बांधकामाचे दगड

बांधकामाचे दगड : बांधकामाचे सर्वांत जुने साहित्य म्हणून दगडाचा उल्लेख करता येईल. नैसर्गिक ओबडधोबड आकारातील दगडांच्या साहाय्याने मानवास आसरा मिळत होता व जसजशी प्रगती होत गेली तसतशी दगडाची घडण, मांडणी व त्यावर कोरीव काम करण्याची, तसेच त्याला पॉलिश करण्याची कला प्रगत होत गेली. मुबलक प्रमाणात उपलब्धता आणि टिकाऊपणा यांमुळे दगडाचा वापर करण्याची प्रवृत्ती वाढत गेली. दगडाचा उपयोग मुख्यत: इमारती, स्मारके, पूल, धरणे, बंदरे, विमानतळ, रस्ते, रेल्वेमार्ग इत्यादींच्या बांधकामात होतो.

उत्पत्ती, अंतर्गत रचना आणि प्रमुख घटकद्रव्ये यांनुसार दगडांचे वर्गीकरण केले जाते. उत्पत्तीनुसार अग्निज, गाळाचे आणि रूपांतरित असे प्रकार पडतात. यांमधील अग्निज प्रकारात पातालिक, उपपातालिक व ज्वालामुखी असे उपप्रकार येतात [⟶अग्निज खडक]. अंतर्गत रचनेनुसार स्तरित व अस्तरित असे दोन प्रकार पडतात, तर घटकद्रव्यांनुसार सिलिकायुक्त, कॅल्शियमयुक्त व मृण्मय असे तीन प्रकार होतात.

भारतातील प्रमुख प्रकार : (१) ग्रॅनाइट : पातालिक अग्निज प्रकारातील हा दगड असून तो कठीण, बळकट व टिकाऊ असतो. पुलांचे आधारस्तंभ, बंदरातील धक्के, धरणे इ. प्रचंड बांधकामांसाठी तसेच खडी तयार करण्यासाठी तो वापरतात. सूक्ष्म कण असलेला हा दगड स्मारके, शिलालेख इत्यादींसाठी उपयुक्त असून त्यावर कोरीवकाम व पॉलिश सुलभतेने होते. या प्रकारातील खोंडालाइट (ओरिसा) आणि चार्नोकाइट (दक्षिण भारत) या जाती प्रसिद्ध आहेत. [⟶ग्रॅनाइट].

(२) पट्टिताश्म: दगड रूपांतरित प्रकारचा असून विविध रंगछटांत व स्तरांत उपलब्ध असल्याने तो फरशीकामासाठी उपयुक्त असतो. [⟶पट्टिताश्म].

(३) दक्षिण ट्रॅप व बेसाल्ट: अग्जिन प्रकारातील ज्वालामुखी जातीचा हा दगड कठीण, मजबूत व टिकाऊ असून सामान्य इमारतकाम, फरशीकाम व खडी यांसाठी वापरतात. लाल व पिवळ्या रंगांच्या जाती मृदू असून त्या स्मारकीय शिल्पासाठी वापरतात. अजिंठा, वेरूळ व घारापुरी येथील लेणी या प्रकारच्या खडकांतच कोरलेली आहेत. [⟶दक्षिण ट्रॅप बेसाल्ट].

(४) वालुकाश्म: गाळाच्या प्रकारच्या या दगडांमध्ये नानाविध रंगछटा उपलब्ध असून पूल, धरणे, बंदराचे धक्के आदि बांधकामांसाठी अस्फुट स्तररेषांचे मोठाले वालुकाश्म वापरतात. स्मारकीय शिल्पासाठी सूक्ष्म कणांचे आकर्षक रंगाचे व मृदू दगड वापरतात. उत्तर प्रदेश, मध्ये प्रदेश व राजस्थान येथील या दगडांच्या खाणी प्रसिद्ध आहेत. [⟶वालुकाश्म].

