توسعه دهد. از این رو استفاده از مصالح ساختمانی محکم و قوی برای نگه داشتن سازه‌های بلند ضروری به نظر می‌رسید. سازه‌های بلند فشار مضاعفی را روی دیوارهای حمال وارد می‌کردند بنابراین باید ساختاری استفاده می‌شد که توان نگهداری این همه وزن و فشار از بالا را داشته باشد.

در این زمینه آهن و فولاد کارکردی دو گانه داشتند. انسان هم می‌توانست از آهن در ترکیب با بتن برای ساختن دیوارهای حمال محکم استفاده کند و هم می‌توانست به تنهایی آهن را به عنوان پایه‌ای محکم برای وزن طبقات بالاسری مورد استفاده قرار دهد. می‌توان فولاد را به صورت پیش ساخته آماده کرد و به راحتی آن را در محل سازه نصب نمود. سازه‌های فولادی را می‌توان به هم جوش داد، پیچ کرده یا با استفاده از میخ پرچ به هم وصل کرد. از آن‌جا که در عصر حاضر برای ساختن سازه‌های سازگار با محیط زیست رقابت بالایی وجود دارد، استفاده از سازه‌های آهنی مزیت دیگری نیز دارد و آن این است که آهن و فولاد صد در صد قابل بازیابی هستند و آسیبی به محیط زیست وارد نمی‌کنند. بنابراین می‌توان بارها و بارها از آن‌ها بدون محدودیت استفاده نمود. هم‌چنین فولاد چنان ماده‌ی محکم و مقرون به صرفه‌ای است که امروزه در ساخت املاک مسکونی نیز از آن استفاده گسترده‌ای می‌شود.

اختراع فولاد که به انسان اجازه داد سازه‌های بزرگ‌تر و بلندتری بسازد چهره‌ی علم معماری را دچار دگرکونی کرده و باعث شده است که در مواقع برخورد با مسائل پیچیده در ساختن سازه‌ها، انتخاب‌های متعددی داشته باشیم و با کمی تلاش بتوانیم بر مشکلاتی که قبلا لاینحل به‌نظر می‌رسیدند فایق بیاییم.