آجر
يکي از مصالح مهم و عمده ساختماني در ايران و جهان آجر است . هنر پختن رس براي تو ليد آجر ، سفال و يا لوله در واقع هنري بسيار کهن است . قطعاتي از آجر پخته متعلق به 1200 سال پيش از ميلاد مسيح در مصر يافت شده است و قطعات قديميتري نيز از بين النهرين و هندوستان به دست آمده است . در هر حال ماده ساختماني رايج در تمدنهاي کهن با شرايط آب و هوايي گرمتر ، آجر خشک شده در نور خورشيد بود که به طور معمول داراي فضولات حيوانات و يا قطعات ريز کاه بود . اين محصول در ساختن بخش اعظم اهرام مصر، ديوارهاي شهر جليله در فلسطين، بخش بزرگي از ديوار عظيم چين و ساخت ارگ قديم بم که بزرگترين بناي آجر خام جهان است به کار گرفته شده است.
توليد آجر در پنج مرحله انجام مي شود که شامل استخراج رس، فرآوري رس، ساختن آجر، خشک کردن آجر و پختن آجر 1 مي باشد . کيفيت و مرغوبيت آجر به نوع مواد اوليه و نحوه پخت آن بستگي دارد.
مواد اوليه توليد آجر
مواد اوليه آجر را مي توان از شيل، مارن و رسها تأمين کرد. کانيهاي مهم موجود در مواد اوليه آجر عبارتند از : کائولينيت، ايليت، اسمکتيت 2 و به مقدار کمتر کلريتهاي منيزيم و آلومينيم دار، اکسيدها و هيدروکسيدهاي آلومينيم، اکسيدها و هيدروکسيدهاي آهن، کوارتز و مواد آلي.
خاک رس مخلوطي از کانيهاي رسي، ما سه، سيلت، ذرات سنگ آهک، اکسيد آهن و ذرات فلدسپات است . جنس مواد تشکيل دهنده رسها بستگي به جنس سنگهايي ذرات ASTM دارد که خاک از تخريب و فرسايش آنها تشکيل يافته است . در استاندارد با ابعاد کمتر از 250/1 ميلي متر رس ناميده مي شوند . خاک رس تا ه نگامي که خشک است نمي چسبد ولي در صورتي که با آب مخلوط شود، چسبناک مي شود و به صورت خمير چسبناک و شکل پذير در مي آيد . ايليت و کائولينيت که از کانيهاي رسي اصلي آجر هستند قابليت پلاستيکي دارند در صورتي که کلريت قابليت پلاستيکي ندارد .
اسمکتيت براي ايجاد قابليت شکل پذيري نياز به آب زيادي دارد. پس از فراهم آوردن خاک رس مناسب براي توليد آجر و قبل از عمليات خشت زني لازم است به وسيله غلطک فولادي 3 و يا آسياب گلوله اي اقدام به آسياب کردن خاک رس نمود . پس از اين مرحله نيز يا به صورت دستي و يا به صورت ماشيني اقدام به خش تزني يا قالب زني مي شود.
ماسه که از ذرات کوارتز تشکيل مي شود از عناصر تشکيل دهنده مواد اوليه آجر مي باشد. در واقع ماسه نقش استخوانبندي خشت خام را دارد . در صورتي که مواد اوليه توليد آجرهاي خشتي کمتر از 10 تا 15 درصد ماسه داشته باشند بايد ماسه به آن اضافه شود. اگر مقدار ماسه بيش از حد استاندارد باشد از چسبندگي خشت آجر کاسته مي شود. از آنجا که کوارتز آب دوست نيست حضور آن به صورت دانه هاي ماسه به جدا شدن خشت از قالب کمک مي کند . همچنين کوارتز با ايجاد بافتي باز در آجر، به فرآيند خشک شدن آجر کمک مي کند . کوارتز در برابر هوازدگي قوي و مقاوم است و حضور آن در محصول پخته شده دليل اصلي قدرت و دوام آجر مي باشد.
مقدار Al2O3 موجود در مواد اوليه آجر و به ويژه کانيهاي رسي بايد حدود 12 تا 17 درصد باشد.
اگر مقدار Al2O3 بيشتر از اين مقدار باشد آجر توپر مي شود و هنگام خشک شدن ترک بر مي دارد . براي توليد آجرهاي نامرغوب مي توان از خاک رس با حداقل 10 درصد Al2O3 نيز استفاده نمود.
آهک از مواد ضروري و در عين حال مزاحم در داخل ماده اوليه توليد آجر است. مقدار آهک مجاز در داخل مواد اوليه توليد آجر حدود 30 درصد وزني است. اگر سنگ آهک به صورت درشت دانه در ماده اوليه آجر وجود داشته باشد هنگام پخت آجر، تبديل به آهک زنده Cao شده و پس از آب زدن آجر در هنگام استفاده، ، آهک شکفته شده و تبديل به آهک هيدراته Ca(OH)2 مي شود. اين عمل باعث متلاشي شدن آجر خواهد شد.
