فصل ششم : مواد غيرآلي در حفاظت و مرمت
601، زمينه سنتي
هدف حفاظت اصلاح آسيب وارده به هنگام وقوع است در حاليكه مرمت مداخلاتي به منظور جايگزيني لطمات اساسي است. تحكيم به تقويت مصالح در محل مي‌پردازد: اشكال گوناگون تحكيم آلي در فصل هفتم شرح داده شد.
يك هدف اساسي مرمت اين است كه سازه به شكلي سالم و مقاوم به مدتي طولاني برقرار بماند، با كمترين ميزان مداخله كه آنهم به روشي دمساز با خصايص ذاتي سازه انجام گرفته باشد هيچ شيوه‌اي نمي توان پيشنهاد كرد كه بهتر از روش سنتي باشد، حتي با وجود نقائص فني روش سنتي و كارگر بري شديد آن. تداوم سنت نفس موضوع تاريخ است و هر اقدام حفاظتي قبل از هر چيز نگاهي دقيق به انشعابات روشهاي سنتي، تداوم مهارتها، ثبات اجتماعي، استخدام نيروي محلي و غرور محلي خواهد داشت. روشهاي حفاظت بسيار متفاوت است. تداوم و ثبت اقدامات انجام شده بخشي جدايي‌ناپذير از كار حفاظت است حتي با اين وجود كه ممكن است انجام اصلاحاتي در روشها بجا باشد. اينگونه اصلاحات را بايد با دقت انجام داد و روشهاي نامناسب را با قاطعيت رد كرد. به عنوان مثال ممكن است برخي سازه‌هاي گلين داراي چوب بست توكار باشند: تيرقائم، سنگهاي بيرون نشسته و تيرچه‌هاي چوبي. استفاده از تيرآهن براي اين منظور مي‌تواند آسان‌تر و ارزان‌تر باشد اما استدلالهايي كه در مخالفت با اين عمل مي‌شود ترديدناپذير است.
به طور كلي ويژگيهاي بصري سطح سازه‌هاي گلين نسبتاً به اين معنا كه به سهولت يا به شكل مكانيكي قابل شبيه‌سازي نيستند. اين سازه‌ها به معناي ساختماني نيز شكننده‌اند. بنابراين كار حفاظت‌گر بايد اين باشد كه علاوه بر تامين استحكام ساختار، سطحي قابل مقايسه با آنچه اندودهاي سنتي در اختيار مي‌گذارد فراهم آورد. اين سطوح معمولاً شكل افزودني داشته است بدين معنا كه هر لايه اندود روي لايه پيشين كشيده شده تا جايي كه كيفيت سطح وابسته به تاثيرات بصري خود اندود افزوده شده مي‌شود. با تراش پوششهاي قبلي اعم از رنگ، قير، اندود آهك يا گل بخشي اساسي از كيفيت سازه از دست مي‌رود و احياء آن تنها از طريق جايگزين‌سازي هوشمندانه ميسر است. وقتي از روشهاي سنتي اندود كشي برسطح استفاده مي‌شود احتمال نمي‌رود اينگونه تراش لايه‌هاي اندود قبلي ضروري باشد البته جز در موارد تعميرات بنيادي، اما در مواقعي كه قرار است از سفت كننده‌هاي مصنوعي استفاده شود قضيه بكلي فرق مي‌كند.


6-2 مداخلات غيرآلي
6-2-1 گچ و آهك
سفت كننده‌هاي غيرآلي خاك عملاً مدتهاي مديد شناخته بوده است و به بنيادي ترين شكل استفاده از گچ و آهك - از زمانهاي بسيار دور مورد استفاده قرار مي‌گرفته‌اند. كلسيت از مواد طبيعي خاكهاست اما آهك و گچ كه به شكل مصنوعي آماده مي‌شوند بايد سفت كننده‌هايي مصنوعي تلقي شوند كه در مرحله آماده‌سازي به خاك مي‌افزايند. گچ زنده يا سنگ گچ پخته معمولاً فقط در اقليم‌هاي خشك مورد استفاده قرار گرفته چرا كه اندكي محلول در آب است. خاكهاي سفت شده با گچ را معمولاً با استفاده از خاك گچ‌دار تهيه مي‌كنند اما بعضاً گچ پخته در مرحله آماده‌سازي و به هم زدن گل و قبل از ساخت بلوك يا آجر به گل افزوده مي‌شود. روشهاي كار غالباً زمخت يا ابتدايي است و پس از استقرار در محل در نتيجه تبلور مجدد سفت مي‌شود. حتي افزودن مقادير نسبتاً كم گچ(تا 25%) باعث مي‌شود رنگ خاك به نسبت خاك فاقد گچ به نحوي محسوس به سفيدي ‌گرايد. با افزودن 1% گچ ماده مورد استفاده در اندود خاصيت گرفتن پيدا مي‌كند. وقتي ميزان گچ به بيش از 5% برسد عملاً به صورت گچ زنده ضعيف عمل مي‌كند و وقتي ميزان گچ زنده موجود در مخلوط به بيش از 10% برسد مي‌توان آنرا واجد كيفيت اندود گچي دانست؛ وقتي مقدار گچي كه به خاك مي‌افزايند به بيش از يك سوم برسد مي‌توان اندود را صيقل داد. گچ كاملاً با آهك به عنوان ماده‌اي مناسب اندودكاري سازگاراست. تاثير افزودن آهك آبديده به دست آوردن اندودي نرم و تر و ورزپذيرتر است بدون خشك شدن سريع كه معمولاً در مخلوط‌هاي داراي مقادير بالاي گچ رخ مي‌دهد. افزودن پودر آهك زنده به هر دو صورت آبانه‌اي و غير آبانه‌اي همان تاثير برطرف كردن عيب سرعت گيرش را دارد و حاصل كار مستحكم‌تر است. با اين وجود حتي سخت‌ترين اندود يا بلوك ساختماني از اين جنس هميشه در رده گچ نرم كه با چاقو بريده مي‌شود قرار مي‌گيرد.
استفاده از سيمان پرتلند به عنوان افزودني اضافي به خاكي كه با استفاده از گچ زنده اصلاح شده نبايد مدنظر قرار گيرد. اينكار در محيط خشك هيچ فايده‌اي ندارد و در محيط دائماً يا متناوباً مرطوب افزودني‌هاي گچ پايه نمي‌توانند مد نظر حفاظت‌گر قرار گيرند چرا كه خود محلولند. واكنشهاي پيچيده بلند مدت شيميايي در تركيب با سيمان پرتلند كلروركلسيم به دست مي‌دهد كه نتايجي مصيبت‌بار دارد.
هيچ اطلاعات انتشار يافته‌اي درباره عملكرد بسياري از انواع متفاوت خاكها در حضور سولفات گچ و مشتقات آن، به ويژه در ارتباط با انواع متفاوت رس كه احتمال ميرود رفتار بلورهاي آن حتي با مقادير اندك سولفات كلسيم قادر به نفوذ در محلول تغيير كند، وجود ندارد. اين احتمال كه ذرات شن و گلماسه در نتيجه رفتار گچ در هنگام تبلور مجدد تحت تاثير فيزيكي و شيميايي قرار بگيرند كمتر است و در وضعيت فعلي دانش قاعده احتياط كلي اين است كه خاكي كه شسته و رسها و مواد آلي آن خارج گرديده ولي داراي گلماسه و شن ريزه باشد براي افزودن گچ مطمئن‌تر از خاكي است كه مستقيماً از زمين برداشته شده باشد. هر جا دانش محلي موثق و تجارب ديرپا موجود باشد(استفاده از آنها توام با آزمايش دقيق مي‌تواند مبنايي مكفي براي تصميم‌گيري حفاظتي به دست دهد. مثل مورد افزودن آهك. وجود كاتيونهاي كلسيم نشأت گرفته از گچ مي‌تواند موجب اشباع شدگي رسها(به معناي الكتروشيميايي) گردد. اين كاتيونها وارد ساختار ورقه اي رسها مي‌شوند و در آنجا مي مانند مي‌توانند تركيب رسها را تغيير دهند. همچنين ممكن است تشكيل سيليكات آلومينيوم كلسيم و ديگر تركيبات مولد بلور دهند كه مي‌توانند به سرعت زياد ظاهر شده و حالتي ساروجي به خاك دهند. اين واكنشها در محيط‌هاي بسيار قليايي و با پهاي بالاي 10 صورت مي‌گيرند.
استفاده از آهك به عنوان محكم كننده سازه‌هاي گلي سنتي قدمتي ديرينه دارد و به همين علت استفاده از آن به عنوان يك روش غير سينتتيك- هرچند مصنوعي- مجاز است. آهك آبدار به نسبت پودر آهكي كه به تازگي كشته شده و از قبل مقداري دي اكسيد كربن از هوا جذب كرده هيدروكسيد كلسيم كمتري دارد. آهكهاي آبانه‌اي حاوي كاني‌هاي ديگر اكسيدهاي منيزيوم- آلومينيوم و سيليس- هستند كه در عين حال تركيباتي با استعداد تبلوري متمايز از تشكيل كربنات كلسيم كه سازوكار بنيادي تبلور است ايجاد مي‌كند تشكيل بلورهاي كربنات كلسيم ساز و كار بنيادي تبلور است و به همين علت استحكام بخشي از نوع پودر آهك خالص است. آهكهايي كه در تركيب با آب تميز و شن به صورت ملاط مورد استفاده قرار مي‌گيرد با جذب دي‌اكسيدكربن هوا سخت مي‌شود و سازوكار اصلي اين سخت شدگي تشكيل بلورهاي كربنات كلسيم است. اين فرآيند كند است. در خاكها كربنات شدن آهك سازوكار اصلي است اما وقتي انواع رس در خاك موجود باشد واكنشها بستگي به فعاليت ذرات رسي دارد كه يونهاي كلسيم در نتيجه سطح به مراتب بزرگتري كه ساختار ورقه‌اي رس در اختيارشان مي‌گذارد در آنجا مستقر مي‌شوند. بدين لحاظ طبيعت رسها تاثيري مهم در نتيجه كار دارد. كاتيونهاي محلول حاوي اكسيدهاي كلسيم و منيزيوم كاني‌هاي رسي را اشباع ‌كنند. رسها خصائصي دارند كه ناشي از شار سطوح آنهاست كه در واكنشها تغيير مي‌كنند. چنين نظر داده‌اند كه توليد سيليكاتهاي آلومينيوم و آلوميناتها توسط هيدروكسيد كلسيم موجب ايجاد اتصالاتي با تراكم چشم‌گير مي‌شود اين مواد همراه با كربنات كلسيم بر تحكيم ذرات تاثير مي‌گذارد و موجب افزايش سريع مقدماتي در قدرت مصالح مي‌شود كه بعداً با تشكيل بلورهاي كربنات كلسيم طي مدتي طولاني‌تر، افزايش مي‌يابد. پديده تحكيم را به دو دسته واكنشهاي كند و تند تقسيم كرده‌اند در اولي، واكنش متضمن تبادل كاتيون‌هاست- جذب ملكولهاي هيدروكسيد كلسيم و متراكم شدن يونها- در حالي كه دوّمي متضمن سخت شدگي ناشي از تشكيل تركيبات سخت سيليس، آلومينيوم و آهن در حبس شدن ناشي از شكل گيري كربنات كلسيم است. اين فرآيند ما پيچيده است و بستگي به ماهيت خاكها، آب، املاح و دما دارد. عموماً قليائيت خاك را شاخص ميزان كربناتي شدن مي‌دانند: آهك كاملاً تبديل شده خنثي است، بر خلاف هيدروكسيد كلسيم كه حالت قليايي فعال دارد و وجود آنرا مي‌توان با استفاده از فنل فتالئين تشخيص داد كه با قرار گرفتن در شرايط قليايي تغيير رنگي برگشت‌پذير پيدا مي‌كند. اين آزمايش را روي خاكها نيز مي‌توان انجام داد اما به علت تغيير رنگ به زمينه اي سفيد رنگ نياز است. ديگر عناصر متشكله خاك مي‌تواند نتايج آزمايش مخفي يا تحريف كند و به همين علت اين آزمايش از ارزشي متوسط دارد.









نمودار نمايانگر سخت شدن خاكهايي كه با مقدار رسي حدود 15%-5% با افزودن حدود 5%-3% آهك غيرآبانه‌اي تحت شرايط رطوبت كافي و تغيير دماي محيط سخت مي‌شود.
در حاليكه فرآيندهاي عمومي تغيير به شكلي مداوم رخ مي‌دهد، شكل‌گيري گهگاهي سيليكاتهاي آلومينيوم و مواد مشابه مي‌تواند به سرعت صورت گيرد. سعي نكرده‌ايم اين پديده‌هاي متفاوت را در شكل بياوريم.
ش. 206، مقادير سخت كنندگي خاكهايي كه با آهك سخت شده است.
6-2-2، سمنتها
لازم است يك نوع سخت كننده متداول ديگر مورد بررسي قرار گيرد. سيمان پرتلند موثرترين ماده ساختماني است كه طي يك و نيم قرن گذشته به شكلي روزافزون مورد استفاده قرارگرفته است. به علت اين همه كارآمدي، توليد سيمان پرتلند همه‌جاگير شده و در همه جاي جهان به سهولت در دسترس است. سيمان وسيعاً و به دفعات براي سخت‌كردن خاكها به كار رفته است. مثل همه مواد ديگري كه وسيعاً در دسترس قرار دارد و به علت ارزاني نسبي و كارائي فراوان، نيز مورد استفاده نابجا قرارگرفته و همين استفاده نابجا به موجب سوء شهرت جنبي كاملا به جا در مورد مناسب نبودن آن براي استفاده در بناهاي تاريخي گرديده است. سيمانهاي ديگر، نه دقيقاً سيمان پرتلند، آنقدر شباهت دارند كه مشمول اين نتيجه‌گيريهاي كلي شوند.
ناخالصي‌هاي آلي، اسيدهاي آلي، روغن، قندها و استرها(املاح آلي)و نيز بسياري از املاح به شكل آلوده كننده خاك سفت شدن سيمان را كاهش مي‌دهند. ديگر مواد آلي چون رزينها مي‌توانند با سمنت‌ها سازگار بوده عملكرد آنها را افزايش دهند.
در ملاطهاي سيماني و بتون واكنشهائي كه مولد مواد نهايي رضايت‌بخش مي گردد پيچيده اما نسبتاً يكنواخت است. تشكيل اين بتون متكي است بر شكل‌گيري بلورهاي طويل سوزني كه در يكديگر قفل مي‌شود تا قالبي گرد دانه‌هاي ماسه تشكيل دهد و كل مخلوط را همجوش مي‌كند. در خاكها اين واكنش حتي از اين حدهم پيچيده‌تر است. تعداد مواد افزودني بالقوه از اين حد هم بيشتر است و نسبت مواد افزودني در مقايسه با سيمان به مراتب كمتر است. در محكم‌سازي خاكها هدف صرفاً نشاندن خاك به جاي ماسه و شن و تركيب بتون نيست: هدف حفظ خاك به عنوان جزء متشكله مسلط با افزودن مقدار كافي سيمان به منظور افزايش سختي و مقاومت در برابر تجزيه در شرايط فوق العاده مرطوب است. اين اهداف به قيمت شكننده شدن و تغيير چشم‌گير رنگ مخلوط به سمت انواعي از خاكستري محقق مي‌شود. ماده حاصل غيراز رنگ ناخوشايند و شكنندگي معايبي متعدد دارد. ممكن است املاح محلول ايجاد شوند و همين املاح كه به سطح خارجي كشانده مي‌شوند با نفوذ به ساختار رسهاي درون خاك موجب معيوب شدن و لطمه‌ديدن مصالح شوند. تشكيل بلور در عين حال در ساختار رس مداخله مي‌كند و مي‌تواند قدرت هم چسبي را كه ذرات رس موجود در خاك ارائه مي‌كنند به نفع قفل شدن ذرات در سطوح تماس با يكديگر از ميان ببرد چنانچه استفاده از سيمان در تركيب با خاك حجم زيادي پيدا كند ماده‌اي توليد مي‌شود كه سخت‌تر از آني است كه با خاكهاي بكر محل سازگار باشد.
همين معايب براي محدودكردن شديد استفاده از سيمان به همراه خاك كفايت مي‌كند. با اين همه امتيازات استفاده از سيمان مي‌تواند كاهش چشم‌گير آب رفتگي به هنگام خشك شدن و سرعت نسبتاً بيشتر در سخت شدن باشد. كاهش آب رفتن به علت تشكيل بلور درون شكافچه‌هاي بين ذرات رس است. معمولاً استفاده موفقيت‌آميز از سيمان پرتلند به عنوان سخت كننده خاكها در يكي از حيطه‌هاي محدود ذيل بوده است:
1- پي‌هايي كه احتمال مي‌رود خاك بكر آن در معرض اشباع شدگي و خم‌پذيري باشد. تحت اين شرايط افزودن 3%- 1% سيمان پرتلند خشك مي‌تواند پي مطمئن‌تري براي يك ديوار گلين به دست دهد. در شرايط رطوبي بودن خاك تعبيه مانعي براي ممانعت از بالا آمدن رطوبت حاوي املاح از خاك سخت شده به ديوار بخشي اساس از ساخت ديوار است. گرچه چيدن يك رگه ضد رطوبت به معناي متعارف آن مفيد نيست ( چون موجب كران بندي بيش از حد مشخص لايه ها مي گردد كه توي چشم مي زند ) شكلي از ساخت كه مانع بالاآمدن رطوبت مي‌شود اهميت اساسي دارد. در صورتيكه مقدار سولفات‌ها زياد نباشد پي‌اي كه از سنگ نسبتاً نفوذ‌ناپذير كارگذارده شده در ملاط سيمان ساخته شده باشد مي‌تواند نتيجه مطلوب داشته باشد. راه ديگر ديوارچيني با سنگ خشگه چين است كه در اقليمهاي خشك و معتدل مناسب است.
2- نصب سرپوش روي آثار باستاني و سازه‌هاي مشابه كه در آن ملاط گل سخت‌شده با سيمان در معرض نوسانهاي فشار ناپيوسته قرار نداشته باشد. براي موفقيت در استفاده از اين روش لازم است طرحي كه به دقت بررسي شده تهيه گردد. اين طرح از جمله شامل تعبيه اتصالهاي انتقال دما در پيوندگاههاي ديوار و تقسيم طول ديوار به قطعات كوتاه‌تر است. در اين مورد تركيبي قوي با 10%-5% سيمان پرتلند خشك مي‌تواند بهترين مزيت را داشته باشد. لازم است سرپوشها ضخامت كافي داشته و در آنها از مسلح‌كاري آهني استفاده نشود. بايد هره‌هاي آبريز به دقت تعريف شود؛ بايد به خاطر داشت آبي كه از اين سرپوشها نشست مي‌كند كاتيونهاي فلزي(به ويژه كلسيم ) حمل مي‌كند كه املاح قابل رسوب در ديوار تشكيل مي‌دهد. سرپوشهاي خاك/سيماني از اين دست كاملاً به لايه‌هاي گلي زيرين نمي‌چسبد. مي‌توان سرپوش را طوري طراحي كرد كه به شكل خود سنگينش ثابت باشد و چنانچه اينكار عملي نباشد احتمالاً استفاده از اتصالات مكانيكي لازم خواهد بود. استفاده از اتصال دندانه‌اي در بندها و كام زبانه به عنوان اولين چاره توصيه مي‌شود.
3- اجزاي باربر بلوكهاي گلي سخت شده با سيمان كه با مشخصات متفاوتي از نظر فشردگي و تركيب ساخته شده‌اند در مناطق خشك‌تر استوايي وسيعاً مورد استفاده قرار مي‌گيرند. خصوصيات ساختاري و ديگر ويژگيهاي فيزيكي آنها وسيعاً مورد آزمايش قرار گرفته و در بعضي مناطق به عنوان مثال در مكزيك و نيومكزيكو- از نظر تجاري به خوبي جا افتاده‌اند. در جاهاي ديگر توليد و استفاده از آنها اينقدر زياد نيست و به جاي اينكه در انبارها موجود باشند مي‌توان ساخت آنها را سفارش داد. در مواردي كه نياز به پركردن فضاهاي بزرگ ضروري باشد حفاظت‌گر مي‌تواند به استفاده از بلوكهاي محكم شده با سيمان به صورت يك جزء ساختاري سازگار استفاده كند، بدين علت كه اين بلوكها مقاوم بوده، كمترين ميزان آب رفتگي را داشته و ويژگيهاي عملكرد از پيش‌تعيين شده دارد. ملاطهاي گل آهك و گل تقويت شده با سيمان با اين بلوكها سازگاري دارند ولي بايد ضعيف‌تر از بلوكها باشند.
4- شرايطي وجوددارد كه در آن حفاظت‌گر ساخت نعل درگاههاي گلي روي دهانه‌ها را در وضعيتهايي كه آهن، بتون و الوار نامناسب است، ترجيح مي‌دهد. مي‌توان سازه‌اي را كه در زلزله يا بلايي ديگر فروريخته با استفاده از خاك تحكيم شده با سيمان كه در محل ريخته مي‌شود بازسازي كرد، به ويژه در مواقعي كه يك اندود اضافي به عنوان رخپوش مورد استفاده قرار مي‌گيرد. احتمال اينكه اين گونه سازه‌ها كمتر ضعفهايي چون ترك خوردگي و تراكم بيش از حد بار در يك نقطه را كه ملازم استفاده از مصالح سخت‌تر است داشته باشند زياد است.
306، استفاده از خاك اصلاح شده در مرمت
از آنجا كه گچ، آهك و سيمان به شكل پودر نا محلول به محل ساختمان آورده مي‌شوند نمي‌توان آنها را با استفاده از حلال وارد مصالح ساختماني كرد. بنابراين لازم است ابتدا با خاك عمل نيامده نرم شده مخلوط و سپس مرطوب گردد تا سفت شود. همين امر استفاده از آنها را محدود مي‌كند و پيشاپيش كاربرد آنها را از طريق مصالح ساختماني گلي تازه ساز تعيين مي‌كند. اين يك محدوديت بنيادي اساسي است.
چندين شيوه براي استفاده از گچ، آهك و سيمان كه هر يك به فراخور مصالح پايه و اوضاع و احوال مناسب شرايطي متفاوت است وجود دارد. استفاده از آنها منوط به تهيه دوغاب ، ملاط، پركننده و زيركار در مرمت سطوح لطمه ديده و گودافتاده است.
ضريب آب رفتن اين خاكهاي اصلاح شده به درجاتي متفاوت بهبود يافته و با توجه به اين امتياز كه استفاده از آنها قابل شناسايي است مواقعي وجود دارد كه تفريق آنها به داخل كاواكها، تركها و شكافچه‌هاي سازه‌هاي معيوب توصيه مي‌شود. بعضي مواقع تزريق ماده به صورت كاملاً مايع لازم مي‌شود يعني كه با فشار هيدروليك به محل نفوذ مي‌كند (معمولاً براي چشمه‌اي كوچكتر از يك متر كه با استفاده از يك مخزن كوچك و لوله پلاستيكي انجام مي‌شود) در اين گونه موارد دوغابي سينتيك كه با استفاده از خاكستر فوق العاده نرم ماسه بادي و احتمالاً مقادير كمي از سيمان پرتلند تهيه مي شود مي‌تواند مدنظر قرار گيرد. احتمال اينكه خاك اصلاح شده با ملاط غليظ به عنوان يك پركننده خنثي مورد استفاده قرار گيرد بيشتر است. با اين همه وقتي نبود هرگونه آب رفتگي اهميت داشته باشد يا نياز به اتصال محكم پركننده و ماده پايه وجود داشته باشد احتمال نمي‌رود اينگونه ملاطهاي اصلاح شده رضايت‌بخش باشد. فايده مشخص اينگونه خاكهاي اصلاح شده در تشكيل زيركار بستگي به توانايي آنها در اتصال و چسبندگي به پوششهاي بعدي است. بسياري از ساختمانهاي گلي را بااستفاده اندودها يا دوغابهاي گچ، آهك يا سمنت پايه‌ي تاريخي رخپوش كرده‌اند. اين اندودها عموماً جز با استفاده از اتصالات متوسط مكانيكي چسبندگي ناچيزي به سازه‌گلين داشته يا بكلي فاقد آنند. اختلاف در حركت دو لايه مي‌تواند اين اتصال را كاهش داده يا از ميان بردارد. در شرايطي كه اتصال اندود رخپوش به ديوار به شكلي مطمئن‌تر از گذشته اهميت دارد استفاده از خاك اصلاح شده مي‌تواند راه حل مشكل باشد. مي‌توان بلوكها يا زيره‌ي ساخته شده باافزودنيهايي چون گچ، آهك يا سيمان را به عنوان لايه زيرين اندود به كار برد تا اتصال مطمئن‌تري به دست آيد.