(५) चुनखडक: (अ) कंकर: अशुद्ध स्वरूपात याचे लहान (७ ते १॰ सेंमी व्यासाच्या) खड्यांचे थर सापडतात. यापासून चुनकळी व सिमेंट तयार करतात, तसेच खडीसाठीही हा दगड वापरतात. [⟶कंकर].

(ब) फरश्यांचा चुनखडक: हा प्रकार सघन व जाड स्फटिकयुक्त रचनेचा असतो. बांधकामास व फरशीसाठी उपयुक्त असून नानाविध रंगछटांत उपलब्ध आहे. शहाबाद, पोरबंदर, कडप्पा, कुर्नूल इ. ठिकाणचे दगड प्रसिद्ध आहेत.

(क) संगमरवरी दगड: रूपांतरित प्रकारातील हा दगड सूक्ष्म स्फटिकयुक्त रचनेचा असतो. विविध रंगछटांत उपलब्ध असून तो कठीण, सघन व टिकाऊ स्वरूपाचा म्हणून सुप्रसिद्ध आहे. त्याला उत्तम प्रकारे पॉलिश करता येते. स्मारकीय शिल्पे, शिलालेख व पुतळे करण्यासाठी संगमरवराचा विशेष वापर होतो. संगमरवराच्या प्रमुख खाणी उत्तर प्रदेशात व राजस्थानात आहेत. आगऱ्याची मोती मशीद व ताजमहाल हे संगमरवरी दगडांचे असून अनेक वर्षे त्यांवर हवेचा फारसा परिणाम झालेला नाही. [⟶चुनखडक संगमरवर].

(६) पाटीचा दगड: (स्लेट). मृण्मय व स्तरित प्रकारचा हा दगड पत्रित रचनेचा असून त्याचे पातळ तक्ते काढता येतात. त्यांचे पृष्ठभाग गुळगुळीत असतात. ब्रिटन आदि देशांतून बारीक कणांच्या तक्त्यांचा कौलासाठी उपयोग करतात. भारतातील पाटीचे दगड बहुतांशी जाड कणांचे व मृदू असून फरशीकाम, भिंतीचे तळसरीकाम इत्यादींसाठी उपयुक्त आहेत. कडप्पा व कुर्नूल येथील निळसर पाटीच्या दगडाच्या खाणी प्रसिद्ध आहेत. [⟶पाटीचा दगड].

(७) जांभा: या प्रकारचा दगड मृदू असून त्यातील जास्त जलांशामुळे त्यावर रापविण्याची क्रिया करणे आवश्यक असते. इमारतीकाम, दगडी तोंड-बांधणी, खडी आदि कामांसाठी तो वापरतात [ ⟶जांभा-२].

बांधकामास आवश्यक असणारे गुणधर्म : टिकाऊ रासायनिक संघटन : प्रमुख घटक व संयोजी पदार्थही सिलिकायुक्त असलेले दगड टिकाऊ असतात, तर पोटॅशियम फेल्स्पार, कॅल्शियम कार्बोनेट किंवा अभ्रक असलेले दगड टिकाऊ नसतात.

भौतिक शैल-पोत : बारीक कण व सघनता आवश्यक असते. स्फटिकीय पोताचे दगड कणमय पोताच्या दगडांपेक्षा जास्त टिकाऊ असतात. अस्तरित दगड स्तरित दगडांपेक्षा अधिक बळकट असतात. स्तरित दगडांतील मूळ स्तरांना ‘नैसर्गिक संस्तर’ म्हणतात व त्यांच्या अनुरोधाने दगडांचे सहजपणे विभाजन होऊ शकते. म्हणून बांधकामामध्ये दगडाचे नैसर्गिक संस्तर प्रेरणेच्या दिशेस लंबरूप ठेवतात. उंच धरणे, पुलांचे आधारस्तंभ आदि प्रचंड बांधकामांमध्ये दगडांचे भंजन बल फार महत्वाचे मानतात. समांग भौतिक पोत व २.७पेक्षा अधिक विशिष्ट गुरुत्व असलेले दगडच अशा कामांकरिता वापरतात. घर्षणामुळे झीज होण्याची शक्यता असलेल्या कामांसाठी कठीण दगड वापरतात. अशा प्रकारच्या दगडावर अपघर्षण परीक्षा (घर्षणामुळे पृष्ठभागाची झीज होण्याचे प्रमाण काढण्याची परीक्षा) करणे जरूर असते. कोरीवकाम व नक्षीकाम यांसाठी मृदू दगड वापरतात.