استفاده از گلهايي اصلاح شده به عنوان پركننده
استفاده از شيوه پركردن با دوغاب بستگي به اين خصيصه ماده دارد كه در نتيجه از دست دادن آب دچار آب رفتگي نشود. اين روش در عين حالي كه متكي به استفاده از تكنيكهايي است كه موجب آب رفتگي در ساختمان گلين چسبيده به سازه نگردد. اگر رس متشكله خاك از نوع منبسط شونده باشد هر روشي كه موجب خيس كردن رسها گردد باعث بروز ترك به هنگام خشك شدن مي‌گردد. هر روشي كه متضمن خيس كردن رسها نباشد باعث از دست دادن آب دوغاب هنگام تماس با خاك خشك و در نتيجه دلمه شدن دوغاب مي‌گردد. هر روش متضمن چنين خيس شدني باشد از آنجا كه بر مكش فائق مي‌آيد خطر افت مايع در مصالح تاريخي را دارد.
عليرغم اين مشكلات عملي وارد كردن دوغاب گل اصلاح شده امتيازاتي دارد كه استفاده از آنها را در برخي موارد معين توجيه مي‌كند. به علت دلمه شدن نمي‌توان مطمئن بود دوغاب حتي تحت فشار به داخل شكافهايي كمتر از 38 ميليمتر و داراي پهناي ممتد نفوذ كند. كاواكهاي كوچك پر نخواهد شد. با اين همه امتيازات اين روش اين است كه سازه دست نخورده مي‌ماند و نفوذ دوغاب متكي بر برداشتن خاك از روي كاواك نيست. پرشدگي مطمئن ، محكم و هم چسب را مي‌توان در كاواك عميق و نامنظمي كه در شرايط نشست كردن بنا و خسارت ناشي از زلزله ايجاد شده، بدون مداخله بيشتر در ساختمان محقق ساخت و شكل نامنظم كاواك موجب اتصالي مكانيكي مي‌گردد كه مي‌تواند موجب تجديد استحكام گردد.
تجربه نشان مي‌دهد گلهاي اصلاح شده با آهك و خاكستر سوخت كوبيده غلظت مناسب را به دست داده و از مشكلات آب رفتگي ملازم ماده اصلاح نشده را ندارد چرا كه ذرات بزرگتر در برابر آب رفتگي مقاومت مي‌كند. ممكن است مواقعي باشد كه مسلح كار اضافي به منظور برقراري ارتباط لازم باشد كه در اين صورت ميله‌هايي از جنس رزين/پشم شيشه را مي‌توان در كاواكهاي ايجاد شده در طرفين منطقه آسيب‌ديده كار مي‌گذارد و انباشتگاههاي گرد آنها را با دوغاب پر مي‌كرد. به عنوان راه حل جايگزين از تنبوشه و سوفال نيز براي همين منظور استفاده كرده‌اند.
تركيب دوغاب بستگي به خاك به كاررفته در سازه دارد. اصلاح كننده‌ها مي‌توانند سيمان پرتلند، آهك آبديده، پودر بتانه آهك، خاكستر سوخت كوبيده، گرد آجر و گچ (به منظور تامين انبساط هنگام گرفتن) باشد. ممكن است ماسه نيز لازم باشد. لازم است با انجام آزمايش مخلوطي به دست آيد كه بدون ترك خوردن بگيرد، به راحتي در درون كاواكي 3تا 3ميليمتري روان شود، چگالي، سختي و استحكامي مشابه خاك به كار رفته در سازه داشته باشد و در سكون پيش از برده شدن روي كاررفتن ته نشست و سفت نشود. خصيصه مهم خاكستر سوخت كوبيده اين است كه ذرات آن كروي است و از ذرات خاكستر حاصل از ذوب معلق در هوا تشكيل شده‌اند بدين علت به سهولت بيشتري در كاواكهاي كوچك حركت مي‌كنند. آنها هم چنين همراه با آهك خاصيت استحكام بخشي يا عمل‌آوري دارند (سطور ذيل). مي‌توان مخلوطي درست كرد كه گرفتن آن ظرف كمتر از يك روز يا طي چندين روز صورت گيرد.
نسبت‌ها مي‌تواند از مرتبه دو سوم خاك، يك ششم ماسه يا گرد گل سفيد و يك ششم آهك توام با ماده عمل آورنده(سيمان، خاكستر سوخت كوبيده، گرد آجر) باشد. سپس مي‌توان با انجام آزمايشهايي چند انواعي از اين تركيب به دست آورد كه در آن مقدار خاك كاهش يافته در حاليكه مواد ديگر ثابت مانده است. همچنين مي‌توان نوع خاك را تغيير داد. تنها با ارزش‌يابي دقيق نتايج در ارتباط با اوضاع و احوال عملي است كه مناسب‌ترين نتايج به دست مي‌آيد.
از گچ تنها در صورتي استفاده خواهد شد كه نفوذ آب كمترين معضل را ايجاد كند و پرشدگي منبسط شونده مورد نياز باشد. قضاوت دقيق در مورد مقايسه تركيب‌ها و زمان استفاده در ارتباط با مدت گرفتن ضروري است. وقتي ايجاد چنين اتصالي ضروري باشد لازم است سفت شدگي لايه زيرين در هنگام كشيدن لايه‌اي ديگر برروي آن> در حد متوسط باشد. وضعيت نظري آرماني عبارت خواهد بود از تغيير مداوم مقدار مواد اصلاح كننده تا جايي كه هيچ لايه كرانه‌اي تشكيل نشود. تحقيق اين هدف عملاً ميسر نيست اما حفاظت‌گر مي‌تواند تصميم بگيرد چند بار و هر بار لايه اي قوي‌تر روي كار بكشد تا دست كم چنين وضعيتي شبيه‌سازي شود. شواهدي وجود دارد كه در آن ايجاد سطوح متشكل از اندود گچ بسيار صيقلي برروي هسته‌هاي گلي با موفقيت انجام گرفته و علت تا حدودي استفاده از روش كشيدن لايه‌هاي پشت‌سرهم بوده در حاليكه هر چه به سطح نزديك شده‌اند از اندودي قوي‌تر استفاده كرده‌اند. با اين حال اين روش اغلب متضمن استفاده از مواد سفيده‌اي حيواني و به همين علت لازم است مقايسه با احتياط صورت گيرد.
ساخت و مرمت كف‌ها در ساختمانهاي گلين اهميتي خاص دارد چرا كه اين كفها را در طول قرون با مواد سخت كننده و مواد حيواني ساخته‌اند تا بدان پايه كه شايد تمييز ميان ساختمان اوليه و مواردي كه طي مدت استفاده وارد آنها شده غيرممكن باشد. محدودند خاكهاي خالصي كه كف‌هايي مي‌سازند كه در برابر فرسايش شديد مقاومت كند و در بناهاي تاريخي كف‌ها اغلب در معرض فرسايشي به مراتب شديدتر از آنچه سازندگان اوليه پيش‌بيني كرده‌اند قرار مي‌گيرند. بدين لحاظ استفاده از خاك محكم شده مي‌تواند از لحاظ حفاظت پاسخي جالب به اين مشكل باشد.
حفاظت‌گر ارزيابي استحكام و ماهيت مواد اوليه و نوع اندود و مورد نياز را در برابر شرايطي چون ميزان رطوبت موجود در خاك و سطوح فرسايش منتظر انجام خواهد داد. ميزان تنفس منتظر خاك كفها و نيازهاي سخت كننده‌هاي داراي منشأ حيواني در پرتو مواد موجود، از جمله سخت كننده‌هاي آلي كه ذيلاً بحث خواهد شد مورد ارزيابي قرار مي‌گيرد با اين هدف كه ماده‌اي داراي هم چسبي بيشتر از خاك خالص ولي با انعطاف و ظاهري مشابه به دست آيد. مطالعه امكان مي‌دهد معلوم داريم ماده اوليه در ميان طيف گسترده‌اي از امكانها از چه جيزهايي تشكيل شده است. يك نمونه مهم كف يك محوطه باستاني در داديوان در ايالت گانسوي چين است. كف‌ها متعلق به دوره يانگ شائو ، فرهنگي نوسنگي داراي قدمتي 000/5 است. كف‌ها را با شكلي از باد رفت پخته آميخته با كربنات كلسيم ساخته‌اند. مخلوط رسهاي مونتموريونيت ماسه و كربنات كلسيم بي شباهت به مواد اساسي مورد استفاده در توليد انواع سيمان نيست و پختن را در دمايي بالا انجام مي‌دادند تا رسوبات تكليس شود. بدين ترتيب كف اين محل نوعي بتون ابتدايي و احتمالاً قديمي‌ترين نمونه شناخته شده است.
گرچه مثال فوق نمونه‌اي شاذ و نمايانگر گستردگي طيف متنوع مصالح مورد استفاده است، نتيجه‌اي كه مي‌توان گرفت اين است كه تجزيه مي‌تواند استفاده از تركيبات ساروجي به كار رفته در طول تاريخ را نشان دهد و استفاده از مواد سخت كننده مشابه آنها در مصالح جايگزين نيز مي‌تواند متضمن همين گستردگي باشد.
506، استفاده از مواد صنعتي به عنوان افزودني
مواد كاملاً سنتيتك(مصنوعي در مقابل مواد طبيعي) در دسترس قرار دارد و مي‌تواند به عنوان جايگزين براي خاكهاي تقويت يا اصلاح شده مورد استفاده قرار گيرد. در ميان اين مواد از همه مهمتر خاكستر معلق است، خاكستر سوخت كوبيده (PFA)، محصول فرعي سوختن خاكه زغال سنگ كه در هوا معلق مي‌شود و خاكستر معلق حاصل از احتراق سوخت مايع در كف كوره. رسوب غير آلي(خاكستر) حاصل از سوخت زغال سنگ دردماي بالا ذوب مي شود و در گازهاي دودكش به شكل سرباره متشكل از دانه‌هاي گرد و براق سخت مي‌گردد. اين نوع خاكستر به مقدار فراوان وجود دارد و غير از گوگرد موجود كه به مقادير متفاوت در آنها يافت مي‌شود كمتر داراي مواد آلاينده‌اند. تنها آن ذخائر خاكستر كه واقعاً عاري از گوگرد باشد براي استفاده به عنوان پر كننده مناسب است. سطح اين دانه‌هاي بسيار كوچك كه عمدتاً از سرباره خنك شده تشكيل گرديده- متشكل از سيليكاتهاي آلومينيوم- با هيدروكسيد كلسيم واكنشي عمل آورنده داشته و همراه با آهكي كه با آن مخلوط شده‌اند خاصيت گرفتن در زير آب پيدا مي‌كند. همين نكته در مورد ديگر مواد جوش مثل آجر حاوي سيليكات فعال صادق است. مزيت ديگر خاكستر معلق، سهولت حركت ذرات آن در فضاهاي روزن‌دار به علت شكل ذرات آن است. اين ماده كه استفاده از آن نسبتاً جديد است به عنوان پركننده‌اي خنثي و ارزان قيمت دوغابهاي مورد استفاده در پركردن كاواكهاي بناها و استفاده وسيع در ساخت خاكريز، زيرسازي جاده‌ها و ديگر اشكال مهندسي راه و ساختمان فوق العاده مفيد بوده است. امكان دسترسي به اين ماده متفاوت است، همينطور مقادير گوگرد موجود در آن.
هم چنين مي‌توان از اين ماده به شكل خالص براي پركردن استفاده كرد ودر اينگونه موارد از امتياز گرفتن در مخلوط آبي برخوردار بوده ساختاري سخت و داراي هم چسبي متوسط و قدرت متراكم شدن فراواني كه با بسياري از خاكها مقايسه پذير است به دست مي دهد. به علت نازل بودن جذب رطوبت و اينكه نواحي تماس ميان ذرات خاكستر معلق معمولاً به نقاطي ساده محدود مي‌شود حركت آن به هنگام جذب و دفع رطوبت در كمترين حد است. اندازه ذرات متشكله اين نوع خاكستر در طيف ميان ماسه و گلماسه قرار مي‌گيرد و درصد دانه‌هائي كه هم اندازه ذرات رس باشند بسيار كم است و عملاً هيچ دانه‌اي كه قطر آن كمتر از يك دهم ميليمتر باشد وجود ندارد. در نتيجه مي‌توان خاكستر معلق را به صورت دوغاب داراي خصيصه مهم نفوذ و پرهيز از آبرفتن به هنگام خشك شدن به كار گرفت. داخل كردن مقدار كمي سيمان قدرت گيرش آنرا تا حدي چشم‌گير افزايش مي‌دهد. اين خصيصه اخير در صورت وجود ماسه شديداً افزايش مي‌يابد. خاكستر معلق در صورت حضور آهك خالص از طريق تشكيل بلورهاي يكپارچه كننده سيليكاتها، اضافه بر تشكيل بلورهاي كربنات، قدرت بيشتر مي‌يابد.
گرچه استفاده از خاكستر سوخت كوبيده مفيد از كاردرآمده حفاظت‌گر نبايد فراموش كند. استفاده از اين ماده مي‌تواند موقتي باشد. وفور و ارزاني اين نوع خاكستر زاده روشهاي فعلي توليد انرژي است كه ممكن است به سرعت كاهش يابد. تركيب‌هاي داراي حق انحصاري توليد متشكل از خاكستر معلق، سيمان، ماسه و برخي مواد ديگر كه به نسبتهاي دقيق تهيه شده در بازار موجود است و در مقادير مورد نياز حفاظت به شكل منبعي قابل اعتماد موجود است. با اين همه در بسياري موارد قدرت در نظر گرفته شده‌ي آنها با هدف استفاده از آنها به صورت دوغاب آجر كاري و سنگ‌كاري تعيين شده و ممكن است خيلي قوي‌تر از آنچه با سازه‌هاي گلي سازگار است باشد. در تلاش به منظور كاهش قوت اين گونه مواد بايد اندازه ذرات را در نظر گرفت. از آنجا كه طيف اندازه ذرات خاكستر معلق معمولاً از مرتبه يك ميليمتر است، ماسه زبري كه وارد مخلوط شود مي‌تواند در درون منافذ از محلول جدا شده به شكل صافي عمل كند و اجازه دهد خاكستر معلق به نفوذ خود به شكلي متراكم به درون شكافچه‌هاي بيشتر ادامه دهد. بنابراين بايد آهك آبديده‌اي كه به صورت گرد در آمده همراه ماسه بادي مورد استفاده قرار گيرد تا اين جداشدگي به حداقل رسانده شود. وقتي استحكام پيوند سازه گلي و پر كننده‌ي مبتني بر خاكستر معلق اهميت پيدا مي‌كند استفاده از تركيب‌هاي داراي حق انحصاري توليد آنقدرها رضايت‌بخش نيست و بهتر است خاكستر معلق را راساً و با هر مقدار اندك از آهك، سيمان، و ماسه كه ضروري تشخيص داده مي‌شود اصلاح كرده مورد استفاده قرار دهند. يك خصيصه مهم اين ماده رنگ خاكستري آن است. خاكستري متاليك تند شبيه به سيمان پرتلند تيره. گرچه اين رنگ از لحاظ پي‌جويي مقدار نفوذ ماده پركننده به درون ديوار بسيار مفيد است بطور كلي از نظر زيبايي عيب شمرده مي‌شود. نوع رنگ را مي‌توان با استفاده از انواع رنگدانه‌هاي ملاط به رنگهاي قهوه‌اي، سرخ و اخرايي و گرد آجر كه كاملاً با خاكستر سوخت كوبيده سازگار است تا حدودي تغيير داد. معمولاً مواد موجود بر حسب وزن عبارتند از:
سيليس 50% SIO2
اكسيد آلومينيوم 25% Al2O3
اكسيدهاي آهن 10% FeO2 و امثال آن كه گهگاه درصد آن به مراتب بيشتر است
اكسيد كلسيم 5% CaO
اكسيد منيزيوم 2% MgO بادرصدهاي كمتري از سولفاتها و فلزات قليايي
حفاظت گران ترك با استفاده از تركيب‌هايي از خاكستر سوخت كوبيده، گرد آجر و آهك تجاربي انجام داده و نتايج حاصل ارقامي دلگرم كننده از نظر آبرفتگي، ثبات، استحكام و انتقال گرما به دست داده، ضمن اينكه نمايانگر امكان انتخاب نوع رنگ، مقرون به صرفگي نسبي ماده و سودمندي آن در پركردن شكافها و ساخت بلوك بوده است. طيف ويژگيهاي تحقق پذير اين ملاط نشان مي‌دهد مي‌توان آنرا با انجام تغييراتي براي استفاده در مرمت سازه‌هاي گلين و آجري مناسب ساخت. جالب اينكه گرچه خاكستر سوخت كوبيده به خودي خود ماده‌اي است جديد، سنت استفاده از مخلوطهايي از آهك، گرد آجر و خاكستر به عنوان پركننده و تامين ماده خام بادوام، سابقه‌اي ديرينه دارد. وجود گرد آجر به خودي خود نمايانگر وجود شيوه‌هاي فني است. كارهاي ساختماني بسيار پيشرفته مدرن تقريباً گرد آجر مفيدي توليد نمي‌كند. روشهاي دستي و ماشيني ابتدايي‌تري كه در كشورهايي به كار گرفته مي‌شود كه نيروي كار ارزان است موجب توليد مقادير فراواني از اين ماده فرعي بسيار مفيد مي‌گردد.
به علت وجود اطلاعات كافي در مورد مقدار گوگرد، آماده كردن پركننده‌هاي خنثي بااستفاده از گرد آجر، آهك و خاكستر سوخت كوبيده كه به مقادير و متفاوت همراه با ديگر افزودنيهاي ممكن تهيه مي‌شود از مزيت انعطاف‌پذيري، استفاده از مصالح ارزان و بي نيازي از شيوه‌هاي پيچيده كشيدن روي كار برخوردار است.

606 تقويت با استفاده از ديگر مواد غيرآلي

گرچه عامل اصلي در تشكيل بلورهاي كربنات كلسيم به شكل گاز، يعني دي‌اكسيد كربن و بخار آب موجود در هوا وارد فعل و انفعال مي‌شود و تنها به وجود كاتيونهاي آزاد كلسيم در محلول نياز دارد، تنها مورد استفاده از واردكردن گاز دي‌اكسيد كربن در مخلوط در شرايط آزمايشگاهي صورت مي‌گيرد. آزمايشهائي در زمينه كربنات شدن سريع شده سازه‌هاي گلين، به ويژه در دانشگاه باهياي برزيل انجام شده است. هدف در اين آزمايشهاي مطالعه فرايند كربنات شدن و توليد ثانويه سيليكاتهاي آلومينيوم و تركيبات مشابه بوده است. در جاهاي ديگر اين آزمايش را با استفاده از آب غني شده با دي اكسيدكربن انجام داده‌اند. اين آزمايشها مربوط مي‌شود به مرمت سنگ و هنوز در مورد خاك به كار نرفته است.
بخش اعظم شيمي تبلور در خاكها حول سيليكاتهايي مي‌گردد كه قادرند طيف‌هاي پيچيده‌اي از تركيب‌هاي داراي كاتيونهاي متعدد فلزات واكنش‌گر چون پتاسيم، كلسيم، آلومينيوم و بعضاً منيزيوم را توليد كنند. موفقيت در استفاده از سيليكات پتاسيم كه بسيار محلول در آب است و به همين علت به شكل محلول وارد خاكها مي‌شود گزارش شده است. اين ماده را در گذشته به عنوان درزگير مي‌شناختند و به عنوان مثال براي آب‌بندي پوسته تخم‌مرغ به كار مي‌رفت و به همين علت با نام سريشم ماهي در حفاظت تخم مرغ مورد استفاده قرار گرفته است. از سريشم ماهي به عنوان حلال رنگ براي رنگ‌آميزي مجدد سطوح آجري. در مواقعي كه مشكل همرنگ ساختن وجود داشته و نيز به عنوان مبناي رنگ‌هاي غيرآلي با دوام استفاده شده است. براي كارهاي تقويت استفاده از سيليكات پتاسيم بر سيليكات سديم كه مشابه و ارزانتر است ترجيح دارد چرا كه موجب تشكيل مواد زائد سطحي يا شوره نمي‌شود. گرچه موفقيت در استفاده از آن به عنوان تقويت كننده خاك گزارش شده روشن است كه موفقيت بستگي به اجراي دقيق و آگاهانه و متكي بر مطالعه ماهرانه دارد. با اين وجود لازم است نتايج حاصل با آزمايشهاي وسيع ميداني و قرارگرفتن در معرض هوازدگي مداوم به اثبات برسد. در اين مورد روش روكاركشيدن سر راست و مواد مورد استفاده ساده و به آساني دردسترس است. افزون براين در خاكهاي تقويت شده ساختاري غيرآلي مشابه تركيب‌بندي خود خاك وجود دارد بدون اينكه مشكل‌ذاتي تركيبات پيچيده آلي كه در معرض حمله عوامل بيولوژيك و تجزيه قرار دارد وجود داشته باشد.
از آنجا كه عمل تقويت به ساختار دروني ذرات رس مربوط مي‌شود، آماده سازي مواد مي‌بايد براساس نوع رس‌هاي موجود صورت گيرد. پژوهشهايي مهم روي رسهاي حاوي مقادير فراوان مونتموريونيت – منبسط شونده‌ترين ماده رسي متعارف صورت گرفته است. در آكادمي دون هوان واقع در گانسوي چين پژوهشهايي به كمك بنياد گشي صورت گرفته است. پس از آزمايشهاي ناموفق با استفاده از پلي ونيل استات و محلولهاي سيليكات سديم كه موفقيت با استفاده از محلولهاي سيليكات سديم به دست آمده كه در آن نسبت ملكولي(ملكول‌گرمي ) بحراني همسان با نسبت ميان دي‌اكسيد سيليكون و دي‌اكسيد پتاسيم برقرار مي‌شود. از آنرو اين نسبت بحراني است كه اكسيد پتاسيم اضافي كه به جا مي ماند از هوا دي‌اكسيدكربن جذب مي‌كند و تشكيل كربنات پتاسيم مي‌دهد و سيليكاتهاي فوق العاده قليايي را آزادي مي گذارد. چنانچه اين سيليكاتها به سمت اسيدي شدن ‌روند سيليكون كلوئيدي رسوب مي‌كند. در نتيجه مقادير پها در اين عمليات ضرورتاً بالاست و نظارت دقيق بر شيمي كار اهميت دارد.
آزمايشهايي كه در آزمايشگاه صورت مي‌گيرد نسبت‌هاي ملكول‌گرمي را با انجام تجربه‌هاي متعدد تعيين مي‌كند، البته پس از اينكه نمونه‌ها از نظر استحكام، مقاومت در برابر آب ودي‌اكسيدكربن مورد آزمايش قرار گرفتند. از فلوروسيليكات كلسيم به عنوان عامل تقويت استفاده شده و سيليكات آلومينيوم به عنوان عامل اتصال متقابل به كار گرفته شده است. كشيدن اين ماده روي كار به كمك چندين دست اسپري در محيطي قليايي(پها=10) كه در نهايت با مطالعه زير ميكروسكوپ الكتروني تاييد شد تشكيل يك شبكه بلوري همبسته را كه موجب استحكام ورقه‌هاي ذرات رس شده در نتيجه استحكام ماده اصلاح شده را افزايش مي‌دهد به اثبات رسانده است. طيف كاملي از آزمايشهاي تحليلي نتايج حاصل را تاييد كرده و ماده تقويت شده تغيير رنگ نداده است . اين نتايج نويد بخش صرفاً تحت شرايط آماده‌سازي مواد به شكلي دقيقاً محاسبه شده و نيز شرايط استفاده كاملاً مشخص به دست آمده است. احتمالاً تا مدتي استفاده از اين روش به مواد مهم باستانشناسي محدود مي‌شود، جائيكه انجام كار با حمايت خدمات آزمايشگاهي كاملاً مجهز صورت مي‌گيرد، چرا كه نتايج حاصل وابسته به نظارت دقيق و تعيين دقيق نسبت مواد متشكله بر حسب ملكول گرم بستگي دارد.
غالباً سيليكاتهاي سديم و پتاسيمي كه به شكل تجاري در بازار وجود دارد، اشكالي از شيشه و در نتيجه ناريخت. اشكال متبلور اين دو ماده احتمالاً فزوني K2O دارند.

706، تقويت كننده‌هاي نيمه آلي

يك شيوه افزودن تقويت كننده‌هاي مشابه كه مدتي طولاني‌تر در معرض آزمايش قرار داشته است شامل شيوه ظريف رسوب دادن بلورهاي سيليكات با استفاده از املاح آلي است كه از طريق بسپارش زائل مي‌شوند و سيليكون به جاي مي‌گذارند. بديهي است اولين مرحله واكنش ته نشست شدن سيليكاژل است كه بعداً به واكنش به ملكولهاي ديگر پرداخته تشكيل سيليكات مي‌دهد. سيليكاژل خود نوعي چسب است و مي‌توان آنرا براي چسباندن طيف گسترده‌اي از توده‌ها مورد استفاده قرارداد. تركيبات داراي پروانه انحصاري توليد براي تقويت سنگ وجود دارد كه در آن يك حامل ستون حاوي تترااتوكسين و متيل تري اتوكسين همراه با يك كاتاليزور است. عنصر متشكله فعال، اتيل سيليكات، در حضور كاتاليزور(دي بوتيلين دي لاورت) به واكنش با آب مي‌پردازد. فرآيند شيميايي از چندين مرحله عبور مي‌كند و مي‌تواند از مسيرهاي متعدد بگذرد و در نتيجه هيدروليز نسبي يا كامل محصولاتي متفاوت توليد مي‌شوند. واكنشها مي‌تواند مدتها طول بكشد و گزارشهايي در مورد مزيت روندهاي كند بسپارش وجود دارد. با خروج الكل اتيليك و آب سيليكاژل توليد خواهد ‎شد. در بستر خاك اين امر باعث مي‎شود اين سيليكاژل مبدل به آرايشهاي منظم سيليس در داخل ذرات رس گردد. وقتي در پايان كار عمل بسپارش تكميل شود ساختار و روزن‌داري به خاك بر مي‌گردد در حاليكه ذرات رس از درون تقويت مي‌شود. اين مقدار تقويت براي محكم‌سازي در شرايط هوازدگي عادي و كاهش شديد سرعت وقوع آن كافي است. با اين همه اين درمان برگشت‌پذير نيست و اين عيبي كوچك است اما در عوض اين امتياز را دارد كه شكل و خصوصيات خاك راتغيير نمي‌دهد. روشهاي استفاده متفاوت است. از رساندن محلول از طريق سوراخ‌كاري گرفته تا مه پاشي. در نتيجه عمق نفوذ و تراكم توزيع تفاوت مي‌كند. هنوز كسب بهترين شرايط كاملاً محقق نشده چرا كه استعداد پذيرش بسته به اوضاع و احوال تفاوت مي‌كند. در ميان كليه مواد سنيتيك كه به عنوان تقويت كننده به كار گرفته شده تا كنون اتيل و متيل سيليكات از همه موفق‌تر بوده است.يك امتياز اين نوع درمان اين است كه امكان استفاده از مواد ديگر به منظور افزايش مقاومت خاك به جا مي‌ماند. از آنجا كه اتيل سيليكات صرفاً يك تقويت كننده است، ممكن است شرايطي وجود داشته باشد، بخصوص در مواقع سروكار داشتن با پرداخت كاري مهم، كه در آن استحكامي فزونتر ضرورت داشته باشد. در اين صورت مي‌توان پس از تكميل بسپارش اتيل سيليكات از ديگر مواد پركننده و چسباننده استفاده كرد. در نواحي كه شوري خاك زياد است مي‌توان مواد را قبل از درمان يا تقويت اضافي و حتي قبل از اقدام به كاهش مقدار نمك موجود- فرآيندي كه با افزايش فزونتر استحكام ماده تقويت شده به مقدار چشم‌گير تسهيل مي‌شود- محكم ساخت.
پرفسور اي.وي. هموفن در سال 1861 در اجلاس معماران در شهر لندن استفاده از اترسيليسيك براي حفاظت سنگ را پيشنهاد كرد. اين ماده به مدت نيم قرن كمياب بود تا اينكه در سال 1926 استفاده از آن پروانه ثبت گرفت. استفاده از اين ماده در خاكها از جنگ جهاني دوم به بعد صورت گرفته است.





اتوسيليسيك اسيد كه از طريق جايگزيني مبدل به تترااتيل سيليكات مي‌شود. پلي‌مرهاي اتيل سيليكات كه شكل زنجيره بلند دارد به يك راديكال OC2H5 منتهي مي‌گردد كه به شكل زير جانشين پيوند اكسيژن در ذرات خاك مي‌شود.
( C2OH5يا-OCH2CH5) راديكال اتيل =Et
راديكال هيدروكسيل =OH سيليس=SI
ش306 اتصال اتيل سيليكات


اتصال بدواً از طريق يك زنجيره بسپار (پليمر) كه كارآيي آن بستگي به وجود راديكال OH متصل به سطح ذرات خاك دارد صورت مي‌گيرد. اين اتصالها در خاكها فراوانند. سيليس به جاي يكي از اتمهاي هيدروژن خود، اتصالي دائم با اتم اكسيژن پيدا مي‌كند. اتصال نهايي از نوع سيليس-اكسيژن –سيليس و امثال آن است.
در واكنشهاي بعدي راديكال اتيل تغيير كرده و از طريق تبخير ناپديد مي‌شود و زنجيره سيليس به جاي مي‌گذارد.(قاعدتاً مي‌توان راديكال متيل را جانشين راديكال اتيل كرد و نوعي مشابه از تقويت كننده به دست آورد.



خاكها مي‌تواند از مخلوطهايي با نسبت‌هاي متغير تشكيل شوند. براي بدست آوردن مقادير قطعي ضريب كاهش متناسب با جمع هر يك از مقادير خوانده شده را اعمال كنيد.
مخلوطهايي كه معمولاً خاك ساختماني خوب شناخته مي‌شود: منطقه هدف هاشورزده شده است. ملاط‌هاي پيشنهادي براي ساخت بلوكهاي گلين و ديوارهاي حجيم كمتر از 5% مواد آلي، كمتر از 2% املاح محلول، كمتر از 5% رس داشته و نبايد ميزان جذب آب آن پيش از 18% بوده چگالي آن قريب به 2000 كيلوگرم در مترمربع و قدرت آن به حالت خشك 2025 نيوتون بر مترمربع باشد.
ش.406 تركيب خاك و مخلوطهاي خاك ساختماني

عيب استفاده از اتيل سيليكاتها انبساط بيشتر آنها به نسبت مواد كاملاً غير آلي است و مثل آنها نيازمند آماده‌سازي و ارزشيابي دقيق مواد مورد استفاده و شيوه تهيه و استفاده است. آزمايش دقيق نمونه‌ها موجب به درازاكشيدن كار مي‌شود و به همين علت استفاده از اين‌گونه مواد به عناصر باستانشناسي و معماري پر اهميت محدود مي‌شود.

806 نكات راهنما در تركيب مواد طبيعي براي مرمت سازه‌هاي گلي

معمولاً بازيابي و بازسازي مواد دست نخورده سازه اوليه مطلوب است. لازم است مخلوط بازيابي شده را براي استفاده مجدد مورد مطالعه و مقايسه قرار داد مگر اينكه به شكلي مشهود آلوده، ناخالص، يا به شكلي نامناسب يا زيانبار باشد. نسبت‌ها بر حسب حجم خواهد بود. سرگين‌ها متعلق به جوندگان است. در مواردي كه متمايز‌سازي هويت اقدامات حفاظتي به خاطر واضح سازي تاريخي ضروري باشد مي‌توان از مواد مدرن استفاده كرد.

6-108 اندودهاي گل(اقليم‌هاي خشك)
لازم است مخلوط‌ها از نوعي باشد كه خاك رس آنها بيش از 25% نباشد، گلماسه تا 45% و ماسه بادي تا 20%، شنهاي درشت‌تر تا 10% و تا 5% الياف خشك پرس شده به صورت كاه كاملاً خرد شده و يا تا 5% سرگين كه همه را با افزودن آب به هم مي‌زنند تا به مرحله قالب‌پذيري برسد و قبل از استفاده مجدد و كشيدن روي كار مي‌گذارند حداقل 24 ساعت عمل آيد.
لازم است رسها مورد بررسي قرار گيرد تا حتماً مقادير متوسطي از مواد بسيار منبسط شونده(انواع اسمكتيت ) داشته باشد. بايد باانجام آزمايش ميزان انقباض آنها به هنگام خشك شدن را تعيين كرد. در صورتيكه رس از نوع متوسط نباشد مي‌توان مقدار آن را كاهش داد و به مقدار گلماسه و ماسه افزود. يا مي‌توان موادي كه كمتر منبسط مي‌شود مثل خاكستر سوخت كوبيده به مخلوط اضافه كرد يا خود رس را با افزودن آهك آبديده اصلاح كرده بهترين زمان اضافه كردن آهك مرحله مخلوط كردن اوليه است. در نتيجه افزودن اين مواد تغيير رنگ صورت مي گيرد. مي‌توان نسبت الياف را افزايش داد تا كاهش مقدار رس موجود در مخلوط جبران شود. در مخلوط‌هاي سنتي بعضاً كاه را به صورت جويده شده موجود در سرگين، احتمالاً به صورت خشك وارد مي كنند. اندودهايي كه در شرايط مرطوب‌تر مورد استفاده قرار مي‌گيرد مي‌تواند حاوي مقادير بيشتري از آهك به منظور كسب مقاومت بيشتر در برابر رطوبت(هنگام سخت شدن) باشد؛ اينكار موجب افزايش چسبندگي اندود به دوغاب آهك يا پوششهاي ديگر مي‌شود. مخلوط را بصورت اندودي نرم روي سطحي كه به اندازه كافي آب زده شده تا مانع مكش آب اندود شود به شكلي يكنواخت بكشيد. مي‌توان زيره كار را به شكلي فيزيكي همساز كرد
















ش-506 نسبت استحكام / رطوبت در گلهاي تقويت شده با الياف









ش.606- توليد خشت خام. در اقليم‌هاي خشك پس دادن آب به زمين شني با مقدار تبخير در هوا يكسان است. و در اينگونه شرايط مساعد برگردادن و حركت دادن خشت غير ضروري است. زمينه شني كوچك شدن خشت را امكان‌پذير مي‌سازد.(عكس بااجازه ربكا وارن).









ش.706 ساخت ملاط گل: مخلوط را به شكل گل همراه با كاه تهيه كرده‌اند. اجازه داده‌اند به مدت 24 ساعت عمل آيد سپس قبل از استفاده با افزودن آب آنرا كرده دوباره بهم زده‌اند. (عكس با اجازه ربكا وارن).









ش. 806 چيدن بلوكهاي گلي جديد(خشت خام) روي ملاط گل: خشت نيمه خشك و ملاط غليظ است. ابتدا يك لايه همساز كننده از ملاط روي سطح مي‌كشند. اين روش براي مرمت مناسب است.

.6-208، اندودهاي گلي

الياف از نوع پشم يا به همان اندازه الياف گياهي خود شده به طول متوسط 50-30 ميليمتر به دست كم شش برابر حجم آن مخلوطي از ماسه:گلماسه: رس اضافه مي‌كنيد. اين مخلوط به شكلي يكنواخت درجه‌بندي شده و مقدار خاك رس آن بين 10% تا 25% است. بسته به نوع مي‌توان نسبت الياف را شديداً كاهش داد. مخلوط را رقيق مي‌كنيد تا به غلظت اندودي شل برسد تا حدي كه آنقدر چسبندگي داشته باشد كه به صورت توده باقي مانده و به ابزار كار بچسبد. اندود را به مقادير كم و با فشار به قاب‌بند تقويت شده بزنيد يا اينكه آنرا به مقادير مساوي از دو طرف به قاب‌بند بزنيد.
لازم است بگذاريم مخلوط به مدت 24 ساعت عمل آيد. مي‌توان آهك آب ديده يا گرد گل سفيد كوبيده را به نسبت 5% تا 10% حجم مخلوط به آن اضافه كرد. مي‌توان مقاديري اندك از سرگين جوندگان را به منظور افزايش ورزپذيري به گل افزود. در صورتيكه عامل اتصال به تركه يا چپر اضافه شده باشد لازم است سطح به هنگام كشيدن اندود نيمه خشك باشد.

6-308، بلوكهاي ساختماني(خشت خام آمريكايي) شرايط اقليمي معتدل

ماده مورد استفاده درساخت بلوكها را با استفاده از مواد بازيافتي يا تركيب‌هاي جديد متوازن با مقادير كمي از رس آماده كنيد. در صورتيكه آهك موجود نباشد يا مقادير آن كم باشد حداكثر مقدار رس بايد 15% باشد و در صورت وجود گل سفيد يا آهك مي‌توان مقدار رس را به 20% حجم مخلوط افزايش داد. مواد ليفي- كاه، مو، الياف مصنوعي- را به مقادير كم وارد كنيد البته مشروط براينكه به شكل سنتي مورد استفاده قرار گرفته باشد يا هدف از افزودن آنها به كمك به تشخيص باشد. وجود خرده ريگ، شن شكسته و ماسه زبر را بپذيريد. مخلوط را در وضعيت رطوبت ملايم كاملاً به هم بزنيد و بگذاريد در شرايطي كه آب آن به كندي كشيده مي‌شود عمل آيد. اين كار از طريق تبخير يا مكش به لايه زيرين عملي خواهد شد. مي‌توان مخلوط گل را روي تخته‌هاي خشگ پوشيده از گوني گذارد تا ظرف 48-24 ساعت عمل آمده به صورت گل سفت درآيد. سپس مخلوط را با قدرت مكانيكي به هم زده در نهايت بلكه داخل قالب با قالب تخت گذارده خوب بكوبيد . آنچه از قالب بيرون مي‌آيد بعداً برش مي‌خورد. گل حاصل را به شكل بلوكها يا واحدهايي متناسب با ابعاد كاواكي كه مي‌بايست مرمت شود برش دهيد. بلوكهايي را كه بدين شكل آماده كرده‌ايد در محلي كه تهويه مناسب دارد در محيطي مرطوب، روي زيره‌اي جاذب الرطوبه در سايه بگذاريد تا سخت و تقريباً خشك شود. بلوكها را برگردانيد تا خشك شدن به شكلي يكنواخت صورت گيرد. آنها را در آفتاب نگذاريد آنها را روي بستري از ملاط گل آبدار از همان جنس كه در مراحل آغازين ريگها و اجزاء درشت را از آن خارج كرده‌ايد بنشانيد. اطراف محل را قبلاً با پاشيدن كمي آب مرطوب كنيد.
مي‌توان بلوكها را به شكل خشك يا نيمه خشك چيد. در صورتيكه از بلوك خشك استفاده شود لازم است سطحي كه روي آن ملاط كشيده مي‌شود بلافاصله قبل از چيدن يا طي چيدن بلوكها مرطوب شود.
وقتي بلوكهاي با دوام ولي متشكل از ملاط كم مايه مورد نياز باشد مي‌توان آنها را از مخلوط‌هايي ساخت كه در آن خاك تميز را با مقادير مساوي از خاكستر سوخت كوبيده و/ يا گرد آجر، آهك آبديده و خمير آهك و به همين مقدار ماسه، يعني يك قسمت خاك، يك قسمت خاكستر سوخت كوبيده/ گرد آجر، يك قسمت آهك زنده، يك قسمت خمير آهك و يك تا سه قسمت مخلوط مي‌كنند. مقدار ماسه را مي‌توان تا سه برابر افزايش داد. عمل مخلوط كردن بايد كامل باشد و بلوكها را بايد متراكم ساخت يا تحت فشار قرار داد؛ چندين روز به صورت مرطوب نگهداشت قبل از اينكه اجازه دهيم به آرامي خشك شوند. ماده حاصل به عنوان يك بلوك پركننده كم جان براي استفاده به جاي خاكهاي فروريخته در نتيجه خرابي ساختماني يا رطوبت مناسب است. بايد هميشه نمونه‌هاي تهيه شده با خاك موجود را با استفاده از مخلوط‌هاي متفاوت به منظور رسيدن به ماده ساختماني كه از نظر فشردگي و استحكام قابل مقايسه با ديوار موجود باشد مورد آزمايش قرار داد. مقدار ماسه و فشرده‌سازي طبيعت بلوك حاصل را تعيين خواهد كرد. وجود خاك در مخلوط براي تامين همچسبي اوليه به هنگام آماده‌سازي ملاط اهميت اساسي دارد. لازم است خاك پاكيزه از مواد آلي، خاشاك و مواد حاصل از تجزيه مواد آلي باشد. رنگ اين بلوكها روشن است و براي كشيدن اندود و پرداخت نيز مناسب است.

6-8-4، گل سفت پركننده

مرمت با استفاده از گل سفت قالب‌پذير(به عنوان مثال به صورت مرمت با كاهگل يا ديوارزني يكپارچه) را مي‌توان با گل سفتي كه غلظتي در حد ورزپذيري دارد و در يك فضاي محصور گذارده يا فشرده مي‌شود يا اينكه آنرا داخل قالب‌بندي مي‌فشارند، انجام داد. استفاده از ماده‌اي درجه‌بندي شده كه آب رفتگي را به حداقل مي‌رساند اهميت اساسي دارد. بدين منظور و صرفنظر از اينكه مخلوط اوليه چه بوده باشد، تركيبي دقيق كه رسهاي منبسط شونده را حذف كرده باشد مدنظر خواهد بود. ماده جانشين مي‌تواند مخلوطي از يك قسمت خمير آهك، يك قسمت آهك زنده، دو تا چهار قسمت خاكستر سوخت كوبيده/ گوگرد آجر و دو تا چهار قسمت ماسه باشد. مي‌توان اين مخلوط را با افزودن خاك محل از نوع خمير منبسط شونده وكاستن از خاكستر سوخت كوبيده و مقداري از ماسه اصلاح كرد. نمي‌گذارند اين مخلوط عمل آيد چرا كه عملاً ملاطي ضعيف است. لازم است آنرا كاملاً ورزداده با استفاده از كمچه به رواني داخل كاواكها ريخته و با استفاده از ابزار مناسب متراكم ساخته يا ماله كشند. مي‌توان ميله‌هايي از جنس پشم شيشه يا توري غير آهني رابه عنوان مسلح‌كاري يا ماده اتصال جهت چسباندن ملاط به سازه موجود بكار گرفت. لازم است درون كاواكها را زخمي كرد تا زبانه اتصال ايجاد شود. راه ديگر اتصال فيزيكي با استفاده از خرده سفال است؛ اينكار با استفاده از قطعات سفال كه طول آنها حداكثر به 80 ميليمتر مي‌رسد- معادل توده مواد درشت- كه به صورت توده‌هايي در داخل ماده اوليه گذارده مي‌شود يا به شكل ميلچه، تقويت كننده، ميخ چوبي مقاوم شده و ديگر اتصالهاي مكانيكي مشابه انجام مي‌گيرد. در وضعيتهايي كه احتمال خيس شدن مصالح نمي‌رود مي‌توان از اندود گچ به جاي اندود آهك يا اضافه بر آن استفاده كرد.