अग्निप्रतिरोधकता : दगडाच्या नानाविध घटकांच्या ऊष्मीय प्रसरण गुणांकांमध्ये [⟶ऊष्मीय प्रसरण] फार फरक नसावा. अन्यथा विषम प्रसरणामुळे दगडाचा नाश होतो. सिलिकामय संयोजी पदार्थ असलेल्या वालुकाश्मांची अग्निप्रतिरोधकता उत्तम दर्जाची असते. अग्निप्रतिरोधक दगडांमध्ये कॅल्शियम कार्बोनेट अथवा आयर्न ऑक्साइड असू नये.

सच्छिद्रता : दगडाची सच्छिद्रता जेवढी जास्त तेवढी त्याची शोषणक्षमताही जास्त असते. अशा दगडांवर वातावरणातील आर्द्रता व पर्जन्याबरोबर मिसळून येणारी नानाविध प्रकारची रसायने यांचा वाईट परिणाम होतो. साहजिकच टिकाऊपणाच्या दृष्टीने सच्छिद्रता अत्यल्प असावी. दगडाची जल-शोषणक्षमता ही त्याच्या वजनाच्या १॰ टक्क्यांपेक्षा अधिक असेल, तर त्या दगडाचा वापर करीत नाहीत. काही महत्त्वाच्या दगडांची घनता, जल-शोषणक्षमता आणि भंजन बल हे गुणधर्म पुढील कोष्टकात दिले आहेत.

वातावरणक्रिया : वातावरण क्रिया दगडावर सतत होत असून त्याचे विघटन मुख्यत: खालील दोन प्रकारे होते.(अ) भौतिक विघटन: तापमानातील बदल, प्रेरणाजन्य अपघर्षण (विशेषत: जोरदार वाऱ्यामुळे), पर्जन्यात मिसळलेल्या रसायनांचे आणि हवेतील जलतुषारांचे दगडांतील रंध्रांत होणारे स्फटिकीकरण व बांधकामामध्ये उगवणाऱ्या वनस्पतींच्या मुळांमध्ये निर्माण होणारा ताण यांमुळे दगडांचे विघटन होते.

(आ)रासायनिक विघटन: ⇨जलसंयोग,⇨ऑक्सिडीभवन, कार्बोनेटीकरण (हवेतील वा पाण्यातील कार्बॉनिक अम्लामुळे सोडियम, पोटॅशियम इत्यादींची कार्बोनेटे बनणे) आणि विद्राव्यता (विरघळण्याची क्षमता) या कारणांमुळे दगडातील घटकद्रव्यांचे रासायनिक विघटन (घटक अलग होण्याची क्रिया अपघटन) होते.दगडांची झीज आणि विघटन कमी करण्यासाठी रासायनिक परिरक्षक प्रक्रिया करण्याची जरूरी असते. अशा प्रकारच्या प्रक्रियेमध्ये विविध प्रकारची बहुवारिके (एकाच प्रकारच्या दोन अगर अधिक साध्या रेणूंच्या संयोगाने बनलेली जटिल- गुंतागुंतीची संरचना असलेली- संयुगे) व रेझिने यांचा वापर करतात. यामध्ये दगडाच्या बाह्य बाजूस वरील प्रकारच्या पदार्थांच्या विद्रावाचा पातळ थर देतात.