فصل پنجم - ارزيابي، آماده سازي، آزمايش و تعويض مصالح
خاك يك مصالح ساختماني چند كاره و با دوام است. همواره فنون ساختمان‌سازي با گل اساساً ساده بوده است و فنون تجزيه و مرمت بناهاي گلين نيز تا همين اواخر همين گونه بوده‌اند سازندگان محلي فنوني را ابداع كرده‌اند كه آنها را قادر ساخته است سريعاً مناسب بودن مصالح را تشخيص دهند و همين روشها در كار حفاظت نيز قابل استفاده‌اند هرچند تحليلهاي عملي‌تر مكمل آنها گرديده است. اساس ارزيابي خاك براي مقاصد ساختماني شناسايي تركيب ذرات و آلاينده‌هاست. سيليكاتها حسب طبيعت خود ساختاري بزرگ‌تر دارند، انواع ميكا، گل سفيد و فلدسپات متوسط و مجتمعهاي رس بسيار ريزند. آلوده كننده‌ها عمدتاً گياه خاك و املاح‌اند كه به عامل PH مرتبط‌اند. هدف از مطالعه خاك تعيين نسبت‌هاي اين اجزاء متشكله و هدف آزمايشهاي تكميلي كه بعداً صورت مي‌گيرد تعيين رفتار اين مخلوطها و ماهيت عناصر متشكله در هر بخش است. مقدار گل سفيد و گچي كه در تركيب داخل شده مهم است و تعيين انواع رس از آن هم مهم‌تر.
105 آزمايشهاي ساده
لمس كردن بنيادي‌ترين روش فهم مصالح موجود است. قالب‌پذيري خاك بستگي به ميزان رطوبت موجود و مواد متشكله آن دارد. به طور كلي ميزان رطوبت خاك را مي‌توان به روش ساده تخمين ميزان خشكي يا رطوبت آن تعيين كرد- در يك سوي طيف گل بسيار خشك پودر مي‌شود و مي‌ريزد و در انتهاي ديگر مبدل به توده اي مايع بي‎ْشكل مي‌گردد. در آن حد از رطوبت كه درصد امكان كاركردن باشد گل باشد مي‌توان نسبت ذرات درشت موجود در گل را از روي زبري و دانه‌داربودن آن تخمين زد. مي‌توان بامالش گل ميزان مواد رسوبي نمونه را تعيين كرد چرا كه مقادير نسبي شن، گلماسه و رس معلوم مي‌گردد. خارج كردن رسوبات با مرطوب ساختن نمونه و تعيين لغزندگي آن مقادير نسبي ماسه در برابر انواع رس در گل را به شكلي كلي تعيين مي‌كند و همين براي استادكاران يا حفاظت‌گران مجرب كافي است. روش دقيق تر حس كردن از طريق لامسه را مي‌توان با استفاده از دندان انجام داد. در حاليكه وجود ذرات رس با اين روش احساس نمي‌شود ذرات دانه مانند كوارتس ماسه موجود در نمونه بسيار كوچك به سرعت، هرچند به شكلي ناخوشايند از طريق احساس زبري آن زير دندان معلوم مي‌شود. گلماسه‌ها عموماً زبر و به شكلي شاخص تشخيص پذيرند. اين آزمايش را نمي‌توان روي نمونه‌هاي داراي آلودگي بيولوژيكي انجام داد. اگر در مورد آلودگي خاك مردد هستيد آنرا با حرارت سترون كنيد.
نبايد بازديد بصري را ناديده گرفت. وقتي طبيعت خاكي خاص دانسته باشد رنگ آن مي‌تواند آگاهي بخش باشد. به نسبت افزايش عناصر آهن‌دار رنگ رس مي‌تواند آبي- خاكستري تا انواع خاكستري-سبز و زرد تا سفيد و طيفي از انواع سرخ و قهوه‌اي تغيير كند. تغيير رنگ رسها اغلب معناي تغيير در وضعيت فيزيكي آنها دارد گرچه برخي خاكها چون انواع ماسه بادي و لاتريت با همسازي يكنواخت خود يا تفوق در يك ساختار معين به نحوي دلسرد كننده يكدست باشند، لايه هاي ديگر مي‌توانند بسيار متنوع بوده و رنگ آنها اطلاعات زيادي درباره ماهيت مصالح در اختيار مرمت كار با تجربه قرار دهد.
اغلب شواهد مبتني بر قرائن خود گوياست. چشم‌انداز را مد نظر قرار دهيد. نوع رويش گياهي يك شاخص اصلي نمايانگر مقادير پها است. معمولاً وجود اكسيدهاي آهن در رسها از روي رنگ سرخ يا قرمز معلوم مي‌شود اما آب صاف برخاسته از خاكهاي اسيدي نيز مي‌تواند مقادير زيادي آهن داشته باشد. در جاهاييكه رسوبات گل سفيد يا خرده سنگ آهك بسيار ديده مي‌شود خاك مي‌تواند حاوي مقادير زيادي كلريت، كربنات و رسهاي قليايي مونتموريونيت باشد.
اين احتمال هست كه مونتموريونيت‌ها رسهاي موجود در مناطق بازالتي باشد به ويژه آن نواحي كه زهكشي مناسب ندارد. در خاكهاي داراي زهكشي بهتر- كه اكسيژن بيشتري دريافت مي‌كنند- ايليت‌ها به جاي مونتموريونيت‌هاي خاك مي‌نشينند اما تنها در حد نسبتهايي از آن. هيچيك از اين دو گونه رس بدون ديگري يافت نمي‌شود، رسهايي حتي اگر مقدار آنها ناچيز باشد. تركيب اين دو نوع رس را مي‌توان اسمكتيت دانست.
سنگهاي رس معمولاً رسهايي داراي تركيبات رسي مونتموريونيت- ايليت(اسمكتيت) به دست مي‌دهند. مونتمور يونيت‌ها در خاكهاي شور، نيز به ويژه در عمق و احتمالاً در رسهايي كه در نتيجه حفاري يا فرسايش در معرض هوا قرار گرفته تفوق دارند. آبهاي سرازير شده در نتيجه برف و باران كه به رنگهاي كدر قهوه اي يا زردفام است جز از وجود مخلوطهايي از مونتموريونيت- ايليت به صورت معلق مي دهد، به ويژه اگر آب پس از سكون صاف نشود. توفق مونتموريونيتها در رس مي تواند موجب انواع رنگ خاكستري، خاكستري تيره و حتي ذغالي شود در حاليكه توفق ايليتها انواع نارنجي، قهوه اي و سرخ مات به دست مي دهد.
معمولاً لاتريتها سرخي بيشتري دارند و اغلب به صورت گندله هاي سخت يا رگه هاي كوچك اند كاني‎هاي آهن هم همينطور. ممكن است اين رنگها زير پوشش رسوبات آهن كه كلسيم و منيزيم در آن فراوانند و به رسوب نارنجي يا سرخ مي‌دهد پنهان شوند. كائولينيت ها غالباً مواد لايه هاي زيرين را تشكيل مي دهند و در نواحي كه سنگهاي گرانيتي فرسايش يافته پيدا مي شوند انواع ميكا اغلب با برق ورقه‌هاي ريز موجود در خاكها يا خاكهاي فشرده (سنگ رسوبي يا سنگ رس) ديده مي‌شوند.
وجود كربناتها (انواع گل سفيد و سنگ آهك) اغلب از روي وجود تكه‌هاي مجزا در وارسي از نزديك معلوم مي‌شود؛ اين قطعات به شكل تكه‌هاي سفيد يا خاكستري محلول در اسيد است.
ترك خوردن و روزن داري خاكها نيز شاخصهايي مفيد است. خاكهاي داراي بافت درشت با مقادير زياد رس نمايانگر وجود نسبتهاي بالا از آلفونها(كه چسبندگي قوي ندارند) و مقداري خاك چيني است. در صورت نبود رس اين ويژگي حاكي از وجود كربناتها است.
بروز شكافهاي عميق و بزرگ(نوعاً به بزرگي 250 ميليمتر) به هنگام خشك شدن خاكها حاكي از تفوق ايليت‌هاست. شكافهاي عميق ولي با كم عرض (نوعاً 55 ميليمتر) نشانه تفوق مونتموريونيت‌هاست.
بررسي بصري مستقيم ارزيابي سريع اندازه ذرات بخش بالايي طيف را امكان‌پذير مي‌سازد و مي‌توان با پهن‌كردن نمونه روي يك زيره و مشاهده آن از نزديك و با استفاده از نور انتقالي امكان ديد را افزايش داد. اين عمل به ويژه در تعيين اندازه ذرات بخشهاي مياني و بالاي طيف مفيد است و استفاده از يك ذره بين معمولي، ديد را بهتر مي‌كند. عدسي كه در فاصله معمول از نمونه نگه داشته شود مي‌تواند ابزاري مفيد باشد. ذره‌بين‌هاي مورد استفاده چاپچي‌ها بهترين است. در همه اين موارد داوري‌هاي ارزشي بستگي به تجربه شخصي و عملكرد شناخته شده را مي‌توان به عنوان راهنما مورد استفاده قرار داد.
تشخيص بو تنها در تعيين وجود يا نبود مواد آلي و اينكه آيا منشأ غير هوازي داشته يا خير مفيد است. اين گونه اطلاعات ارزش كمي دارد. اطلاعات حاصل از معاينه بصري و لامسه‌اي را مي‌توان با آزمايش در دو انتهاي طيف رطوبت به علاوه آزمايشهاي ساده در مورد تعيين ورزپذيري تكميل كرد. اين نوع تحليل فراتر از آزمايشهايي است كه معمولاً استادكاران انجام مي‌دهند. نمونه‌هاي خشك يا اشباع شده از آب را مي‌توان به ترتيب به شكل گرد يا به صورت محلول پهن شده انجام داد. گردهايي كه روي كاغذي با شيب ملايم مشوش شود به سرعت اندازه ذرات را همراه جزييات كافي براي امكان‌پذير ساختن ارزيابي به منظور تعيين نسبتهاي هر ماده نشان مي‌دهد. رسوبي كه در ته شيشه مي‌نشيند و ذرات معلق در آب نيز به كار همين نوع تحليل‌ها مي‌آيد. چشمهاي مجرب و يك ذره‌بين مناسب يا ميكروسكپي كم قدرت براي انجام اين نوع مطالعه ابزارهاي كافي محسوب مي‌شوند.
205- آزمايشهاي ايستگاه ميداني
آزمايش آبي(كه بعضاً به آزمايش امرسون معروف است) براي تعيين نوع رس در نمونه غير آلي بكار مي‌رود. لازم است اين آزمايش به منظور كسب نتايج يكدست چندين بار تكرار شود. يك قطعه كوچك و منسجمو خشك (حدود 10×10×10 ميليمتر) را در ظرفي شفاف در مقداري آب مقطر قرار مي‌دهند. اگر پس از چند دقيقه باد كند ومتلاشي نشود احتمالاً لاتريت است. اگر باد كند ولي بعداً فروريزد و پراكنده شود اسمكتيت است؛ وجود اجزاء ايليت و مونتموريونيت را مي‌توان با آزمايش تكه‌اي از آن در آب مقطر در برابر زمينه‌اي تيره تشخيص داد. مونتموريونيت‌ها هاله‌اي ظريف از خود نشان مي‌دهند. هرچه اين هاله مشخص‌تر باشد مقدار مونتموريونيت بيشتر است.
گرفتن نمونه‌اي ديگر اجازه مي‌دهد پخش شدگي صورت گيرد و بتوان آزمايش بدلها انجام داد. اسيدي بودن خاك نمايانگر وجود مقدار چشم‌گيري مواد آلي پوسيده و احتمالاً املاح آهن است. قليايي بودن معروف وجود هيدروكسيدها، كلريت‌ها و كربناتهاست.