दगडाचे खाणकाम आणि प्रमाणित आकार व आकारमान देणे : बांधकामासाठी मोठया आकारमानाचे दगड आणि काँक्रीट व रस्तेकामासाठी डबर व खडी मिळविणे हे दगडाच्या खाणकामाचे दोन प्रमुख हेतू होत. मोठ्या आकारमानाच्या दगडांच्या खाणकामविषयक पद्धती त्यांच्या कठीण वा मृदूपणावर अवलंबून असतात. आवश्यक वाटल्यास सौम्य उत्स्फोटनाचा अवलंब करतात. शैलखंडातील संधींचा (जोडांचा) खाणकामासाठी संपूर्ण फायदा घेतात. बहुतेक शैलखंडांत उभे-आडवे संधी असतात. त्यात पहारी घुसवून शैलखंड वेगळे करतात. भेगा बारीक असल्यास पाचरी ठोकून त्या रुंद करतात.

बऱ्याच मोठ्या पृष्ठभागावर एकही संधी नसल्यास, मृदू खडकांच्या (उदा., चुनखडक, वालुकाश्म, संगमरवरी व पाटीचा दगड इ.) बाबतींत नालीकरण वा करवतीने कापणे या पद्धती वापरतात. नालीकरणात छिन्नीसारखा धारदार नालिदंड जोराने दगडावर घासला जातो आणि त्यामुळे सु.५सेंमी. रुंद, २.५-४ मी. खोल व २५ ते ३॰ मी. लांब भेग तयार होते. करवतीने कापण्याच्या पद्धतीत सु. ५ मिमी. जाड तारेची करवत एखाद्या यंत्र-पट्ट्याप्रमाणे फिरते. कापण्यास मदत व्हावी म्हणून वाळूचे किंवा पोलादाचे कण व पाणी भेगेमध्ये घालतात. एकाच वेळी दोन वा अनेक भेगा (सु.१मी. अंतरावर) पाडण्यासाठी नालिदंडांची वा तारांची चौकट वापरतात. नंतर आडव्या संधीचा उपयोग दगड विभक्त करण्यासाठी करतात. असे जोड नसल्यास वातचलित (दाबाखालील हवेच्या शक्तीवर चालणाऱ्या) छिद्रकाने (गिरमिटाने) आडवी भोके ओळीत पाडून त्यांत पोलादी पाचरी ठोकतात व कृत्रिम भेगा तयार करतात. विभक्त झालेल्या शैलखंडापासून सोयीस्कर आकारांचे दगड भोकांत पाचरी ठोकून किंवा गट्टू व वाकविलेल्या लोखंडी पट्ट्या वापरून काढतात. दोन पट्ट्या व त्यांमध्ये एक गट्टू एकेका भोकात घालतात (आ.१). गट्टू एका पाठोपाठ ठोकतात. त्यामुळे कृत्रिम भेग तयार होते.आ)रासायनिक विघटन:⇨जलसंयोग,⇨ऑक्सिडीभवन, कार्बोनेटीकरण (हवेतील वा पाण्यातील कार्बॉनिक अम्लामुळे सोडियम, पोटॅशियम इत्यादींची कार्बोनेटे बनणे) आणि विद्राव्यता (विरघळण्याची क्षमता) या कारणांमुळे दगडातील घटकद्रव्यांचे रासायनिक विघटन (घटक अलग होण्याची क्रिया अपघटन) होते.

दगडांची झीज आणि विघटन कमी करण्यासाठी रासायनिक परिरक्षक प्रक्रिया करण्याची जरूरी असते. अशा प्रकारच्या प्रक्रियेमध्ये विविध प्रकारची बहुवारिके (एकाच प्रकारच्या दोन अगर अधिक साध्या रेणूंच्या संयोगाने बनलेली जटिल- गुंतागुंतीची संरचना असलेली- संयुगे) व रेझिने यांचा वापर करतात. यामध्ये दगडाच्या बाह्य बाजूस वरील प्रकारच्या पदार्थांच्या विद्रावाचा पातळ थर देतात.