(1) چنانچه تكه‌هاي كوچك خاك هنگام قرار گرفتن در آب خشك نباشد باز هم طرح آزمايش معتبر است اما اين مقوله شامل ايليت‌ها و مونتموريونيت‌هاي غير نمكي و خاكهاي آلي نيز مي‌شود.
(2) پخش شدگي به سهولت و از طريق تشكيل هاله‌اي ظريف و مه مانند گرد هر تكه كه با قرار دادن در برابر زمينه‌اي تيره به سهولت مشاهده مي‌شود مشخص مي‌گردد. هرچه هاله مشخص‌تر باشد خاك پخش شوندگي بيشتري دارد.
(3) تكه‌هاي جديدي برداشته مرطوب كرده، كمي تغيير شكل داده داخل آب قرار دهيد.
(4) اگر وجود كربنات قبلاً تشخيص داده نشده باشد با جوشيدن خاك پس از چكاندن يك قطره اسيد برروي آن معلوم مي‌گردد.
(5) تثبيت شدن به صورت محلولي معلق در مدتي كمتر از 10 دقيقه را مي‌توان نبود پخش شدگي تلقي كرد.
ش 105، روش انجام ازمايش امرسون
برداشتن نمونه‌اي ديگر، قرار دادن آن در آب مثل مورد قبل و تكان‌دادن تا حدي كه اسمكتيت‌ها در يك سو و كائونيت‌ها و كلريت‌ها در طرف ديگر متمايز گردند باعث مي‌شود اسمكتيت‌ها پس از 10 تا 15 دقيقه در حالت پخش شدگي بمانند.
از جمله آزمايشهاي تكميلي قراردادن نمونه در محلول اسيد كلريدريك (جوهر نمك) است كه جوشيدن خاك وجود كربناتها در آن را اثبات مي‌كند. آزمايش با نيترات نقره و آزمايش ديگر با كلرورباريم صورت مي گيرد. مورد اول وجود كلرورها و آزمايش دوم حضور سولفاتها را نشان مي‌دهد كه مقدار آنها را مي‌توان از طريق عيارسنجي تعيين كرد.
وجود مواد آلي- نه مقدار آنها- را مي‌توان با زغالش تعيين كرد. در هر حال چنانچه نمونه‌اي سرشار از گياه خاك باشد در صورت قرارگرفتن در آب آهك به مدت 48 ساعت پس از تكان‌دادن و ته نشست شدن مجدد در محلول رنگي تيره به دست خواهد داد.
خنثي بودن يعني قرار گرفتن در مرز ميان قليائيت (بازيك) و اسيديته را مي‌توان با متيل اوارانژ (هليانتين)، محلول فنل فتائلين يا با برخي احتياطها با استفاده از تورنسل تعيين كرد. اين مواد درجه قليائيت يا اسيديته را تعيين مي‌كنند. وسائل ساده‌اي كه در باغباني به كار مي‌آيد براي انجام اين آزمايشها در اختيار است.
آزمايشهاي فيزيكي ورزپذيري عبارتند از تشكيل فتيله‌هايي از گل و خم كردن آنها تا آستانه شكست و آزمايش ساده خارج كردن گل قالب‌پذير با فشردن آن ميان انگشتان. اين گونه آزمايشها ورزپذيري كلي خاكها را نشان مي‌دهد اما نتايج حاصل از يك نمونه مفروض بسته به تعداد و اندازه دانه‌هاي درشت‌تر موجود در نقطه شكست يا منطقه خروج از لاي انگشتان فرق مي‌كند. آزمايشهاي فيزيكي مطمئن‌تر كه همين حد ساده است عبارتند از كشيدن نمونه‌هاي داراي غلظت هاي متفاوت و افزودني هاي منتخب روي پالت به كمك ماله يا كاردك احتمالاً اين آزمايشهاي بنيادي از همه رضايت بخش‌ترند چرا كه مي‌توان آنها را با آزمايشهاي تعيين مقدار آب رفتگي توام كرد. مي‌توان نمونه‌هاي كوچك را روي زمينه‌هاي نفوذ ناپذير و نيمه جاذب برروي سطوحي هم اندازه از نظر عمق و به مساحت يك تخته توفال كشيد تا ماده نمونه ي يكدست بدست آيد. سپس مي‌توان خصائص فيزيكي نمونه را از نظر ورزپذيري در ارتباط مستقيم با خصائص آب رفتگي مورد ارزيابي قرارداد.
چنانچه بعد از اين مراحل نمونه‌ها روي زمينه‌اي كشيده شود كه در هنگام خشك شدن در برابر جابه جايي در نتيجه آب رفتگي مقاومت نمي‌كند، مي‌توان مقايسه‌اي مستقيم و جالب انجام داد. اين گونه زمينه‌ها اساساً عبارتند از سطوح پلاستيكي مثل پلي اتيلن فوق العاده نازك و پوششهايي از جنس تفلون روي زمينه‌اي سخت. امتياز اين گونه آزمايشهاي ساده ميداني اين است كه عملكرد نمونه‌ها را به شكل فيزيكي و براساس ورزپذيري در مقابل ويژگيهايي چون آب رفتگي نشان خواهد داد و حفاظت‌گر يا هنركار مجرب به ارزيابي مقايسه‌اي عملكرد تركيب‌هايي كه به وضوح از ذرات داراي ابعاد مختلف و احتمالاً انواع متفاوت رس تشكيل شده خواهد پرداخت. در ارزيابي تجربه اهميت حياتي دارد. تجربه نشان خواهد داد تركيب داراي بيشترين استعداد هم چسبي ضرورتاً پرمزيت‌ترين ماده نيست. هر چه قدرت هم چسبي بيشتر باشد فاصله ميان شكافهايي كه پس از آب رفتگي پيدا مي‌شود بيشتر، اما در عوض شكافها بزرگتر خواهد بود. به هرروي اين آزمايشات در اوضاع و احوال فعاليتهاي ميداني تنها در آن مطالعات مقايسه‌اي عملي است كه بتوان نمونه‌هاي مواد موجود را با موادي كه قرار است به عنوان مبناي مداخله مورد استفاده قرار گيرد مقايسه كرد. آزمايش را مي‌توان به سهولت روي مجراهاي پلاستيكي كه مقطع آنها بيش از 30-20 ميلي متر نيست انجام داد. سپس ميزان ترك خوردگي در هنگام خشك شدن به مطالعه نسبتها مي‌گردد و با اين تناسبها مقدار رس موجود به دست مي‌آيد.
اين گونه آزمايشها و ديگر آزمايشهاي عملكرد خاك در مرحله برنامه‌ريزي براي حفاظت سازه‌هاي گلين از اقدامات بسيار مهم ميداني است. مي‌توان با بسط اين آزمايشها مقايسه‌هايي ديگر چون تعيين مقدار هوازدگي، پذيرش اندودهاي رويه اجازه دادن به رشد گياهان و مقايسه عملكرد به هنگام افزودن مواد افزودني به منظور مهار عوامل خرابي، انجام داد.
سواي آزمايشهائي كه همه جا انجام‌پذير است طيفي از ارزش يابي هاي عملي وجود دارد كه تنها نيازمند وسائل يك ميز آزمايشگاهي ساده از نوع قابل برپايي در اطاقك مستقر در محل بناست.
قدرت همفشاري بلوك سخت نمونه اي ساده را مي‌توان با بارگذاري مستقيم تعيين كرد: فشار وزني يكنواخت(خود سيگنش) بر بلوك وارد مي‌شود تا زماني كه تحت شرايط آزاد يا محصور در قيد خرد شود. معمولاً هدف از اينگونه آزمايشها ارزيابي و مقايسه مصالحي است كه مي‌بايد مورد استفاده قرار گيرد بنابراين مقايسه ميان مصالح نو يا بازسازي شده انجام مي‌گيرد تا تراكمي قابل مقايسه با مصالح به كار رفته در بناي تاريخي حاصل شود. چنانچه در مصالح از نظر تركيب يكسان باشند انجام اينگونه آزمايشها چندان وجهي ندارد اما مزيت آزمايش ميداني تعيين هرگونه تفاوت عملكرد مصالح جديدي است كه به عنوان بخشي از طرح مداخله پيشنهاد شده است. اغلب اضافه كردن مواد افزودني و تغيير تركيب‌ها پيشنهاد مي‌شود و در مواقعي كه اين تغييرات به دلايل درست پيشنهاد شده باشد انجام آزمايشهاي ميداني بجا خواهد بود.
در آزمايشهاي اعمال فشار يكنواخت انعكاس نه ضرورتاً بازآفريني شرايطي كه مصالح جديد در آن به كار خواهد رفت اهميت دارد و به همين علت بايد هدف از استفاده از مصالح جديد و نقشي كه مي‌بايست ايفا كند فهميده شود. به عنوان مثال اگر قرار است مصالحي كه وارد يك سازه تاريخي شود در فضايي محصور شده قرار گيرد (يعني توده ساختماني لگامي جانبي براي آن ايجاد كند) شبيه سازي آن شرايط از طريق قرار دادن مصالح در يك لوله يا جعبه‌اي روباز و وارد آوردن فشار يكنواخت به يك پيستون امكان‌پذير است. چنانچه قرار باشد مصالح جديد در سازه لگام جانبي دريافت نكند مي‌توان با درآوردن آن به شكل يك مكعب يا استوانه و اعمال فشار يكنواخت به سطح فوقاني آنرا مورد آزمايش قرار داد. اين آزمايش بي لگام پيچيدگي كمتري دارد و تفسير آن به مراتب مطمئن‌تر است.
در هرگونه اعمال فشار يكنواخت بايد عامل اعمال فشار طوري مهار شده باشد كه در جهت عمودي حركت كند و حركت جانبي نداشته باشد و نتوان زاويه اعمال فشار را تغيير داد. اين سخن به ساده‌ترين تعريف بدين معناست كه لازم است فشاري معين در جهتي عمودي به مكعب تحت آزمايش وارد آيد. تمامي اينگونه آزمايشها را بايد روي تعدادي از قطعات انجام داد تا مانع اتكاء بر يك نمونه واحد شوند.
به سهولت مي‌توان تعدادي آزمايش ميداني ديگر انجام داد تا ويژگيهاي فيزيكي نمونه‌ها تعيين و عملكرد آنها از نظر روزن‌داري، تراكم و ميزان محلول بودن مورد مقايسه قرار گيرد. اين آزمايشها هم متضمن ساخت نمونه‌هايي مقايسه‌پذير از مصالح بازسازي شده يا مصالح پيشنهادي جديد است و بهترين روش انجام نيز همان ساخت مكعب با استفاده از قالبي ساده است. روشها و مصالح بايد همانهايي باشد كه در محل به كار مي‌رود و به همين علت لازم است نمونه‌ها با روش مخلوط‌سازي دستي تهيه و با استفاده از ماله پهن شود. در صورتيكه انجام هر رشته از آزمايشها به يك متصدي سپرده شود، مقدار خطا به حداقل مي رسد. اطلاعات حاصل در حد پارامترهاي دقت عادي همخوان با فعاليتهاي عمومي در محل است و اين سطوح از دقت كار مي‌تواند با آنچه در آزمايشها محقق مي‌گردد تفاوتهاي بسيار داشته باشد. بنابراين حفاظت‌گر بايد در مورد استفاده از نتايج به دست آمده از كارهاي ميداني از طريق مقايسه آنها با نتايجي كه تحت شرايط علمي دقيق تر بدست آمده داوري كند.
آزمايشهاي عملي مي‌تواند از استنباط علمي فاصله بگيرد و بايد توضيحات از لحاظ كار حفاظت معني‌دار باشد. بدين‌جهت گرچه توصيف دقيق علمي از درصد عناصر فلزي موجود در يك نمونه مي‌تواند بي نقص باشد اما براي حفاظت‌گري فايده‌اي نخواهد داشت. به عنوان مثال كربن خالص مي تواند دوده، گرافيت يا الماس مي‌باشد: 95% كربناتهاي كلسيم كه عملاً هيچ راهي براي تشخيص ماده با استفاده از آن تحليل عملي ندارد مي‌تواند سنگ آهك، مرمر، اندود آهك يا گل سفيد باشد! از نظر متخصص فيزيك ذرات، نمونه تهيه شده توسط حفاظت‌گر بسته‌هاي فضادار مجزا (كوانتوم‌هايي ) هستند كه به صورت احتمالات رياضي قابل بيان‌اند. از نظر زمين شناس ذرات متشكله مي‌تواند متعلق به خاستگاهي دوردست باشد. از نظر متخصص خاكشناسي، بزرگي روزن‌ها بر حسب مقدار آبي كه مي‌تواند در آنها جاگيرد قابل اندازه‌گيري است. خوشبختانه ايكروم (تويتونيكو ) خلاصه‌اي از روشهاي تحليلي بنيادي تهيه كرده كه در آن روشهاي مفصل آزمايش به شكلي عملي براي يك تكنسين آزمايشگاه شرح داده شده و اصول كلي مطالعات خاكشناسي در ذيل مي‎آيد. لازم است اين دستنامه فني همواره در كنار تحليل‌گر و راهنماي حفاظت‌گران شاغل باشد.
305 اهداف تحليل – روزن داري و سختي
حفاظت‌گر نياز به تعدادي معيارهاي فيزيكي ساده براي ارزيابي ماده دارد. به عنوان مثال روزن داري را مي‌توان با معاينه ساده بصري تعيين كرد. ريختن قطرات آب كه از نظر اندازه يكسان باشد روي سطح صاف نمونه‌اي خشك ظرفيت جذب آنرا كه تركيبي است از روزن‌داري و مقدار جذب يا دفع آب(آب دوستي و آب ترسي) نشان خواهد داد. اين ظرفيت جذب براي حفاظت ‌گري كه قصد دارد در محل ميزان جذب رطوبت را تعيين كند اهميت عملي دارد، به ويژه از نظر تعيين ميزان دفع آب يااستحكام ساختار از طريق وارد كردن موادي كه مخصوص اينكار ساخته شده است. براي مواد طبيعي(غيرآب ترس) مي‌توان آزمايشي ساده به شكل زير ترتيب داد:
از ماده اوليه مكعبي كوچك(حدوداً 30×30 ميليمتر) را به دقت مي كنند يا قالب مي زنند تشكيل مي‌شود.
يك تكه مسطح از فوم روزن‌دار را در حالت اشباع كامل در يك سيني قرار مي‌دهند و مكعب نمونه را كه پس از خشك كردن در كوره توزين شده در زير يك سرپوش شيشه‌اي يا پوشش نفوذ ناپذير مشابه آن روي فوم مي گذارند. حجم مكعب به طريق فيزيكي يا تهيه نمونه با استفاده از قالبي كه حجم آن از طريق اندازه‌گيري مقدار مايع مورد نياز براي پركردن آن تعيين شده اندازه‌گيري كرده اند. مي‌گذارند نمونه آنقدر آب جذب كند تا اشباع شود سپس آنرا وزن مي‌كنند تا اطلاعات بنيادي راجع به ظرفيت جذب به دست آيد. در حال حاضر براي استفاده از روشهاي پيشرفته‌تر بجاي فروبردن نمونه در محلول جيوه مي‌توان با اين روش جابه جايي گازها در آزمايشگاه از روش تعيين مقدار جابه جايي گازها استفاده مي شود حجم يك نمونه نامنظم را با اين روش جابه جايي گازها با دقت فراوان در محيط آزمايشگاه تعيين كرد.
از آنجا كه آب با كشش آوندي جذب مي‌شود نمونه سرانجام كاملاً اشباع مي‌گردد و در اين حالت با ارتعاش ملايم فرو مي‌ريزد. چنانچه نمونه فرو نريزد معلوم است كه ماده با فرآيندهاي طبيعي يا مصنوعي آنقدر محكم شده كه بتوان آنرا سنگ رسوبي، سنگ رس يا خاك سخت شده ناميد.
اگر لازم باشد يا آزمايش مقدار دقيق روزن‌داري تعيين گردد بايد به جاي پايه اي از جنس فوم از ماده‌اي ورقه‌اي استفاده كرد كه روي آن كمترين مقدار آب ممكن عمق قرار گرفته باشد. سپس نمونه را با دقت از روي ورقه برداشته و وزن مي‌كنند؛ سپس آنرا حرارت مي‌دهند تا خشك شود و مجدداًٌ به توزين آن مي‌پردازند. فاصله زماني ميان استقرار نمونه در محل و فروپاشي كامل اندازه‌گيري مي‌شود. وقتي وزن و در نتيجه حجم آب جذب شده معلوم باشد، كاواكهايي را كه در معرض آب قرار دارد مي‌توان به نسبت حجم خاك تعيين كرد. اگر نمونه فرو نريزد مي‌توان آنرا با غوطه‌ورساختن در آب اشباع كرد و به توزين آن قبل و بعد از خشك شدن پرداخت. نتايج چنين آزمايشي تعيين مقدار قطعي روزن داري و مقدار نسبي ظرفيت جذب آب است. زمان لازم براي فروپاشي نمونه‌هاي هم اندازه از جنس‌هاي متفاوت، نمايانگر مقدار جاذب الرطوبگي آنها در مقايسه با يكديگر است.
مقدار آبي كه طي خشك شدن از نمونه خارج مي‌گردد مي‌توانند به حجم تبديل شود. و همين حجم مي‌تواند به صورت درصدي از حجم كل بيان گردد و ميزان فضاي موجود روزن‌ها را مشخص كند. ممكن است به علت باقي‌ماندن مقداري هوا دردرون نمونه فروريخته نتيجه حاصل كمتر از ميزان مطلق روزن‌داري كل باشد. در هر حال اين تفاوت اندك و ناشي از اخراج هوا در جريان فروريختن و جمع‌آوري است.
روزن‌داري و چگالي هر نمونه بستگي به فشردگي آن دارد. نمونه‌اي را كه به يك شكل هندسي منظم - به عنوان مثال استوانه يا مكعب- درآمده مي‌توان وزن كرد و تراكم آنرا در مقايسه با همان حجم از آب بيان كرد؛ به اين روش مي‌توان نمونه‌ها را به سهولت با يكديگر و با مواد ديگر مقايسه كرد.
بنابراين تغييري ساده در آزمايش فوق را مي‌توان با استفاده از لوله‌اي استاندارد انجام داد كه در آن مقدار مشخصي از ماده نمونه با استفاده از متراكم ساز فنري فشرده مي‌شود تا ميزان فشردگي معلوم گردد. سپس مي‌توان به مقايسه وزن ماده در حالتهاي خشك و تر پرداخت تا ظرفيت جذب آب به شيوه فوق معلوم شود.
مي‌توان نوعي آزمايشهاي ديگر بترتيب داد تا ويژگيهاي فيزيكي خاك ساختماني به شيوه‌اي كه غالباً مقايسه‌اي است معلوم شود. در اين روش نمونه‌هاي ديگر كه داراي خاستگاه يا ويژگيهاي معين است به عنوان عامل كنترل مورد استفاده قرار مي‌گيرد.
به عنوان مثال ورزپذيري خاك ساختماني را مي‌توان با بيرون راندن تحت فشار تعيين كرد. مي توان تكه اي از گل ساختماني را در حالت قالب‌پذيربا استفاده از نيروي جك هيدروليك كه در يك استوانه عمل مي‌كند از سوراخي كه در يك صفحه تعبيه شده به بيرون راند. فشاري كه به جك وارد مي‌شود ميزان ورزپذيري را نشان مي‌دهد و آنچه به شكلي معلوم مي‌شود كش‌پذيري و هم چسبي گل است كه از روي طول رشته هاي گل خارج شده در حال افقي قبل از انقطاع معلوم مي‌گردد. مقايسه نتايج اينگونه آزمايشهاي مربوط به نمونه‌هاي داراي ظرفيت معلوم و نمونه‌هايي كه كسب اطلاع راجع به آنها مطلوب است مي‌تواند راهنمايي خوبي در اختيار گذارد. هدف اينگونه آزمايشها مي‌بايد تعيين مناسب بودن مخلوطها در محدوده‌اي بسيار وسيع از قدرت تحمل جهت استفاده در مرمت‌ها يا مداخله‌ها باشد با اين هدف كلي كه ويژگيهاي فيزيكي مواد از نظر سازگاري با يكديگر فهميده و توصيف شود. يك آزمايش ورزپذيري كه وسيعاً در صنعت سراميك مورد استفاده قرار مي‌گيرد عبارت است از تشكيل استوانه‌اي از گل با استفاده از يك قالب و انداختن وزن يك پيستون برروي آن. تغيير شكل نمونه استوانه‌اي در خارج از قالب تحت تاثير نيروي وارده توسط همان پيستون شاخص ورزپذيري آن است.
آزمايشهاي تعيين مقدار رسوخ‌پذيري خصلت كلي مشابهي دارند. اين آزمايشها در حال حاضر به صورت معيارهايي استاندارد در آمده‌اند كه به كمك آنها مي‌توان سختي يك نمونه شكل‌پذير را تعيين كرد.
غير از آزمايشهاي مقايسه مقدار هوازدگي، چند آزمايش سريع براي تعيين رفتارمواد جديد در مدتي طولاني وجود دارد، هرچند امكان تسريع ساده و مطمئن همه آزمايشها نيست.
يكي از خصايص فيزيكي مهم خاكها تغيير استحكام آنها در شرايط مرطوب است. ريزش يك ويژگي كاملاً شناخته شده است كه وقتي رخ مي‌دهد كه آب كافي براي پركردن روزنها وارد سازه گرديده و باامكان‌پذير ساختن اعمال فشار آب در درون ماده موجب شل شدن هم چسبي آن مي‌شود. اين امر بركشش سطحي و جاذبه متقابل ذرات و صفحات نسبت به يكديگر فائق مي‌آيد و اجازه مي‌دهد آزادانه از يكديگر جدا شوند. اين مثال بسيار ساده شده شرايطي را توصيف مي‌كند كه در آن نمونه خاك هم چسبي خود را از دست مي‌دهد. اين شرايط كه حد مايع شدگي ناميده مي‌شود قبل از اشباع كامل فوق الذكر كه شرح آن قبلاً در آزمايشهاي تعيين مقدار جاذب الرطوبگي آمد محقق مي‌شود و اهميت آن در اين است كه به توصيف نقطه از دست رفتن استقامت اشاره دارد كه در آن ماده قدرت هم چسبي و حمل بار خود را از دست مي‌دهد. مي‌توان نمونه‌اي خشك را زير باري اندك قرار داد و به تاني مقدار آبي را كه انتظار مي رود براي اشباع شدگي نياز داشته باشد وارد كرد. از دست رفتن استحكام و ظرفيت حمل بار گل قبل از جذب آب مورد نياز براي اشباع شدگي رخ خواهد داد. تعيين مقدار آبي كه مي‌بايست پس از رسيدن به اين مرحله اضافه كرد از طريق مقايسه با كل آب مورد نياز براي اشباع شدگي صورت مي‌گيرد و ميانگين آب مورد نياز تعدادي از نمونه‌ها مي تواند براي نمايش ظرفيت استحكام مخلوط خاك در شرايط مرطوب به كارگرفته شود. البته مواد حاوي اجزاء سيماني، حتي در صورت اشباع شدگي كامل سختي خود را حفظ كنند، اما اين آزمايش ، مثل ديگر آزمايشها، وقتي به صورت مقايسه‌اي به كارگرفته شود ارزشمند است. وقتي انتخاب ماده مناسب مطرح باشد تعيين اسيدي بودن يا قليايي بودن مواد تحت بعضي شرايط مي تواند براي حفاظت‌گر اهميت داشته باشد. اينك ورقهاي دردسترس است كه با تغيير رنگ خود اجازه مي‌دهد كليه مقادير پهاي خاك براي كليه مقاصد عملي با دقت كافي تعيين گردد.
نوعي ديگر از آزمايشهاي مناسب آزمايشگاه ميداني شكل تحليلي دارد و احتمالاً براي كار عملي حفاظت‌گر بيش از آزمايشهاي پيشين اهميت دارد.
405 ، اندازه ذرات
حقيقتي كاملاً شناخته شده و بسيار تكرار شده اين است كه نسبتهاي وجود ذرات با اندازه هاي ريز و درشت تركيب كليد تعيين ماده مناسب است و به همين علت براي حفاظت‌گر اهميت دارد كه قادر باشد به سهولت به تفكيك مواد متشكله هر تركيب پرداخته اندازه ذرات متشكله آنها را تعيين كند.
در ابتدايي‌ترين روش الك كردن ماده خشك پودرشده اطلاعاتي آني درباره درصد اندازه‌هاي مشخص مواد در تركيب را در اختيار مي‌گذارد. اين روش به ويژه در مورد ماسه/ گلماسه بسيار كاربرد دارد. اما در مورد رس‌ها كه به سهولت به ديگر ذرات بزرگتر مي‌چسبند يا گندله‌هاي كوچكي به اندازه گلماسه تشكيل مي دهند نمي‌توان با روشها به حركت درآوردن خاك روي صفحات توري و الكهاي فوق‌العاده ريزباف به سهولت، به توضيح اجزا متشكله پرداخت. با اين وجود، مجموعه‌اي از انواع الك با چشمه‌هاي متفاوت از نظر ريزي و درشتي از جمله ابزارهاي اصلي آزمايشهاي ميداني است. نمونه‌ توزين شده را كه در كوره خشك شده با مالش در هاون بااستفاده از دسته هاون لاستيك پوش نرم مي‌كنند تا وقتيكه كليه دانه‌ها آزادانه حركت كنند. نمونه را وزن مي‌كنند. مخلوط را به شكل متوالي با استفاده از انواع الكهاي فوق الك مي‌كنند تا درصد وزن اندازه‌هاي متفاوت ذرات خاك كه با هر بار الك كردن خارج مي‌شود معلوم گردد. مفيد‌ترين انواع عبارتند از ماسه زبر، ماسه نرم و گلماسه. مقايسه وزن كل هر يك از اين انواع با وزن نمونه اوليه دقت عمل را تاييد مي‌كند. در صورتيكه مقدار معني‌داري از ماده از دست رفته باشد لازم است آزمايش تكرار شود.
در آزمايشگاه به منظور دقت بيشتر در تعيين طيف ذرات ريزتر، پراكنده‌سازي كنترل شده آنها در آب (به كمك كالگون به عنوان ماده پراكنده كننده) صورت مي‌گيرد و اجازه مي‌دهد تجزيه تا حد توري داراي سيصد چشمه در هر اينچ طولي انجام پذير گردد. در مورد دانه‌بندي دانه‌هاي ريز از روش ته نشست سازي و پرتو ايكس استفاده مي‌شود. احتمال نمي‌رود كسب نتايجي چنين دقيق مطلوب حفاظت‌گر باشد.
از نظر عملي ساده‌ترين شكل تجزيه ذرات خاك قراردادن نمونه همراه با مقدار كمي ماده پاك كننده در آب فراوان است. ذرات را در لوله‌اي شيشه‌اي تكان داده سپس اجازه مي‌دهند به مدتي بيش از 12 ساعت ساكن بماند تا مواد ته نشست شده، معلق گشته يا به سطح محلول برود. پس از اين مدت بخش اعظم مواد آلي تشكيل لايه‌اي در سطح آب مي‌دهد، بخش اعظم آب حاوي ريزترين رس كه هنوز در حال تعليق هستند خواهد بود و در زير اين‌ها لايه‌هاي ذرات رس گلماسه و شن قرار مي‌گيرد طوري كه درشت‌ترين اجزاء تشكيل دهنده خاك در كف قرار دارد. معمولاً جز در مورد درجه‌بندي ميان ريزترين دانه‌هاي شن و گلماسه مرزهاي تعريف روشن خواهد بود.
تعيين مقادير نسبي هر يك از اين اجزاء متشكله بر حسب حجم به سادگي و از طريق اندازه‌گيري ارتفاع نسبي هريك در لوله آزمايش عملي است. چنانچه مايع را خالي كرده اجازه دهيم محتويات لوله خشك شود استخراج دقيق اجازه مي‌دهد نسبت‌ها برحسب وزن تعيين شود؛ بادقت كافي از نظر تعيين اجزاء مخلوط براي استفاده در مقاصد عملي. در اين مورد هم استفاده اصلي كه از اين آزمايش بعمل مي آيد مقايسه است: نمونه متشكل از مواد رضايت بخش نوعي ته نشست شدن دارد و مخلوطي كه در طلب آن هستيم شيوه‌اي از ته نشست شدن را كه به طور كلي مشابه آن است از خود نشان مي دهد. شكل پيشرفته‌تر همين آزمايش به استفاده از تعيين مقادير تفاوت به روش جداسازي از طريق تخليه مايع حاوي ذرات معلق مي‌پردازد. يك نوع رايج به استفاده از ضريب 3 در تسلسل زماني مي‌پردازد. در اين روش نمونه داخل محلول رابا تكانهاي شديد به حال معلق در مي‌آورند و سپس اجازه مي‌دهند به مدت 3 ثانيه ته نشست شود: سپس مايع را خارج مي‌كنند (رسوب ته نشست شده عبارت است از توده‌اي از سنگ ريزه موجود در نمونه. محلول بيرون ريخته شده را مجدداً داخل ظرفي تكان مي‌دهند. اينبار محلول را به مدت 3 ثانيه به حال خود مي‌گذارند و سپس بيرون مي‌ريزند. رسوب به جا مانده ماسه موجود نمونه است. همين روش مجدداً به كار مي‌رود و اين بار محلول را به مدت سه دقيقه به حال خود مي‌گذارند. باز هم مخلوط را تخليه مي‌كنند و رسوب به جا مانده گلماسه است. سپس اجازه مي‌دهند محلول به مدت سه روز به حال خود بماند و سپس آنرا خارج مي‌كنند؛ رسوب به جا مانده رس است. مي‌توان نمونه‌هاي جدا شده را خشك و توزين كرد و مقادير نسبي آنهارا بر حسب وزن يا در صورت نياز بر حسب حجم در حالت خشك تعيين كرد.
گونه‌ي پيشرفته‌تر از همين آزمايش را مي‌توان به سهولت و به شكل زيرانجام داد. ناوداني كه تشكيل آبخورندي نوعاً به طول يك متر، عمق 300 ميليمتر است و پهناي 10 ميليمتر است با ديواره‌هاي شيشه‌اي ساخته مي‌شود. ناودان را پر از آب مي‌كنند و آب به شكلي مداوم و به اندازه‌ كافي براي جبران آبي كه خارج مي‌شود به مدت سه روز از يك انتها وارد مي‌شود. آبي كه از انتهاي ديگر ناودان خارج مي‌شود قبل از دفع از يك الك مي‌گذرد. در مبدأ ورودي ماده نمونه را در حاليكه به حالت معلق در آمده وارد مي‌كنند. اين نمونه از خارج كردن محلول نمونه از لوله آزمايش پس از سه دقيقه به حال خود‌گذاري به دست آمده است. اين عمل را بدان خاطر انجام مي‌دهند تا سنگ‌ريزه‌ها و مواد رسوبي درشت ته نشست شود. آب را با افزودن اندكي ماده فعال در سطح (مثل پاك كننده‌ها) اصلاح مي‌كنند . مي‌توان عمل وارد كردن راطي مدتي چند ساعته و مرحله‌اي انجام داد و آنرا همراه با ورود جريان آب ساخت طوريكه كليه ذرات معلق مسير حركت خود را در نقطه‌اي واحد آغاز كنند و كل مايع در جريان، طي يك دوره سه روزه از مخزن رسوب‌گذاري گذر كند. پس از عبور مقدار كافي از محلول مشاهده مي شود ذرات با با اندازه هاي متفاوت به شكلي پيوسته در كف مخزن داخل مجراي پلاستيكي شفاف يا ناوداني كه در آن به منظور بايفات مواد كه ته نشست شده آستري كاغذي گذارده اند. پس از خارج كردن آب مي‌توان محلول را به منظور تعيين نوع و اندازه مواد موجود مورد مطالعه قرار داد. ذرات فوق العاده ريز مواد آلي در محلولي كه خارج مي‌شود شناور باقي مانده و مي‌توانند پس از عبور دادن از الك و صافي مورد تجزيه و تحليل قرار گيرند. امتياز اين آزمايش اين است كه رسوبي به دست مي‌دهد كه در آن كليه ذرات بر حسب دانه‌بندي به شكل متوالي رسوب مي‌كنند.
گرچه مجموعه آزمايشهاي فوق به هيچ روي قطعي و كامل نيست طيفي گسترده از آزمايشهاي مفيد را كه مي‌توان در يك آزمايشگاه ابتدايي(ميداني) انجام داد در اختيار مي‌گذارد. معمولاً اين مجموعه آموزشها كليه اطلاعات اساسي مورد نياز فهم مواد به كار رفته در بناهاي تاريخي را در اختيار حفاظت‌گران گذاشته و آنها را از تركيب‌هايي كه مي‌توانند داخل آن كنند آگاه مي‌سازد. با اين همه مي‌توان با طيف گسترده‌اي از مطالعات فيزيكي و شيميايي از كار حفاظت‌گر پشتيباني كرد، حتي اگر سخني از آزمايشهاي مشخصي چون كشت بيولوژيك و تجزيه و تحليلهاي گياهي كه در آزمايشگاهي دائمي صورت مي‌گيرد سختي به ميان نياوريم. معدودند آزمايشهايي از اين دست كه مختص به سازه‌هاي گلين باشند و معمولاً اهميت آنها به آزمايش براي تعيين عملكردهاي ويژه يا تعيين مواد متشكله مصالح صورت مي گيرد. گهگاه اهميت آنها به تعاملهاي ميان مواد افزودني و مواد پايه مربوط مي‌شود.
505، تحليلهاي آزمايشگاهي
آزمايشگاههاي زمين شناسي مي‌توانند اطلاعاتي درباره ماهيت و خاستگاه ذرات در اختيار گذارند با اين هدف كه از روي ماهيت تركيب منشأ آن مشخص گردد و رسهاي خاصي كه جهت اتصال مصالح به كاررفته شناسايي گردد. انواع رس مي‌توانند در برخي كاركردهاي خاكها اهميت حياتي داشته باشد و اين اطلاعات در برخي موارد مي‌تواند براي كار حفاظت‌گر مفيد و حتي حياتي باشد. اينك ويژگيهاي اجزاء خاكها و عملكرد آنها را به اختصار مي‌آوريم.
خاكهايي كه در آنها ذرات بزرگتر از 2 ميليگرم تفوق دارد به شكل زير قابل دسته‌بندي است:
• سنگ‌ريزه‌هاي داراي درجه‌بندي خوب ، در صورتيكه در آن همه اندازه‌ها به اندازه كافي موجود باشد.
• سنگ ريزه‌هاي داراي درجه‌بندي ضعيف، در صورتيكه يك اندازه خاص در آن تفوق داشته باشد.
• مخلوط رس-سنگ ريزه، در صورتيكه ذرات كوچكتر موجب هم چسبي شود.
• مخلوط گلماسه- سنگ ريزه، در صورتيكه ذرات نتوانند هم چسبي ايجاد كنند.
وقتي بيش از نيمي از ذرات خاك ابعادي كوچكتر از 8/0 ميليمتر داشته باشند طبقه بندي مي‌تواند به صورت ذيل باشد.
• خاك شني، داراي درجه‌بندي خوب يا ضعيف بسته به توزيع يكنواخت ياغيريكنواخت ذرات داراي اندازه‌هاي متفاوت
• خاك گلماسه‌اي يا رسي بسته به ميزان هم چسبي
اينك ميكروسكوپهاي الكتروني قادرند ساختار و عملكرد مواد را حتي نزديك به ابعاد مولكولها آشكار سازند. نتايج اينگونه مطالعات براي حفاظت‌گر اهميت دست دوم دارد. اطلاعات موجود در اين سطح از ذرات هميشه در معرض تفسير متخصصان قرار دارد اما كمكي بنيادي به فهم رفتار ذرات در كوچكترين اندازه‌ها مي‌كند. اين اطلاعات امكان اندازه‌گيري تغييرات در سطح ميكروسكوپي، زير نظر گرفتن عملكرد جديداً به كار گرفته شده و پيش‌بيني كاركرد آنها در آينده را بوجود مي آورد.
تحليلهاي فيزيكي و شيميايي امكان شناسايي املاح و ديگر مواد خارجي در سازه‌هاي گلين را فراهم مي‌كند. اين اطلاعات به حفاظت‌گر اجازه مي‌دهد به شناسايي خاستگاه نفوذ اين مواد و ارزيابي پيوستاري، پايندگي و اثرات مخرب آنها بپردازد. ممكن است مشاوره بيشتر با متخصصان قبل از نتيجه‌گيري و انجام مداخله اهميت اساسي داشته باشد.
انجام آزمايشهايي روي آب به منظور نتيجه‌گيري در مورد اسيديته، قليائيت، وضعيت يوني و مواد محلول مي‌تواند مهم باشد و اينگونه نتيجه‌گيريها، جز به صورت بسيار كلي، صرفاً در آزمايشگاههاي تخصصي عملي است. آزمايشهاي ساده ميداني براي تعيين مقدار پها كه طي مطالعه عادي خاك به سهولت امكان‌پذير است ارتباطي مستقيم به مشكلات كلي جور كردن مواد و پديده انعقاد رسها دارد كه در شرايط آزمايش مهم است.
شناسايي و پژوهش بيولوژيك مي‌تواند در مواردي كه رشد گياهي شايع و حيوانات نقب‌زن مدنظر باشد از اهميت برخوردار باشد. با اين حال ارزيابي دقيق گونه‌ها توسط حشره‌شناسان و زيست‌شناسان ندرتاً به اندازه روشهاي عام استفاده از عوامل مهار- معمولاً مواد شيميايي سمّي اهميت دارد. هر يك از اين مواد براي نوع خاصي از حشرات(از جمله انسان) زيانبار يا مهلك‌اند و در اروپا و آمريكاي شمالي عموماً با مقرراتي سخت در مورد چگونگي ذخيره‌سازي، جابجايي، استفاده و هشدار دادن، كنترل مي‌گردند. اما وضع در سطح جهان بدين منوال نيست و مواد سمي داراي اثرات مخرب بلند مدت در بسياري از نقاط جهان مورد استفاده قرار مي‌گيرند بدون اينكه قانوني نقض شود.
در بريتانيا مقررات COSHH شامل كليه مواد و اعمالي مي‌شود كه در شمول اين محدوديتها قرار ميگيرند. بايد هنگام استفاده مقاصد و روشهاي تعيين شده را رعايت كرد و كمك توليد كنندگان آزمايشگاهها و ديگر متخصصان مي‌تواند پر اهميت باشد. اقدام احتياطي عاقلانه اين است كه در مواردي هم كه طبق قانون اعمال چنين نظارتهايي خواسته نشده روشهاي مشابه به كاربرده شود. نفوذدادن مواد به درون سازه‌هاي گلين به منظور مقابله به هجوم عوامل بيولوژيك از نظر فني عملي است. اما مي‌بايست به عنوان آخرين راه چاه مورد استفاده قرار گيرد. ممكن است گهگاه استفاده از مشاوره آزمايشگاه تخصصي ضروري باشد.
كاربرد تجاري نتايج تحقيقات در مكانيك خاك از چنان اهميتي برخوردار بوده كه آزمايشگاهها، روشها و مهارتهاي ذيربط آنها بهمرحله‌اي از دانش نائل آمده‌اند كه به مراتب پيشرفته‌تر از دانش حفاظت است. در زمينه مهندسي عمران ايجاد سازه‌هاي گلين متضمن كارهاي ساختماني عظيم چون ايجاد خاك‌ريز، خاك برداري حفر تونل پركردن زمين، پركردن دريا تحكيم در برابر فرسايش، سدسازي و رانش زمين است. مجموعه بزرگ اطلاعات راجع به مكانيك خاك تنها به مقياسي محدود در كار حفاظت‌گر قابل استفاده است تنها دو استثنا بر اين قاعده وجود دارد تاثيرات و خسارات زلزله و اثرات ريزش سازه‌هاي عظيم گلين. در اين هر دو عرصه احتمالاً كسب مشاورات حفاظتي مستلزم استفاده از مهارتهاي مهندسان اين رشته‌هاست و جز در صورتيكه اين امكانات به سهولت در دسترس باشد چاره‌اي جز وارد كردن تخصص مورد نياز نخواهد بود. طيف مطالعات فني و آزمايشهاي آزمايشگاهي وسيع است و نوعي هماهنگي بين‌المللي فزاينده در روش، ارزشيابي و گزارش كردن نتايج وجود دارد.
خلاصه‌اي كه در ذيل مي‌آيد به مقايسه روشهاي آزمايش و تجزيه و تحليل كه در دسترس حفاظت‌گران قرار دارد مي‌پردازد.
10505، آزمايشها و تجزيه و تحليلهاي قابل استفاده در مصالح ساختماني جامد روزن‌دار
1- آزمايش: تعيين تراكم، تراكم يك نمونه به خودي خود استفاده مستقيم ناچيزي دارد. آزمايشهاي مقايسه‌اي مي‌تواند ميزان فشردگي يا قابليت فشرده شدن در كارهاي ساختماني را معلوم دارد و به عنوان مثال در كار بلوك‌سازي اين عمل با مقايسه نمونه‌هاي توزين شده با ماده‌اي استاندارد كه در كوره خشك شده صورت مي‌گيرد. اينك در آزمايشگاهها روشهاي گازي مورد استفاده قرار مي‌گيرد و بر فروكردن نمونه در جيوه ترجيح داده مي‌شود.
2- آزمايش: نفوذپذيري. توانايي نمونه در دادن اجازه حركت مايعات به درون بافت آن بدون اينكه دچار فروپاشي شود تاثيري مستقيم بر ميزان تبخير آب و قابليت تخليه آب در نمونه دارد.
3- روزن‌داري. حجم و ابعاد فضاهاي دروني نمونه شاخصهاي عملكرد آن در شرايط ذوب- انجماد و مقادير آبي است كه در آن حفظ مي‌شود.
ممكن است تفاوتهاي فاحشي از نظر اندازه روزنه‌ها و تراكم آنها وجود داشته باشد. در حاليكه نسبت فضاهاي تهي در مواد دانه‌اي شكل نسبتاً ثابت است، خاكهاي هم چسب(يعني كسر رس موجود در نمونه) تفاوتهاي فراوان دارد. در رسها اندازه ذرات كوچك است و به همين علت روزنها نيز ابعادي به مراتب كوچكتر دارند. بدين لحاظ رس بسيار متراكم اشباع شده مي‌تواند فضاي خالصي تنها به مقدار 7% داشته باشد در حاليكه مونتموريونيت سديم مي‌تواند تحت فشار كم 800% فضاي خالي داشته باشد.
4: آزمايش: استحكام در هنگام اشباع شدگي. قدرت و استحكام در شرايط مرطوب ارتباطي مستقيم با عملكرد خاك دارد و آزمايش اين ضريب در پايگاه ميداني به سهولت و از طريق مطالعه رفتار نمونه در وضعيت‌هاي خشك، مرطوب و اشباع شده و در حالتهاي تحت فشار و عاري از فشار به سهولت ميسر است. نتايج آزمايشها مقايسه‌اي است و بايد به يك مبناي استاندارد مثل ماده به كاررفته در بناي تاريخي ارتباط داده شود.
5- آزمايش: قدرت در شرايط خشك و مرطوب. آزمايشهاي پايگاه ميداني مي‌تواند اطلاعاتي مهم درباره قدرت خاك در اختيار حفاظت‌گر بگذارد. مقايسه نمونه‌هاي شناخته شده با نمونه‌هاي پيشنهادي را مي‌توان با استفاده از يك نفوذ سنج (جيبي) با آزمايشهاي شكست نمونه‌هاي داراي اندازه معين و مقدار آب موجود معين انجام داد. طيف گسترده‌اي از آزمايشهاي مشخص به منظور درجه بندي مواد موجود قابل استفاده است.
6- آزمايش: حدهاي آتربرگ. تعيين رفتار خاك تحت هر يك از حالتهاي چهارگانه آن اطلاعات مهمي درباره عناصر متشكله آنها از جهت استفاده در ساخت و ساز در اختيار مي‌گذارد. انجام آزمايش آتربرگ (و آزمايش كاساگريند) در آزمايشگاه روشي در اختيار مي‌گذارد كه با استفاده از آن اين چهار حالت(جامد، نيمه جامد، قالب‌پذير و مايع) را مي‌توان به شكلي مطمئن به صورت مرز آب رفتگي، مرز قالب‌پذيري و مرز مايع تعريف كرد.
7- آزمايش: قالب‌پذيري و درزپذيري. قالب‌پذيري خاك نمايانگر خصوصيات رفتاري آن است كه معمولاً تحت عنوان ورزپذيري مسجم مي‌شود. آزمايشهايي كه براي تعيين اين كيفيت‌ها صورت مي‌گيرد عمدتاً عملي است و مي‌تواند در آزمايشگاه ميداني انجام شود. اين آزمايشها بسيار شبيه به روشهايي است كه صنعتگران براي شناخت مصالح مورد استفاده خود انجام مي‌دهند.
8- آزمايش: اندازه ذرات. تحليلهاي اندازه ذرات با هدف درجه‌بندي فيزيكي خاك انجام مي‌گيرد. اندازه‌هاي ذرات طبق استاندارد شماره 1327(مصوب 1975) بريتانيا و برحسب ميكرون به صورت زير تعريف مي‌شود.
• مواد هم چسب(=كلوئيدي) (رس و ذرات بسيار ريز سيليكاتها، كربناتها و غيره) تا دو ميكرون
• گلماسه(ريز تا 6 ميكرون، متوسط تا 20 ميكرون. زبر تا 60 ميكرون) : تا 60 ميكرون
• ماسه(ريز تا 200 ميكرون، متوسط تا 600ميكرون،زبر تا 2000ميكرون) : تا 2 ميليمتر
• ريگ: 60-2 ميكرون
به نظر تعدادي از كاروران ويژگيهاي رفتاري بعضي از گلماسه‌ها طوري است كه طبقه‌بندي آنها را به شكلي كه شامل ماسه‌هايي به بزرگي 200 ميكرون شود توجيه مي‌كند.
اين آزمايشها به اشكال زير انجام مي‌شود
• الك كردن در حالت خشك
• الك كردن در حالت مرطوب
• مطالعه رسوب
كه نتايج حاصل از ميزان مود متشكله موجود را به دست مي‌دهد.
آسيب‌پذيري در برابر انجماد تا حدودي تابعي است از بزرگي ذرات اما رفتار خاك هم چسب را به همان اندازه با ويژگيهاي زمين شناسي آن تعيين مي‌كنند كه با تعيين اندازه ذرات أن.
9- آزمايش: آب رفتن كسررس. از آنجا كه آب رفتن رسها مهم‌ترين عامل موثر بر حركت خاكها در واكنش به تغيير مقدار آب موجود است، پس از تعيين مقدار كسررس به روش تحليلي، اندازه آب رفتن خاك از طريق آزمايشهاي حجم سنجي يا ميله طولي كه هر دو در آزمايشگاه ميداني انجام مي‌شود، تعيين مي‌گردد.
10-آزمايش: تعيين ماهيت انواع رس و در صد آنها در نمونه. خصوصيات هم چسبي و بادكردن / آب رفتن رسها تفاوت مي‌كند.
• آتاپولگيتها و كائولين‌ها معمولاً تا 5% و حداكثر تا 10% منبسط مي‌شوند.
• ايليت‌ها معمولاً ضريب انبساطي بين 8% و 11% دارند.
• ضريب انبساط مونتموريونيت‌ها معمولاً بين 12%و 18% است اما مي‌تواند تا 24% افزايش يابد.
آزمايشهايي كه در اين راستا صورت مي‌گيرد يا تجزيه‌هاي آزمايشگاهي تعيين مقادير عناصر شيميايي (سيليس، آلومينيوم و غيره) است يا آزمايشهاي ساده ميداني جهت تعيين نسبت رس موجود در مخلوط‌هاي اسمكتيت (آزمايش امرسون).
11- آزمايش: تعيين ماهيت و درصد نمكهاي محلول. شوري خاك نمايانگر مقداري ناخالصي است و بعضي نمكها بيش از انواع ديگر مشكل آفرينند. املاح عملاً محلول در آبند. اثر تخريب عمدتاً مرتبط با ته نشست شدن در روزنهاي مواد است اما در عين حال مي توانند مانعي در راه موادي كه به مقاصد ديگر به خاكها افزوده شده باشند يا حتي به واكنشهاي شيميايي با آنها پردازند.
آزمايشهاي ميداني براي تعيين دقيق درصد املاح موجود نسبتاً بي فايده است.
تجزيه و تحليلهاي آزمايشگاهي تنها در صورتي ارزشمند است كه املاح از لحاظ نوع تعريف و وزن آنها تعيين شود.
نتايجي كه صرفاً درصدهاي عناصري چون سديم و منگنز و غيره را تعيين كند چندان فايده‌اي براي حفاظت‌گر ندارد.
12- آزمايش: تعيين ماهيت مواد آلي موجود. هدف آزمايشهاي مواد آلي نشان دادن اين است كه آيا تجزيه مواد آلي موجب توليد مواد داراي ماهيت اسيدي يا شلاسيون شده يا خواهد شد. اين مواد موجب توزيع يونهاي فلزات در داخل خاك، به ويژه در كسررس موجود در آن مي‌شود. تفسير نتايج كار متخصص است و كار مطالعه جز در مورد ساده‌ترين نمونه‌، پيچيده است.
13- آزمايش: تاريخ‌گذاري با روشهاي غيرآلي. در حال حاضر روشهاي پيشرفته تحليل مورد استفاده قرار مي‌گيرد و روشهاي ديگري نيز در دست تكميل است كه تعيين سن مواد و تاريخ مدفون شدن آنها را امكان‌پذير مي‌سازد. اين روشها مبتني است بر تعيين ميزان زوال يا انباشته شدن اثرات تشعشع. همه اين روشها‌ گران و ظريف و داراي نتايجي تقريبي هستند. در نتيجه اين احتمال هست كه استفاده از آنها بيشتر در محدوده موزه شناسي باقي بماند تا حفاظت. بعضي روشهاي آلي مثل تاريخ‌گذاري با كربن (كه آن نيز روش مبتني بر اندازه‌گيري ميزان زوال است) و تعيين تاريخ به مدددار زمان‌شناسي بعضاً مي‌تواند براي پژوهشهاي تاريخي مهم باشد.
14: آزمايشهاي تعيين مقدار پها و كربنات ‌شدگي بايد از شدت اسيدي و قليايي بودن در خاك‌ها دوري كرد و اين دو حالت نشانه‌هاي بي ثباتي يا تغيير قريب‌الوقوع خاك است. آزمايشهاي تورنسل(كه اينك از نظر افتاده) ، فنل فتالئين و ديگر معرف‌هاي تغيير رنگ موجود ومناسب استفاده در پايگاه ميداني است. هدف رسيدن به حالت خنثي (با پهايي از مرتبه 7) مي‌باشد. آزمايشهاي ثانويه مي‌تواند ارزشمند باشد- استفاده از فنل فتالئين به منظور تعيين مقدار كربنات شدگي در ملاطهاي آهكي يا خاكهايي كه با استفاده از آهك تثبيت شده ميزان قليائيت را نشان مي‌دهد. هيدروكسيد كلسيوم حضور خود را با واكنش قليايي شديد نشان مي‌دهد. آهك كربنات شده، چون خنثي است به مراتب كمتر نمايان مي‌شود و از روي همين قرينه ميزان تبديل شدن يا «گيرائي» خاك را مي‌توان تعيين كرد.
15- آزمايشهاي تجزيه شيميايي: سودمندي تجزيه‌هاي شيميايي تفاوتهاي فراوان دارد و علت آن تا حدودي ناشي از چيزهايي است كه حفاظت‌گر در طلب آن است. نشانه‌هاي شيميايي و زمين‌شناسي(تجزيه محتوي) مي‌تواند منشاء مواد را روشن كند و همين امر مي‌تواند از بعد تاريخي اهميت حياتي داشته باشد و در مواقعي كه تجزيه مي‌تواند بيشتر بر ساختار ملكولي متمركز باشد تا تجزيه عناصر، نتايج حاصل قرابت بيشتري با نيازهاي كسي كه به فعاليت در محل مشغول است دارد. بنابراين برخورداري از پيشينه كافي به منظور توانايي تعيين نتايج مطلوب اهميت دارد. اطلاع از وجود يونهاي فلزي آزاد مي‌تواند به مراتب مفيدتر از تعيين وجود عناصر كمياب باشد و علت اين امر برخورداري از دانش كافي از ماهيت تغيير رسها به علت تبادل يون است.
تجزيه شيميايي، جز در مورد انواع بسيار ساده، فعاليتي است آزمايشگاهي و متضمن برخورداري از مهارتهاي ديگر.
16- آزمايش: طبقه‌بندي زمين شناسي. شناسايي ذرات خاك در محل صرفاً حالتي تقريبي دارد البته به جز چند استثناي مهم و مسلم از جمله سيليس، گل سفيد و ميكا. مطالعات ميكروسكوپي دانش به دست آمده در محل را بسيار افزايش مي‌دهد. طبقه‌بندي مواد از نظر زمين‌شناسي در تعيين ماهيت و رفتار تركيب‌هاي خاك بسيار اهميت دارد. اهميت اطلاع از انواع مواد و رفتار آنها به حدي است كه مي‌تواند اين جنبه از كار را مبدل به مهم‌ترين راه چاه حفاظت‌گر كند و آزمايش امرسون كه شرح آن در بالا آمد آنرا تقويت مي‌كند.
17- آزمايشهاي تجزيه بيولوژيكي. زندگي گياهي بيش از هر چيز بدين علت زير ذره‌بين قرار مي‌گيرد كه سازواره‌هاي فعال يا بالقوه فعالي را كه مي‌تواند بر سازه تاثير گذارد آشكار سازد؛ يا مواد غيرفعال و پوسيده‌اي كه مي‌تواند تاثيراتي ناخوشايند داشته باشد. معرفي كند. معمولاً اطلاعات متعارف از رفتار بيولوژيك كفايت مي‌كند اما در شرايط استثنايي اطلاع از اينكه سازه‌واره‌اي خاص تاثري خوشايند دارد يااينكه بايد از آن احتراز كرد اهميت پيدا مي‌كند.
از نظر تاريخي تحليلهاي فوق‌العاده پيچيده مثل تشخيص وجود گرده هاي گل مي‌تواند شواهدي مهم در اختيار گذارد هر چند اينكار كم هزينه معرفي كند نيست.
18- آزمايشهاي اسكن با ميكروسكوپ الكترونيك، شكست نور و طيف نمايانه. ميكروسكوپ الكترونيك اسكن كننده مي‌تواند اشكال را حتي تا سطح ملكولي پي جويي كند و به فيزيكدانها اجازه دهد به تفسير يا پيش‌بيني فوق‌العاده ظريف پديده‌ها پردازند.
ساختارهاي ملكولي و عناصر موجود در يك ماده را توسط ميزان شكست پرتو ايكس و ديگر طول‌موجهاي الكترومغناطيسي تعيين مي‌كنند.
گرچه نتايج اين آزمايشها مسحور كننده است، ندرتاً وضعيتي پيش‌مي‌آيد كه حفاظت‌گر خواستار چنين اطلاعاتي گردد اما وقتي همين اطلاعات كه با اهدافي ديگر گردآوري شده در دسترس باشد بايد با به ديگر نتايج موجود ادغام گردد تا احتمالاً در مطالعه مواد مورد استفاده قرار گيرد.
605، اهداف آزمايش و تجزيه
لازم است اهداف آزمايش و مطالعه در ذهن حفاظت‌گر به خوبي روشن شود. در حاليكه مي‌توان هزينه مطالعه آزمايشهاي ميداني را در دل هزينه‌هاي عمومي حفاظت منظور كرد، مطالعات آزمايشگاهي و آزمايشهايي كه در آزمايشگاهها صورت مي‌گيرد بايد جدا در نظر گرفته شود و انجام آنها هدفمند باشد. تنها آن آزمايشهايي كه نتايج آنها اعم از مثبت يا منفي به تصميم‌گيري و انتخاب مصالح كمك مي‌كند بايد سفارش داده شود. استفاده نكردن حفاظت‌گر از نتايج دقت، مهارت و سرمايه تلاش همكاران آزمايشگاه به همان اندازه اتخاذ تصميمهاي نادرست سفارش ندادن انجام اين گونه آزمايشها شكست محسوب مي‌شود. اهداف آزمايشها را مي‌توان ذيل سه عنوان كلي خلاصه كرد:
• درك ساختار در اثر تاريخي موجود- قابل تقسيم به شرايط حال و اوليه
• ارزيابي مواد به منظور مداخله هدفمند- روشهاي استفاده و نتايج مورد انتظار
• فهم اثرات بلند مدت مداخله- زير نظر گرفتن و تحليل نهايي
گرچه ميكروسكوپ الكتروني در استفاده روزمره اهميت پيدا نمي‌كند مي‌تواند در وضعيت‌هاي پژوهشي شواهدي مهم در مورد شكل‌گيري و رابطه ذرات در اختيار گذارد كه مفيد‌ترين بزرگ‌نمايي‌هاي آن بين 500 تا 2000 برابر است. در نمونه حاضر بلورهاي بزرگتر گچ، ذرات كوچكتر كربن رسوب‌گذاشته شده توسط هواست. ميكروسكوپ الكتروني قادر به بزرگ‌نمايي بيش از 90000000 برابر اندازه واقعي است.
ش. 305 مطالعه با ميكروسكوپ الكتروني