दगडाचे खाणकाम आणि प्रमाणित आकार व आकारमान देणे : बांधकामासाठी मोठया आकारमानाचे दगड आणि काँक्रीट व रस्तेकामासाठी डबर व खडी मिळविणे हे दगडाच्या खाणकामाचे दोन प्रमुख हेतू होत. मोठ्या आकारमानाच्या दगडांच्या खाणकामविषयक पद्धती त्यांच्या कठीण वा मृदूपणावर अवलंबून असतात. आवश्यक वाटल्यास सौम्य उत्स्फोटनाचा अवलंब करतात. शैलखंडातील संधींचा (जोडांचा) खाणकामासाठी संपूर्ण फायदा घेतात. बहुतेक शैलखंडांत उभे-आडवे संधी असतात. त्यात पहारी घुसवून शैलखंड वेगळे करतात. भेगा बारीक असल्यास पाचरी ठोकून त्या रुंद करतात.

बऱ्याच मोठ्या पृष्ठभागावर एकही संधी नसल्यास, मृदू खडकांच्या (उदा., चुनखडक, वालुकाश्म, संगमरवरी व पाटीचा दगड इ.) बाबतींत नालीकरण वा करवतीने कापणे या पद्धती वापरतात. नालीकरणात छिन्नीसारखा धारदार नालिदंड जोराने दगडावर घासला जातो आणि त्यामुळे सु.५सेंमी. रुंद, २.५-४ मी. खोल व २५ ते ३॰ मी. लांब भेग तयार होते. करवतीने कापण्याच्या पद्धतीत सु. ५ मिमी. जाड तारेची करवत एखाद्या यंत्र-पट्ट्याप्रमाणे फिरते. कापण्यास मदत व्हावी म्हणून वाळूचे किंवा पोलादाचे कण व पाणी भेगेमध्ये घालतात. एकाच वेळी दोन वा अनेक भेगा (सु.१मी. अंतरावर) पाडण्यासाठी नालिदंडांची वा तारांची चौकट वापरतात. नंतर आडव्या संधीचा उपयोग दगड विभक्त करण्यासाठी करतात. असे जोड नसल्यास वातचलित (दाबाखालील हवेच्या शक्तीवर चालणाऱ्या) छिद्रकाने (गिरमिटाने) आडवी भोके ओळीत पाडून त्यांत पोलादी पाचरी ठोकतात व कृत्रिम भेगा तयार करतात. विभक्त झालेल्या शैलखंडापासून सोयीस्कर आकारांचे दगड भोकांत पाचरी ठोकून किंवा गट्टू व वाकविलेल्या लोखंडी पट्ट्या वापरून काढतात. दोन पट्ट्या व त्यांमध्ये एक गट्टू एकेका भोकात घालतात (आ.१). गट्टू एका पाठोपाठ ठोकतात. त्यामुळे कृत्रिम भेग तयार होते.

कित्येक वेळा पृष्ठभागांवरून उभी भोके अंदाजे आडव्या संधीपर्यंत पाडतात. त्यांतून पाणी वा वायू मोठया दाबाखाली आत सोडतात त्यामुळे मोठाले शिलाखंड विभक्त होतात. विशिष्ट ठिकाणी विद्युत् शक्ती प्रवाहाद्वारे उष्णता दिल्याने खडकाच्या स्तरामध्ये विषम प्रसरण होऊन ते स्वतंत्र करण्याची पद्धत हल्ली रशियामध्ये प्रचलित आहे. ही पद्धत स्वस्त असून तिला वेळ कमी लागतो.