حفاظت‌گر مي‌بايست در شروع برنامه حفاظت به طراحي و ثبت مقاصد مطالعه و آزمايش كه ملازم برنامه حفاظت است بپردازد. اينگونه تصميم‌گيري‌ها درباره انتخاب طرح خود نوعي وارسي اهداف، كيفيت و كميت است ضمن اينكه به تنظيم بودجه نيز كمك مي‌كند و در عين حال مي‌تواند اين مزيت ثانويه را داشته باشد كه از طريق توجيه برنامه حفاظت‌ و پيش‌آگهي دادن درباره انتشار نتايج، بودجه لازم را بگيرد. هدف بايد اين باشد كه برنامه از يك طرف جامع و مكفي باشد و از سوي ديگر اصرافكارانه يا نامكفي نباشد. در كار مرمت سازه‌هاي گلين طيف گسترده‌اي از مشكلات و خاكها و طيف وسيعي از مواد موجود در بازار وجود دارد كه بعضي از آنها كمتر امتحان پس داده و بعضي در حال ورود به بازارند. ارزيابي دقيق و پژوهش در تجارب حاصل در جاهاي ديگر مي‌تواند به استفاده از تكنيكهاي بهتر، اقتصادي‌تر و كارآمدتري منجر شود كه در نهايت بر گزينه‌هايي كه به سهولت در دسترس است ارجحيت داشته باشد. حفاظت‌گرانبار سازه‌هاي گلين به روشهايي غير از فنون سنتي محض هنوز خيلي جوان است. خبرويت و تجربه در گروههاي محلي و افراد واجد مهارتهاي خاص متمركز گرديده است. مثل هر حيطه ديگر از فعاليتهاي در حال حاضر ظهور مرمت، نتيجه‌گيري‌ها و استنباط‌هاي اوليه غالباًجنبه موقتي و آزمايشي دارد و بسياري از آنها نا مكفي يا نادرست از كار در مي‌آيد. مواد جديد امتحان مي‌شود و پيچيدگيهاي مشكلات متفاوت مداوماً درك مي گردد. بنابراين اگر بنا بر كسب بهترين نتايج و بهره‌برداري از جديدترين اطلاعات و تجارب كسب شده در جاهاي ديگر باشد برنامه آزمايش و پژوهش تحليلي بايد ملازم برنامه دقيق كسب اطلاع از كارهاي مشابهي باشد كه در جاي ديگر صورت گرفته است.

فصل چهارم
عوامل خرابي و شناسايي آنها
همان عوامل خرابي كه بر ديگر مصالح ساختماني تاثير مي‌گذارد روي خاكها هم تاثير مي گذارد ولي تاثير آنها عموماً بسيار سريعتر است و حفاظت گر مي‌داند كه خرابي ساختارهاي گلين به ندرت به آنها مزيت تشكيل زنگار ناشي از هوازدگي مي‌دهد بلكه صرفاً ظاهر آنها را فرتوت مي‌نمايد. سازه‌هاي گلي، مثل بناهاي رنگ شده، ندرتاً از تاثيرات مشهود فرايندهايي كه مي‌تواند ديگرانواع بناها را معزز سازد نصيبي مي‌برند.
آن عامل زيانبار كه بيش از حد ناديده انگاشته مي‌شود جابه‌جايي ناشي از تغيير دما است و گرچه ممكن است تصور شود نرمي ذاتي و انعطاف‌پذير سازه‌هاي گلي مي‌تواند آنها را در برابر اينگونه مشكلات مصون سازد در واقع چنين نيست. بررسي ديوارهاي گلي طويل نشان مي‌دهد تمايل برداشتن در فواصل معين، اغلب از مرتبه هر ده متر يكبار وجود دارد هر چند بعضي مواقع تعداد تركها دو يا سه برابر اين رقم مي‌شود. تركهايي عمودي كه با تشديد تبديل به شكاف مي‌شوند به طور منظم در چنين فواصلي رخ مي‌دهند و مي‌توان آنها را ناشي از انقباض و انبساط دانست. اينكه تغييرات دما در مقايسه با نوسان رطوبت تا چه حد عامل اين وضعيت است تعيين نشده، اما اين نوع خسارت حاصل تغييرات ادواري ساليانه ناشي از تغييرات دما و رطوبت، هر دو است اينگونه ترك خوردن در مفصلهاي ديوارها نيز ظاهر شده موجب تغيير جهت ديوارها مي‌شود. اين‌ها به صورت تركهاي عمودي كه در سرتاسر سازه گسترده است ديده مي‌شود كه معمولاً با نزديك شدن به سطح زمين كاهش مي‌يابند. معمولاً اين پديده علت تركهاي زاويه‌دار يا افقي نيست.
104 نفوذ آب
نفوذ آب تاثيرات متعدد دارد. علاوه بر تغيير حجم ناشي از تغيير ميزان رطوبت موجود، آب مايع نيز از طريق نفوذ و جذب به سازه‌هاي گلي لطمه مي‌زند. وقتي انتظار نزول برف و باران برود معمولاً روي سازه فلزي پوشش يا غلافي كشيده مي‌شود. وقتي اين پوشش خراب شود معمولاً آب باعث جدا شدن لايه از سطحي كه قرار بود محافظ آن باشد مي‌گردد و در نتيجه به صورت يك پوسته يا ورقه كامل جدا مي شود يا اينكه از طريق زوال ذرات از ميان مي رود. اندود گلي خورده مي‌شود، اندود دوغاب آهك خورده يا حل مي‌شود، اندود آهك يا ساروج در عناصر ترك خورده متلاشي مي‌شود، قير يا رنگ به صورت يك لايه نازك نرم پوسته و جدا مي‌شود و نماهايي چون آجر و كاشي به صورت عناصر كامل جدا مي‌شوند. در مواقعي كه رشد مواد آلي در نتيجه وجود آب افزايش مي‌يابد، آنچه جديداً رشد كرده فعالانه به درون خاك نفوذ مي‌كند. بخش اعظم ترميم اساساً عبارت خواهد بود از تعمير و تعويض كه اغلب شامل تعويض بخشهايي از لايه گلين زيرين مي‌شود. صرفنظر از مشكلات رسوب املاح معمولاً خرابي پوسته خارجي نتيجه ناسازگاري گل ساختماني و پوسته‌اي است كه روي آن كشيده مي‌شود. تفاوت در قدرت، كش‌ساني و واكنش نسبت به تغيير دما مي‌تواند، حتي بدون مشكلات تغيير مقدار آب موجود، موجب از ميان رفتن اتصال ميان سطوح گردد. اين امر به خودي خود ضرورتاً عيب مطلق به شمار نمي‌رود. بسياري از مصالحي كه به عنوان پوشش به كار رفته مي‌توانند به عنوان يك مصالح مجزا دوام آورده و موثر باشند، اما معمولاً پوسته هاي خارجي براي اتصال ساختماني متكي به درونه هستند و گرچه درجاتي از آزادي حركت ميان پوسته و درونه مي‌تواند مفيد باشد در صورتيكه دو مصالح به هر نحو با يكديگر ناسازگار باشند پوسته خارجي با از دست دادن تكيه‌گاه تضعيف خواهد شد. هرگونه ميل به ترك خوردن فوراً به آب اجازه ورود خواهد داد كه درون سازه گلي باقي مي‌ماند و نتايجي زيانبار خواهد داشت. پديده ديگري كه موجب آسيب‌زدن مداوم مي‌شود استعداد مصالح شل شده به جمع شدن در پايين‌ترين نقطه كاواك ناشي از انفصال است كه خود را به صورت يك منطقه متراكم تجديد سازمان مي‌دهد و با هر حركت ناشي از انبساط مصالح درونه به پوسته خارجي فشار مي‌آورد: اثر« لبه تيز گاوه». در حاليكه اين‌گونه مسائل عمدتاً به پوسته‌هاي چون اندودهاي سخت‌تر از درونه گلي مربوط مي‌شوند در عين حال مي‌توانند در آن موارد نيز بروز كنند كه اندود مقادير زيادي الياف در هم تنيده آلي مثل علوفه يا كاه هضم شده (سرگين ) دارد. اين الياف در سطح ديوار تشكيل پوششي منسجم مي‌دهد كه رفتاري مغاير درونه دارد.
نفوذ آب از ديوار يا بام به سرعت به سازه گلي آسيب مي‌زند و تنها در اقليمهاي خشك است كه سرپوش گلي ديوار مي‌تواند محافظي مكفي باشد. در نقاط ديگر بامي داراي رخ بام پهن از جنسي مقاوم و ضد آب براي حفاظت سازه‌هاي گلي اهميت حياتي دارد. معمولاً ميزان فرسايش خاك به مقدار ترشدن آن بستگي دارد. مرطوب شدن بيش از حد علت اشكال فرسايش متداول است كه در آن مناطق وسيع‌تر مجرا را تنگ كرده و به صورت شكافهايي عميق‌تر در مي‌آورد كه در حركت فرودين به تدريج محو مي‌شوند. كوچك شدن اين شكافها ناشي از جذب آب سرازير شده توسط ديوار است و تحت تاثير اين استعداد رسهاي خيس شده قرار مي‌گيرد كه در سطح منبسط شده سوراخهاي خاك را مي‌بندد و موقتاً در برابر آب مايع مقاوم مي‌گردد. بدين ترتيب خوردگي ديواري كه به بالاي آن آب رسيده تاثيري به صورت ايجاد تضاريس اره مانند ايجاد مي‌كند كه با نگاه از بغل به شكل لب دندانه ديده مي‌شود. تركهاي ساختاري آب مايع را جذب كرده مجرايي در اختيار آن مي‌گذارد و بيش از گده‌هاي ديگر فرسايش مي‌يابد. از ميان رفتن خود ذرات نيز مي‌تواند اغلب ناشي از اثر باد دانسته شود چرا كه سطح گردشو پس از خشك شدن انسجام خود را از دست داده و يا حركت باد به راحتي مشوش مي‌گردد. نتيجه نهايي اين است كه سازه به صورت تعدادي پشتبند مستقر در ميان مناطقي كه بيشتر فرسايش يافته به نظر مي‌آيد.
تاثيرات رطوبتي از زير وارد ديوار مي‌شود دقيقاً عكس مورد فوق است. ديوار در نتيجه يك كاواك منسجم كه در نتيجه اشباع خاك از رطوبت در سطح زمين يا به طور معمول در اقليمهاي گرم‌تر، در نتيجه تشكيل املاح در لايه سطحي تشكيل مي‌شود تضعيف مي‌گردد. به تدريج كه آب بالا مي‌آيد به سمت بيرون كشيده مي‌شود و آبي كه تبخير مي‌گردد يونهايي به جاي مي‌گذارد كه بلورهايي از املاح تشكيل مي‌دهد كه انسجام خاكها را از ميان مي‌برد و سپس تحت تاثير باد دچار فرسايش مي‌گردد. به تدريج كه مصالح خراب شده از درون كاواكي كه بدين صورت تشكيل شده بيرون مي‌ريزد، فرايند در جهات داخل و خارج ادامه مي‌يابد و در نهايت سازه ديوار را آنقدر تضعيف مي‌كند كه ديگر ياراي نگهداري وزن مصالح فوقاني را ندارد. با پيدا شدن مقداري تو رفتگي كه معمولاً در فواصل معين واقع مي‌شود ديوار فرو مي‌ريزد. در حاليكه كل طول ديوار تضعيف مي‌شود پاي ديواري كه حفاظت نشده باشد مقدار كافي از سنگ ريزه‌هاي واريخته مي‌ريزد تا آن را در برابر خوردگي سطوح پايين محافظت كند اما وقتي وزش باد اين واريزها را مي‌كند و مي‌برد ممكن است تاثير تضعيف تفوق يابد و براي نابودي ديوار از طريق ريزش به جاي فرسوده شدن از بالا، كفايت كند.
عموماً چرخه انجماد- ذوب در سازه‌هاي گلي به نسبت سازه‌هاي آجري يا سنگي كم اهميت است. گرچه در ساختمان سازي با گل در اقليم قاره‌اي، جائيكه دما در زمستانها بسيار كاهش مي‌يابد، تنها در شرايطي كه تمركز آب به حد اشباع برسد تشكيل بلورهاي يخ اهميت دارد. اشباع شدگي براي سازه گلي مصيبت بار است صرفنظر از اينكه انجماد صورت گيرد يا نگيرد. به همين علت بيشتر سازه‌هاي گلي در شرايطي نگه داشته مي‌شود كه ميزان رطوبت موجود تخلخل مناسب را ايجاد كند تا تشكيل بلورهاي يخ را تحمل كند بدون اينكه به آرايش ذرات اتمي آنها خللي وارد آيد. با اين حال فرسايش سطح مي‌تواند در نتيجه انجمادي صورت گيرد كه در شرايط جوي غيرعادي درست زير سطح اشباع شده صورت مي‌گيرد. بلورهاي يخ مي‌تواند به صورت ساقه‌هايي طويل تشكيل شده باعث آماس سطح شود. اين بخش از خاك مي‌تواند پس از خروج از انجماد به صورت گل و لاي رسوب كند شود. اين يك شيوه متداول خرابي در سازه‌هاي متروك مناطق معتدل است.
204 رشد گياهان
رشد گياهان را مي‌توان از نظر اندازه در دو سطح بررسي كرد- سطح بزرگتر شامل گياهاني مي‌شود كه تشكيلات ريشه‌اي محكم دارند در حاليكه گروه كوچكتر شامل گياهاني است كه اندازه كوچك ميكروسكوپي دارند، شامل جلبك و قارچ كه درون ساختار سوراخهاي خاكها جاي دارند. گياهان بزرگتر اغلب در شكافهايي ريشه مي‌دوانند كه بدون بروز اين مسئله نيز از نقاط ضعيف سازه به شمار مي‌آيند.
رشد ريشه‌هايي كه به درون خاكها نفوذ مي‌كنند موجب خرابي ناشي از ريشه دواندن مي‌شود. اعمال فشار به ديوار مي‌تواند از دو طريق صورت گيرد: فشار ناشي از حركت گياه تحت تاثير باد كه ريشه منتقل مي‌شود يا صرفاً فشار انبساطي ناشي از پخش شدن ريشه. وقتي اين ريشه‌ها مي‌پوسد آهو نهايي حاوي ماده غذائي كه حشرات كوچك را جلب مي‌كند برجاي مي‌ماند و همين امر موجب گسترش خسارت مي‌شود. گياهاني كه آنقدر كوچك‌اند كه مشكلات شبكه ريشه ايجاد نكنند عبارتند از خزه و گلسنگ تا قارچ و جلبك. با اين حال مي‌توانند به فضاهاي ميان ذرات خاك نفوذ كرده و هنگام رشد بادكرده ساختارهاي اتصال جاافتاده ميان آرايشهاي بلوري، هم چسب و ورقه‌اي ماسه، گلماسه و رس را مشوش مي‌كند. معمولاً تاثير فعاليت اينگونه گياهان تضعيف لايه به لايه ساختار است اسيدهاي آلي كه اينگونه گياهان در چرخه‌هاي زندگي و مرگ خود توليد مي‌كنند ساختار شيميايي ذرات رس را تغيير مي‌دهد. تاثير عملي عبارت خواهد بود از تضعيف هم چسبي و گردسان كردن سازه گلي.
304 عوامل انساني
انسانها مهم‌ترين عامل خرابي در طول تاريخ ساختمان به شمار مي‌روند. احتمالاً در ميان همه غرائب عجيب‌تر از همه خراب كردن بناها از طريق استخراج شوره از ديوارهايي است كه مالامال از مواد حاصل از تجزيه پيشاب و سرگين است. ديوارهاي آغلهاي حيوانات، خانه‌ها و حياط‌ها اغلب در نتيجه تراشيدن يا خاره كشيدن سطوح پاييني به منظور به دست آوردن كالاهايي كه صرفاً ارزشمند نبود، بلكه مبناي قدرت سياسي نيز به شمار مي‌رفت آسيب مي‌ديد. با اختراع باروت (مخلوط تنگاتنگ كربن، گوگرد و نيترات پتاسيم) متشكل از موادي چون- ذغال، گل گوگرد و شوره- مبدل به وسيله اي حياتي شد كه بدون آن مبناي قدرت حكمران از ميان مي‌رفت. در قرنهاي پانزدهم و شانزدهم كارخانه‌هاي اروپايي كه كودانساني را روي خاك مرطوب و خاكستر پهن مي‌كردند انحصار اهالي ونيز بر ذخائر شوره شرق را درهم شكستند. اوره تجزيه و مبدل به آمونياك مي‌شد و در نتيجه اكسايش بيشتر، اسيد نيتريك به دست مي‌آمد. يونهاي سديم(و پتاسيم) با اسيد نيتريك تركيب مي‌شد و نتيجه كار شوره‌اي بود كه به صورت پودري سفيد و بلوري خشك مي‌شد. در اين كارخانه‌ها خاكستر چوب را با آب مخلوط مي‌كردند تا اكسيد آبيده پتاسيم به دست آورند كه بعداً تبديل به نيترات مي‌شد. براي ساخت شيشه نيز همين مسير تهيه شوره را طي مي‌كردند. در آنچه فرع بر اين فرايند كارخانه‌اي توليد شوره محسوب مي‌شد، ذخائر شوره را از طريق تراشيدن ديوار بناهاي گلي كه تجزيه ‌اي مشابه در آن صورت گرفته بود به دست مي‌آوردند. تجزيه سرگين در درون موجب توليد شوره در بيرون مي‌شد و شش تا هشت متر مكعب از خاك كه پيشاب به درون آن نفوذ كرده بود و از سطح خارجي ديوار به دست مي‌آمد مي‌توانست پس از شستن يك كيلوگرم از اين محصول ارزشمند در اختيار گذارد. در اواخر قرن هفدهم و قرنهاي هجدهم و نوزدهم فرانسه به بيش از هشت ميليون كيلو شوره در هر سال نياز داشت. شوره ماده اصلي مورد نياز جنگ‌ها بود. شاهان گردآوري كنندگان اين ماده را تشويق و از آنان حمايت مي‌كردند. اينان به خاره كشي و تراش ديوار خانه‌ها و اصطبل‌ها مي‌پرداختند و بعضاً كار به زدوخورد با اهالي خانه‌ها مي‌كشيد و بسياري بناهاي گلي سالم با اين عمل تخريب مي‌شد.
حيوانات نيز فعالانه به خرابي سازه‌هاي گلي كمك مي‌كنند اما از ميان همه عوامل فرسايش راحت‌تر از همه مهار مي‌شوند. حيوانات ريز و درشت از جمله حشرات به سهولت به داخل خاكها نقب مي‌زنند. مقابله با حيوانات بزرگتر نسبتاً آسان است و خسارتهايي كه از اين طريق وارد مي‌شود معمولاً ناشي از غفلت است. جانوران كوچكتر معمولاً شواهد كمتري از دست اندازي‌هاي خود باقي مي‌گذارند اما مي‌توانند زيانبارتر باشند. احتمالاً زيانبارتر از همه آنها موريانه يا مورچه سفيد است كه آهونهايي متعدد در ساختار ديوار ايجاد كرده به تغذيه از مواد آلي خاك مي‌پردازد كه مي‌تواند درحد پنج درصد مصالح در شروع ساخت باشد. بيش از دو هزار گونه موريانه وجود دارد كه بيشتر آنها غالب چرخه حيات خود را در درون چوب يا خاك مي‌گذرانند، هر چند برخي از آنها يك مرحله پرواز هم دارند. فعاليت موريانه‌ها به ندرت به تنهايي صورت مي‌گيرد و معمولاً بسياري حشرات كوچك ديگر در سازه‌اي كه موريانه مهم‌ترين عامل آلودگي آن است يافت مي‌شوند. به ويژه سازه‌هاي داراي ملاط گلي در نتيجه اين نوع حمله شديداً تضعيف مي‌شود. ممكن است سازه‌ي ظاهراً سالم كه با آجر و مصالح بنايي ساخته شده در ظاهر با ملاط آهك ولي عملاً با ملاط گل چيده شده باشد. حمله گسترده موريانه‌ها به سرعت هم چسبي ملاطهاي گلي را از ميان مي‌برد و حضور كلني‌هاي متعدد از حشرات ديگر به همراه موريانه‌ها مي‌تواند باعث شود مواد درونه ذره ذره از آن خارج مي‌گردد و در نتيجه اين وضع آجرها به شكل لق شده روي بستري از خاك فاقد هم چسبي قرار گيرند. نشست اندك ديوارهاي تاريخي بناي سفارتي در خاورميانه از اين نوع بود و از نظر ايمني تبعاتي عمده داشت.
موريانه و پوسيدگي هر دو مي‌توانند استحكام الوار كارگذارده شده را از ميان ببرند و نتيجه مستقيم اين وضع كاهش ظرفيت باربري است. از جمله ديگر مخاطرات تاثير فيزيكي حيوانات و اثرات ارتعاش منابع مكانيكي يا ديگر بخشهاي سازه در واكنش به فشار باد و ضربه هاي آن است.
نوك ريشه خود اسيدي است و افزودن بر اين مي‌تواند به ترشح اسيدهاي كربوكسيليك و عوامل شلاسيون پردازد كه مبدل به اسيدهاي حلقه كربس (krebs) چون اسيدتارتاريك، سيتريك و غيره مي‌شوند كه خود زاده اكسيد شدن اسيد پيورويك است. خورده شدن كاني‌ها از طريق انتقال كاتيونها از طريق ساز و كاري كه به تصوير كشيده شده و تغيير كاني صورت مي‌گيرد. به عنوان مثال خروج پتاسيم از ميكاي سياه موجب تشكيل ورميكوليت مي‌شود.
نتيجه اين وضع مشوش شدن ذرات همراه با تخريب بلورها است و در پي آن رشد ريشه از طريق جذب آب و بادكردن و نتايج زيانبار مي‌آيد. فشارهاي محلي كه در نتيجه اين وضعيت ايجاد مي‌شود مي‌تواند به بزرگي 30 جو (يا 3040 كيلونيوتن بر متر مربع= ) باشد. اين فرايند تنها در صورت وجود آب آزاد امكان‌پذير است چرا كه متكي به فشارهاي اسمزي است.
شكل 4-15 عمل نوك ريشه ها در خاك
در تخمين ضعفهاي يك سازه گلي لازم است تاثير مكانيكي باد روي سطح خارجي خشك بام و نوسانهاي فشار بار همواره به صورت علت محتمل ضعف بنا در نظر گرفته شود. بارهاي نسبتاً اندك در نتيجه انتقال توسط مصالح سخت مبدل به فشارهاي منطقه‌اي شديد شود. باري كه در صورت توزيع به راحتي تحمل مي‌شود مي‌تواند با تغيير شكل جزيي و تمركز روي نقطه‌ي كوچك به شكلي ويرانگر غير قابل تحمل شود. بوران، سيل ،طوفان و زلزله نيروهايي سخت مخرب‌اند كه تاثيرشان به بناهاي گلين محدود نمي‌شود، هرچند وقتي اين نيروها به خاكهايي وارد شود كه نرمي و قدرت بهبود بعدي آنها در كمترين حد است و استحكام آنها در نتيجه حضور آب شديداً تغيير يافته تاثير آنها مي‌تواند بسيار متفاوت باشد. با اين همه اقدامات احتياطي و درماني مي‌تواند بسيار مختص به مورد باشد، زيرا رفتار سازه‌هاي گلين در مقايسه با مصالح سوختني يا سخت‌تر بسيار متفاوت است.
404، بادها
حركت هوا چندين تاثير مهم به همراه دارد. آب سازه ها را از طريق تبخير خارج مي‌كند. رطوبت موجود در يك سازه گلين مي‌تواند بسته به رطوبت آب و هوا تا 30% وزن آن باشد. اين رقم منهاي آب موجود در تركيبات است. ندرتاً مقدار اين رطوبت كمتر از 3 تا 4 درصد رطوبت آزاد مي‌شود. در نتيجه نوسان رطوبت موجود در سازه‌هاي گلي مي‌تواند چيزي بيش از 15% وزن باشد. از آنجا كه انقباض و انبساط نتيجه مستقيم مقدار آب آزاد موجود است(در خاكهاي بالاتر از حد آب رفتگي، ) اثرات تبخير مي‌تواند تاثيراتي عمده بررفتار سازه گذارد. شدت جريان هوا بر حسب شكل بنا و ارتفاع سازه فرق مي‌كند. سرعت حركت لايه‌هاي هواي نزديك به زمين در نتيجه اصطكاك كم و حركت آن سد مي‌شود و به همين علت باد سرعتي كاهش يافته حركت مي‌كند و در نتيجه اين وضعيت توده‌هاي كوچك هواي راكد نزديك سطح زمين تشكيل مي‌شود، هرچند ممكن است بخشهاي فوقاني سازه به خوبي تهويه شود.
شكل، اندازه، محل، جهت و شرايط محيط مجاور بنا بر جريانهاي هوايي كه نوعاً در اطراف سازه وجود دارد و سازمان بدان خو گرفته. تغيير شرايط موجب تغيير در مقدار رطوبت موجود در سازه و در نتيجه تغييراتي در حجم، فشار، سختي و رفتار آن مي‌شود. تركيبي از سازه‌ها كه موجب جريان يافتن باد در مقياسي فزونتر از پيش در سطحي بالاتر از زمين مي‌شود مي‌تواند موجب خشكي يا رطوبت غير عادي يا شكل‌گيري بادستون و فرسايش ناشي از آن گردد.
ذرات موجود در هوا مي‌توانند حتي با سرعت كم آغازگر اثرات فرسايشي باشد و ذرات حاصل از فرسايش را به پيش براند چرا كه توده‌هايي شكل مي‌گيرد كه در آن جريانهاي بادستون سرعتي چندين برابر سرعت جريان هواي در حال‌گذر پيدا مي‌كند.
تشكيل بادستونهاي كوچك و گرد بادهاي منطقه‌اي مي‌تواند سرعتهايي به هوا بدهد كه براي كندن ذرات لق روي زمين كفايت مي‌كند و حتي شرايط مساعد مي‌تواند فرايند فرسايش مداوم را فراهم كند. بادهاي روزانه كه باافزايش و كاهش منظم دما وزيدن مي‌گيرد خطري بي امان است كه گرچه از نظر مقياس كوچك است به علت تداوم خود اهميت دارد. ورود سازه‌اي جديد به نزديكي سازه گلي تاريخي مي‌تواند با تغيير شيوه حركت هوا بر وضعيت وزش باد در جوار بنا تاثير گذارد و از اين طريق عمر و دوام بناها و مصالح آنها را تحت تاثير قرار دهد. نبش بنا كه زماني به علت قرارداشتن در وضعيت حفاظت شده ثابت و بادوام بود مي‌تواند(در نتيجه قرارگرفتن در معرض تاثيرات هوا به علت برداشتن سازه مجاور) در معرض خشك شدگي و جريانهاي هواي مداوم قرارگيرد؛ احتمالاً هر بعد از ظهر به علت تاثير دماي تابش آفتاب بر نواحي بياباني مجاور كه معمولاً موجب شكل‌گيري تنوره ديو مي‌شود. خشك شدگي مي‌تواند موجب آب رفتگي ناشي از خروج رطوبت و در نتيجه خرابي پوشش سطح بنا شود. از بين رفتن پوشش تبخير بيش از حد را در پي دارد و همين وضع اثر آشناي رسوب املاح محلول لايه‌هايي از خاك را كه در معرض هوا قرار گرفته ايجاد مي‌كند. همين املاح محلول اتصالهاي ذاتي ميان ذرات خاك را مي‌شكند. در اين شرايط لايه‌اي سخت و شكننده روي بدنه ضعيف‌تر زيرين تشكيل مي‌شود و به همين نسبت هم چسبي از ميان مي‌رود. همچنين ممكن است موجب آماسيدن برگشت ناپذير از طريق انبساط بلور در ميان ذرات شده با اعمال فشار بر ديوار موجب فرو ريختن آن شود.
وزش باد ذرات ريز ماسه و خاك را بلند مي‌كند. وقتي اين ذرات حتي با سرعت نسبتاً كم باد روي سطوح حركت كنند باعث مي‌شوند سطوحي كه املاح به درون آنها رسوخ كرده بريزد و از بين برود. سپس اين فرايند به شكلي پايان ناپذير تكرار مي‌شود و ظرف مدتي نسبتاً كوتاه زير پايه ديوار كنده مي‌شود و سنگ ريزه‌هاي فروريخته با بادهاي پرسرعت‌تر يا از طريق جاروكشي خيرخواهانه سطح خيابان دور مي‌شود.
اثر فرساينده ذراتي كه توسط هوا حمل مي‌شود حتي بيش از مجذور سرعت باد افزايش مي‌يابد چراكه با افزايش سرعت باد ذرات سنگين‌تري امكان حمل مي‌يابند. تاثير فرساينده باد حاصل ضرب اندازه ذرات در سرعت حمل است. يك توده هوا كه به يك مانع نزديك مي‌شود وارد يك منطقه افزايش فشار مي‌گردد كه نيروي منحرف كننده را به آن وارد مي‌آورد. ذره جامد محلول در جريان باد كه به نسبت همان حجم از هوا جرم و در نتيجه تكانه بيشتري دارد با فشار نسبتاً كم هوا منحرف نمي‌شود و مسير پرتابي نزديك به خط مستقيم را ادامه مي‌دهد و با سرعتي كه اندكي كاهش يافته روي مانع سخت مقابل خود تاثير مي‌گذارد.
هر چه ذره سنگين‌تر باشد تاثير فشارها هواي منحرف كننده بر مسير پرتاب آن كمتر خواهد بود. اين تاثير توام با تاثير قدرت بلند كنندگي سرعت‌هاي بالاتر باد قدرت مخرب بادهاي پرسرعت را افزايش مي‌دهد.
بلندكردن ذرات از آرامگاهشان در سطح زمين ناشي از تركيب حركت جانبي ذرات ناشي از اصطكاك با باد، يا مقاومت، واكنش ذرات نسبت به زمين سخت كه موجب جهش آنها مي‌شود و اثر و نتوري كه توسط آن جريان مايع يا گاز به تناسب سرعت خود فشار جانبي تقليل يافته‌اي اعمال مي‌كند، مي‌باشد. با افزايش سرعت باد اين نيروها براي بلندكردن و حمل ذراتي كه وزن آنها به شكلي فزاينده بيشتر مي‌شود كفايت مي‌يابد و اين ذرات نيز به نوبه خود با تاثيري بيشتر به ديوار گلي كه سرراه باد قرار گرفته وارد مي‌آيند. نتيجه اينكه با رسيدن باد به هر سرعت خاص اندازه معيني از ذرات از زمين برداشته مي‌شود. در نتيجه با هر افزايش سرعت ذرات بزرگتر و حجيم تر به جريان اضافه مي‌شوند. برعكس وقتي سرعت هوا كاهش مي‌يابد همين ذرات فرو مي افتند و تحت تاثير اين سقوط توده‌اي شل از سنگ ريزه تشكيل مي‌شود.
از آنجا كه سرعت و جهت وزش باد در سطح زمين تا حدودي توسط موانع تعيين مي‌شود از دست رفتن سازه‌اي كه به كلي از بناي تاريخي جدا شده مي‌تواند مستقيماً اثر نامساعدي بر بناي تاريخي گذارد. رشد درختان يك عامل مشابه ديگر است. نه تنها ساختار ريشه يك درخت شكل آب موجود در زير خاك را تغيير مي‌دهد بلكه احتمالاً آنرا آنقدر كاهش مي‌دهد كه آب رفتگي شديد بر پي بناي تاريخي تاثير گذارد، اما ايجاد مانع در جريان باد به علت رشد درخت مي‌تواند تاثير شديدي بر نحوه قرارگرفتن بنا در معرض باد و اشكال حركت باد در اطراف آن بگذارد. ممانعت درختي قد كشيده از جريان سريعتر باد در سطوح بالاتر از زمين مي‌تواند موجب شدت گرفتن سرعت باد در برخي نواحي سطوح تحتاني، تشكيل باد ستون و تغيير ميزان تبخير آب در بنا گردد. در وضعيتهايي كه آب موجود نسبتاً كم است تبخير آب از سطح زمين مي‌تواند به همان اندازه كسرشدن رطوبت از خود خاك مهم باشد و اگر نتيجه كاهش شديد مقدار رطوبت موجود در يك بخش از سازه گلين در مقايسه با بخشي ديگر باشد تفاوت حركت سازه مي‌تواند مهم باشد.
ورود رطوبت بيش از حد از طريق حركت هوا نيز مي‌تواند به همين اندازه زيانبار باشد سازه‌اي كه ابتدا در برابر جريان هوا محافظت شده و بعداً در معرض تاثير عوامل آب و هوايي قرار گيرد مي‌تواند سريعاً نشانه‌هاي تشويش ناشي از ورود مقادير بيشتر آب را نشان دهد. اين آب اضافي مي‌تواند به شكل بخار آب متراكم سحرگاهي در هوايي داراي سرعت نسبتاً كم باشد يا اينكه صرفاً حالت جريان تغيير سمت يافته آب باران رخبام يا آب آزادي باشد كه به شكل باران روي سازه يا به داخل آن مي‌ريزد. در بعضي موارد نماي حفاظت نشده ديوار گلي مي‌تواند با برداشتن سازه مجاور كاملاً در معرض تاثير و هوا قرار گيرد در حاليكه ديوارهاي ديگر در برابر تاثيرات هوا محافظت شده‌اند. بي توازني توام با هوازگي مخرب مي‌تواند به سرعت مصيبت بار گردد. در اقليم‌هايي كه نزولات جوي ادواري است اين خطر مي‌تواند تاثيراتي بسيار مهم داشته باشد. هرچند تغييرات آهسته و نامحسوس نيز مي‌تواند بسيار مهم باشد. افزايش مقداررطوبتي كه وارد سازه مي‌شود موجب شكل‌گيري جلبك، قارچ و رشد زندگي گياهي و تغيير طبيعت سازه با سرعتي كه معمولاً محسوس نيست بشود هرچند در زماني نسبتاً كوتاه موجب زوال شديد خواهد شد. زائل شدن سازه‌هاي محافظ مي‌تواند اين تاثير مستقيم را داشته باشد كه به باد اجازه دهد باران، تگرگ، و برف تاثيري وخيم بر نواحي كه زماني حفاظت شده بود بگذارد؛ نتيجه اين وضعيت وارد كردن رطوبت با سرعتي به مراتب بيشتر به بخشهايي از سازه است كه قبلاً تحت تاثير قرار نگرفته بود. همين باد پر سرعت وقتي آكنده از آب نباشد موجب افزايش تبخير مي‌گردد و در نتيجه چرخه سريعتري از انقباض و انبساط در بنا ايجاد مي‌گردد كه احتمالاً از آستانه تحمل طبيعي مصالح فراتر مي‌رود در حاليكه در وضعيت پيشين كه سازه در شرايط حفاظت شده‌تري قرارداشت چنين نمي‌شد. يك منطقه بحراني تحمل در اين راستا مي‌تواند محل اتصال دو مصالح متفاوت باشد مثل الوار كارگذارده شده و نشيمن‌گاه آن يا اندود سطح و لايه‌زيرين آن. هميشه ميان اين مصالح متفاوت رابطه‌اي بحراني وجود دارد و اتصال برحسب قدرت خود ميزان تحمل را تعيين مي‌كند و وقتي خشكي از اين حد تحمل فراتر رود اتصال از ميان مي‌رود.
از اينرو مي‌توان انتظار داشت دو مصالح داراي ضريب‌هاي انبساط گرمايي و اتصال فيزيكي مكفي سازگار باشند. با اين حال چنانچه ضريب‌هاي انبساط رطوبي با ضريب‌هاي انبساط گرمايي تفاوت كند، تغييرات در ميزان آب آزاد موجود موجب تفاوت در انبساط و انقباض، صرفنظر از ميزان دما، مي‌گردد. آب مي‌تواند از طريق هوا تامين شده مستقيماً جذب منافذ شده يا صرفاً به شكل بخار متراكم شده يا نزولات جوي مستقيم باشد. آب ديگر مي‌تواند به شكلي ثانويه و از طريق نزولات جوي در جاي ديگر (روي بام يا زمين) به سازه رسيده يا جذب آن شود. تغيير سرعت حركت باد مي‌تواند موجب نوسانهاي نسبي ورود و خروج آب شود تا حدي كه ضرايب انبساط فشارهايي توليد مي‌كند كه از قدرت هم چسبي لايه‌هاي زيرين فراتر مي‌رود و نتيجه آن فروپاشي است. اين تاثير به ويژه در بناهاي گلي مشهود است(معمولاً به صورت تركيب با تاثيرات موازي) و به علت اتصالهاي ضعيف ميان مصالح.
شرايط و اوضاع و احوال چنان متغيراند كه سنجش و محاسبه به طرزي فزاينده پيچيده مي‌شود. اينگونه محاسبات پيچيده در ساخت هواپيماي مسافربري مافوق صوت موجه است اما در يك بناي تاريخي منفرد عملي نيست. به همين دليل لازم است ارزيابي‌ها بر مبناي تجربه صورت گيرد. مهم‌ترين شرط بايد توجه به شرايط محل ساختمان و روابط با سازه‌هاي چسبيده به آن باشد. حتي خطيرتر از اين مي‌تواند وارد كردن سازه‌هاي مرتبطي باشد كه احتمالاً به قصد حفاظت ساخته شده‌اند. سقف‌هاي محافظ و حصار مي‌توانند تاثيري ژرف بر محيط خود داشته باشند و اصولاً قصد هم بر همين بوده است؛ احتمالاً محافظت از بازديدكنندگان، پناه دادن به سازه‌ها در برابر اشباع شدگي و اثر فرساينده بادها و ممانعت از حشرات. با هر اقدام به منظور دفع يك خطر احتمال بروز يك سازوكار ديگر خرابي افزايش مي‌يابد.
504، ثبت و مطالعه
در بافت هر بناي تاريخي اطلاعاتي راجع‌به سرگذشت آن وجود دارد ضمن آنكه اغلب مي توان اطلاعاتي راجع به سازندگان بنا كسب كرد. اين اطلاعات نه تنها در ساختار فيزيكي و روشهاي ساخت بلكه در مصالح بنا وجود دارد و حفاظت‌گر بايد همواره توجه داشته باشد كه هر سازه حاوي اطلاعاتي است كه نسل فعلي احتمالاً از آن اطلاع ندارد و هنوز قادر به دسترسي بدانها نيست چرا كه فن‌آوري دست‌يابي تكميل نشده يا هنوز ناشناخته است. اين احتمال هست كه مثل بسياري از فنون مطالعه فعلي كه اينك در دسترس قرارگرفته حتي پيش‌بيني امكان تحقق به آنها ميسر نباشد. سازه‌هاي گلي از اين لحاظ اهميتي ويژه دارند. آنها بيش از هر چيز مصالح طبيعي عصر خود هستند كه نسبتاً بدون تغيير باقي مانده‌اند و اغلب حتي در صورت جديدبودن به دوره‌هايي فراسوي تاريخ مكتوب تعلق دارند.
ابداع فنون ثبت در حال شتاب گرفتن است و اصلاحات فزاينده موجب اصلاحاتي حياتي مي‌گردد. اندازه‌گيري‌هاي فيزيكي كه احتمالاً قديمي‌ترين شيوه ثبت عملي است همين اواخر در مورد سازه‌هاي گلين به كار گرفته شده آنهم به شكلي ناكارآمد. ويژگيهاي اين بناها اغلب عبارتند از كران نمايي تقريبي، توده‌هاي بزرگ و شكل‌هاي يكنواخت. در نتيجه اين وضع كار ثبت بيشتر پيچيده و كمتر و دقيق‌ و محاسبه شده است. دو پيشرفت فني فرصتهايي تازه در اختيار گذارده است. سرعت و دقت ارزيابي بصري با استفاده از فن‌آوري ليزري و اختراع فتوگرامتري هر دو دو از لحاظ افزايش توانايي حفاظت‌گر در ثبت سازه‌هاي موجود گامي مهم رو به جلو محسوب مي‌شوند. فتوگرامتري ارزشي ويژه دارد چرا كه اين امكان را فراهم مي‌آورد كه ماهيت نامنظم كران سطح قبل از مداخلاتي كه ملازم مرمت است انتخاب و به شكلي تصويري توصيف شود. اين شيوه داراي اين امتياز ثانويه است كه مدركي دائمي حاوي اطلاعات مادي به دست مي‌دهد كه شايد نتوان آنها را در ترسيم مشخص كرد اما مهياي بازيابي در آينده است. بيش از يك قرن است كه اصول استفاده از دوربين صحرايي يا عكاسي سه بعدي در اينكار مورد استفاده قرار مي‌گرفته است اما اينك وجود ابزارهاي بسيار دقيق و تحليل‌هاي رايانه‌اي نتايجي به دست مي‌دهد كه بسيار اصلاح شده است. اين فنون و ديگر شيوه‌هاي ثبت فيزيكي موضوع كارهاي تخصصي است، اما فنون مهم ديگر در روشهاي زمين شناسي و تحليلهاي فني است. به موازات پيشرفت فن‌آوري در قرن گذشته تجزيه عناصر شيميايي تشكيل دهنده خاكها امكان‌پذير گرديد. اختلاط چندين تركيب متفاوت در خاكها موجب توليد نسبتهاي متمايزي از عناصر متشكله در هر نمونه مي‌گردد و مي‌تواند به شناسايي خاستگاههاي مواد كمك كند. تجزيه شيميايي بااختراع فنوني چون طيف نمايي كه نتايجي سريعتر و دقيق‌تر به دست مي‌دهد پيشرفت كرده است و اينك حفاظت‌گر مي‌تواند براي تجزيه فيزيكي و شيميايي خاك به آزمايشگاه روي كند.
604 فنون جديد
در مرمت بناها مي‌توان شكل فيزيكي و شيميايي مصالح اوليه را تغيير داد و مصالح جايگزين را عمداً متفاوت ساخت تا به سرعت از مصالح اوليه تشخيص داده شود. جز در مواردي كه لازم است در انتخاب مواد افزوني يا استفاده مجدد نهايت دقت به كار برده شود، اين تمايز از روي ماهيت خود عمليات معلوم مي‌شود؛ اغلب به علت داخل كردن مواد مدرن كه به عنوان نشانه مورد استفاده قرار مي‌گيرند. از نظر تاريخي مي‌توان قوياً از داخل كردن مواد نشانه در مصالح مورد استفاده در مرمت كه تاريخ مرمت را معين مي‌كند دفاع كرد. اينگونه مواد مي‌تواند ساده باشد مثل استفاده از چسب، مواد محافظ يا الياف مصنوعي مدرن. داخل كردن عمدي شكلي از مصالح نشانه به شكل دانه‌هاي نامحلول به همين اندازه امكان‌پذير است.
مطالعات زمين شناسانه نيز مي‌توانند نقش‌هاي تحليلي مشابهي ايفا كنند و فنون مورد استفاده در آزمايشگاههاي كاني شناسي مثل مطالعات ميكروسكوپي با قدرت واكافت بالا و تحليل شكست نور قادرند منشأ عناصر متشكله خاك را تعيين كنند. طبيعت اين اختلاطها امكاناتي بيشتر از جهت پژوهش در خاستگاهها و تاييد نتايج حاصل از روشهاي ديگر را در اختيار حفاظت‌گر مي‌‌گذارد. گرچه امكان دارد اين شيوه‌ها در كارهاي عادي كم اهميت و براي كساني كه دست‌اندكار مرمت كلي هستند بيش از حد پيچيده باشد، مي‌تواند در حل مسائل باستان شناسي اهميتي حياتي داشته و به احتمال زياد بر استفاده از مصالح جايگزين تاثير گذارد. پيشرفتهاي فنون مطالعه ميكروسكوپي و به ويژه وجود ميكروسكوپهاي الكترونيك موجب ژرفكاري به مراتب بيشتر ساختار ذرات خاك شده است. مطالعاتي كه با استفاده از اين پيشرفتها امكان‌پذير شده شروع به كمك به حفاظت‌گر در درك آن مواد مصنوعي كرده كه به منظور حفاظت داخل مصالح مي كنند ضمن اينكه اطلاعاتي در مورد رفتار مواد در سطح مولكولي در اختيار حفاظت‌گران گذارده است.
طيف ديگري از روشهايي كه همين اواخر وارد كار شده مربوط مي‌شوند به مطالعه مواد آلي كه معمولاً در سازه‌هاي گلي وجود دارد و مي‌توانند اطلاعات مهمي راجع به شرايط موجود در هنگام ساخت در اختيار گذارد. مطالعه مواد ريشه‌ها و اليافي كه وارد مصالح كرده‌اند، مثل كاه و مو مي‌تواند به شناسايي اوضاع و احوال، تاريخ و ماهيت ساخت كمك كند و تشخيص هم عصري سازه‌ها را امكان‌پذير سازد. نيل به يك سطح بسيار خاص و مهم از اين گونه فعاليت با مطالعه هاگها و گرده‌ها عملي شده است. شواهد رابطه متقابل رشد گياهان و سازه‌هاي ساختماني به كار حل مسائل تاريخچه بنا و مسائل مربوط به محيط و اقليم مي‌آيد و اجازه مي‌دهد ارتباطهايي مهم برقرار و تاريخ ساخت مشخص گردد. اين مطالعات متكي بر شناسايي گونه اي بسيار متنوع از ذرات ميكروسكوپي است كه گياهان در هنگام گرده افشاني و توليد مثل به شكل هاگ توليد مي‌كنند.
مطالعه ديگر بافتهاي ميكروسكوپي گياهي و حيواني نيز با استفاده از همين شيوه‌ها و در پهنه يطه‌هاي پژوهشي چون ساختار ژنتيكي كه مي‌توان آنرا در مرحله پيش آغازين تكميل دانست امكان‌پذير مي‌گردد. بعضي مواقع وجود آنها در سازه‌اي كه تعيين تاريخ آن امكان‌پذير است، در وضعيتي شبه دائمي محصور و محفوظ مانده و شواهدي مستحكم براي پژوهش در اختيار مي‌گذارد كه بيشتر به كار تاريخ طبيعي مي‌آيد تا تاريخچه بنا، هر چند اطلاعات اضافي نيز به عنوان محصول فرعي اين پژوهشها به دست مي‌آيد. سازه‌اي گلين كه حشره‌اي فسيل شده و گرده گل ارائه مي كند مي‌تواند اطلاعاتي در مورد وضعيت اقليمي در هنگام ساخت در اختيار گذارد و همين امر مي‌تواند به فهم دلائل درج ويژگيهاي معين در طرح بنا كمك كند.
شيوه ديگري كه درك آن براي مردم عادي آسان تر است. با مواد آلي كه در مطالعه بنا به دست آمد شروع شد. ايزوتوپ طبيعي كربن با وزن اتمي 14، راديو اكتيو است و به همين علت با سرعتي معين به زوال مي‌رود. فرايند زوال هسته‌اي تصادفي ارزش آنرا تغيير داده مبدل به يك ايزوتوپ ديگر كربن با وزن اتمي سبك‌تر مي‌كند. از آنجا كه كربن 14 به شكل طبيعي در هوا وجود دارد ورود آن به ماده آلي در طول حيات گياه يا حيوان صورت مي‌گيرد و با مرگ متوقف مي‌شود. اما روند زوال راديو اكتيو ادامه مي‌يابد و همچنان نسبت كربن 14 موجود در سازه را مي‌كاهد و از اين طريق مشخص مي‌كند مرگ در چه تاريخي صورت گرفته است. اين فن‌آوري فوق‎العاده ظريف است و تنها به كار تعيين فواصل زماني طولاني مي‌آيد. استفاده از اين روش معمولاً به سازه‌هاي گلين، آنهم فقط در زمينه باستان شناسي محدود مي‌شود و بستگي به باقي ماندن مواد آلي در سازه دارد. شيوه مشابهي كه اخيراً تكميل شده و هنوز در مراحل آغازين تكامل است عبارت است از تاريخ‌گذاري نوري(OD) اين شيوه متكي بر يك رفتار متمايز كوارتز است كه يكي از شايع‌ترين عناصر تشكيل دهنده خاكهاست. دي اكسيد سيليس به شكل بلورهاي كوارتس داراي اين ويژگي مختص به خوداند كه تحت تاثير نور در ساختار مشبك خود به نوعي آرايش ملكولي مشخص مي‌رسند. فشار فتونها باعث مي‌شود الكترونها در درون شبكه آرايشي دقيق به خود گيرند. وقتي يك بلور كوارتس در دل خاك مدفون مي‌گردد اين آرايش مي‌تواند با تشعشع طبيعي درون زمين گسسته شود. اين تشعشع جا به جا فرق مي‌كند اما در هر شرايط خاص سنجش‌پذير است. ميزان گسست آرايش الكتروني بستگي به ميزان مداخله تشعشع طبيعي زمين دارد و هر چه بلور كوارتس مدت بيشتري در زير زمين بماند، مقدار گسست بيشتر خواهد بود. در عمل الكترونها با جذب انرژي از تشعشع طبيعي از جاي خود بيرون رانده مي‌شود و انرژي جذب شده را به صورت انرژي بالقوه ذخيره مي‌كنند. الكترونها با قرارگرفتن مجدد در معرض نور الكترونها با قرار گرفتن مجدد در معرض نور جايگاه اوليه خود را اشغال كرده و انرژي جذب شده را به صورت تشعشع الكترومغناطيسي ( كه اساسا يك تپه نور است ) و مي توان به اندازه گيري آن پرداخت از خود خارج مي كنند و انرژي جذب شده را به صورت تشعشع الكترومغناطيسي كه كه مي توان به اندازه گيري آن پرداخت از خود خارج مي‌كنند. مقدار انرژي كه آزاد مي‌شود متناسب با مدتي است كه بلور پس از قرار گرفتن پيشين در معرض نور در زير زمين قرار داشته است و به همين علت يك روش تاريخ‌گذاري در اختيار مي‌گذارد كه اساساً مشابه روش تاريخ‌گذاري كربن 14 است. اين روش فوق العاده ظريف هنوز در مرحله نو باوگي است. از جمله شيوه‌هاي تاريخ‌گذاري كه از تكامل بيشتري برخوردار شده يكي هم شيوه دار‎زمان شناسي است كه در مواقعي قابل استفاده است كه نمونه‌هاي چوب مورد مطالعه بزرگ بوده و نمونه‌اي از چوبهاي تاريخ‌گذاري شده براي تعيين چارچوب مقايسه زماني موجود باشد. روش آبيده شدن مجدد ابسيدين شيوه ديگري است كه آنهم متكي بر اندازه‌گيري يك روند بطئي تغيير است.
فرآيندهايي از اين دست روشهاي براي ثبت و مطالعه در اختيار مي‌گذارد كه مي‌توان قبل از مداخله در بنا با استفاده از آنها تاريخ سازه را با دقت فراوان تعيين كرد.