खाणीतून काढलेले दगड जवळच्याच दगड कापण्याच्या कारखान्यात,चौकटीस बसवलेल्या पात्यांच्या करवतींनी सोयीस्कर आकारात कापले जातात. दात्यांमध्ये हिरकण्या बसविलेल्या गोल करवतीही वापरतात. आवश्यकतेप्रमाणे लेथवर त्यांना प्राथमिक नक्षीदार आकारही देतात. [àगवंडीकाम].  पॉलिश करावयाचा दगड ३ते ४ मी. व्यासाच्या लोखंडी (बिडाच्या) फिरत्या टेबलावर एका जागी घट्ट धरून ठेवण्यात येतो. पाणी व बारीक वालुका-कण अथवा थंड केलेल्या लोखंडी गोळ्या टेबलावर पसरून टेबल फिरवले जाते व त्यायोगे दगडास पॉलिश होते. (आ.२).

ग्रॅनाइट, ट्रॅप आदि कठीण दगडांच्या उत्खननासाठी वरील पद्धती उपयोगी पडत नाहीत. याकरिता या दगडांत छिद्रकाने ३ ते७सेंमी. व्यासाच्या व ४ ते ६ मी. खोलीच्या भोकांच्या अनेक ओळी खणतात. दोन भोकांतील भाग विशिष्ट गिरमिटाच्या साहाय्याने किंवा गट्टू व लोखंडाच्या पट्ट्या वापरून फोडतात किंवा सौम्य उत्स्फोटनाचाही अवलंब करतात. २.५ते ४ सेंमी. व्यासाची भोके पाडून कित्येक वेळा त्याच भोकातून दोन वेळा उत्स्फोटन करतात. सौम्य उत्स्फोटक द्रव्य घालून व भोके वाळू वा दगडाच्या भुकटीने अधीच भरून पहिला स्फोट केला जातो. त्यामुळे असलेल्या भेगा रुंदावतात व काही नवीन भेगा पडतात. त्यानंतर मुख्य उत्स्फोटन करतात. या पद्धतीमुळे हादरे कमी बसतात व अगोदरच पडलेल्या भेगांच्या अनुरोधाने मोठाले शिलाखंड वेगळे होतात. सोयीस्कर आकाराचे दगड भोकांतून पाचरी ठोकून वा गट्टू वा पट्ट्या वापरून वेगळे करतात. मोठाले हातोडे व छिन्या वापरून साधारण चौकोनी आकाराचे दगड तयार करतात. अंतिम घडाई ही दगड बांधकामाच्या जागेवर नेऊन करतात.

डबर मिळविण्यासाठी मात्र उत्स्फोटनासाठी डायनामाइट, जिलेग्लानाइट, कॉर्डाइट इ. सामर्थ्यवान उत्स्फोटकांचा सर्रास अवलंब करतात. सु. १५ सेंमी. व्यासाची व १५ मी. खोलीची भोके पडतात. उत्स्फोटक द्रव्य आत भरल्यावर भोकांच्या उरलेल्या भागात वाळू व दगडाची भुकटी ठासून भरतात. अनेक भोकांत एकाच वेळी विजेच्या अधिस्फोटकाच्या साहाय्याने विद्युत् ठिणग्या पाडून स्फोट घडवितात. यानंतर दगड फोडण्याच्या यंत्राच्या साहाय्याने गरजेनुसार विविध आकारमानांतील खडी तयार केली जाते.

खाणीतून नुकत्याच काढलेल्या दगडांमध्ये काही प्रमाणात जलांश असतो. त्यामुळे असे दगड नरम असतात. याचा फायदा घडाईसाठी घेतात. घडविलेले दगड रापविण्यासाठी उघड्यावर ठेवतात. त्यामुळे त्यांतील जलांशाचे बाष्पीभवन होते आणि दगड कठीण व बळकट बनतात. रापविण्याचा काळ ६ ते १२ महिन्यापर्यंत असतो.

पहा : खाणकाम फरशी.

संदर्भ :

    1. Chaudhuari, N., Ed., Building Materials, Calcutta, 1966.

    2. Deshpande,R.S. Engineering Materials, Poona, 1964

    3. Huntington, W.C. Building Construction : Materials and Types of Construction, New York, 1963.

    4. Mantell, C.L. Ed., Engineering Materials Handbook, New York, 1958.

कटककर, प्र. बा. पाटणकर, मा. वि.

“