در صورتي که پودر سنگ آهک در داخل ماده اوليه آجر زياد باشد ، در هنگام پختن ذوب شده و باعث از شکل افتادن آجر مي شود. همچنين Co2 آزاد شده از پودر سنگ آهک در هنگام پختن آجر باعث احياء محيط شده و در نتيجه آجر به رنگ خاکستري در مي آيد. اگر ميزان Co2 زياد باشد مانع پخت آجر مي شود.
مواد مزاحم در توليد آجر
پاره اي از کانيها و ترکيبات در صورت حضور در مواد اوليه آجر به صورت ماده مزاحم عمل کرده و تا حد امکان بايد از فرآيند توليد آجر حذف شوند . از جمله اين کانيها و ترکيبات مي توان به مواد زير اشاره نمود:
سولفاتها، کلرورها، گوگرد و آهن
مقدار مجاز سولفاتها در خاک رس آجرپزي حدود 8/0 درصد است. اگر مقدار سولفات به صورت کاني ژيپس، بيش از حد مجاز باشد در هنگام حرارت دادن و در دماي 100 تا 300 درجه سانتي گراد، ژيپس ابتدا به انيدريت CaSo4 تبديل مي شود و در حرارتهاي بالاتر به Cao و So3 تبديل مي گردد. Cao توليد شده در آجر همانند Cao در توليد شده از سنگ آهک عمل مي کند. SO3 به وجود آمده در آجر نيز با جذب آب به اسيد سولفوريک تبديل شده و باعث متلاشي شدن آجر مي شود. وجود کلرورهاي سديم و پتاسيم (NaCl, KCl) ضمن سفيدک زدن آجر باعث کاهش مقاومت آن مي شود. براي توليد آجرهاي روکار، حداکثر مقدار مجاز کلرورسديم 6/0 درصد و براي آجرهاي توکار حداکثر مقدار مجاز آن 2 درصد است.
در صورت وجود پيريت در مواد اوليه آجر، در هنگام پخت آجر، پيريت به سولفات اکسيد شده و سولفات با CaO به وجود آمده از آهک تشک يل ژيپس مي دهد . در خصوص مضرات مقدار زياد ژيپس در مواد اوليه آجر قبلاً توضيح داده شده است . در صورتي که ميزان پيريت زياد باشد هنگام پخت، گاز SO2 از آن خارج مي شود که باعث تورم در سطح آجر مي گردد.
آهن موجود در مواد اوليه آجر، باعث کاهش دماي ذوب مي شود . کربن و مواد آلي نيز باعث ايجاد تغييرات رنگ در آجر مي گردد.
عوامل مؤثر در رنگ آجر
رنگ آجر به شرايط پخت و ترکيب مواد اوليه بستگي دارد . شرايط پخت آجر نسبت به نوع مواد اوليه متفاوت خواهد بود. کانيهاي آهن، توليدکننده بخش اعظم رنگ در آجرهاي پخته است . رايجترين کانيهاي آهن موجود در رس خام، هماتيت، گوتيت، ليمونيت، مگنتيت، پيريت و سيدريت (کربنات آهن) است. در شرايط پخت اکسيداسيوني تمام اين کانيها به هماتيت
تبديل مي شود که در توليد رنگ قرمز آجر نقش مهمي دارد . به طور کلي هر چه دماي پخت آجر بيشتر باشد رنگ آجر نيز قرمزتر خواهد شد. با نزديک چيدن آجرها به يکديگر در کوره آجرپزي مي توان شرايط احياء کننده به وجود آورد به طوري که عبور هوا از ميان آجرها محدود شود . همين کار را با کنترل مقدار سوخت نيز مي توان انجام داد به طوري که تمام اکسيژن موجود در کوره بسوزد . در اتمسفر احياءکن نده، آهن با سيليکاتهاي موجود در رس ترکيب شده و سيليکاتهاي آهن دار توليد مي کند که برخلاف هماتيت در دماي کوره ذوب مي شود و بنابراين هنگام سرد شدن رنگ آبي تيره اي بر روي سطح آجر توليد مي کند. اگر افزايش دماي کوره به گونه اي باشد که پوسته اي شيشه اي به سرعت بر روي سطح بيروني آجر تشکيل شده و مانع فرار گازها از درون آن شود، شرايط احياءکننده در درون هر يک از آجرهاي مجزا به وجود مي آيد . اين امر به ايجاد هسته سياهي در آجر منجر مي شود . در برخي موارد اين هسته هاي سياه تا نزديکي سطح بيروني آجر گسترش مي يابد و هدف از ا نجام اين عمل ايجاد اثرهاي رنگي است . اما حضور اين هسته سياه ممکن است به ضعيف شدن آجر بيانجامد . بنابراين با کنترل دقيق دماي کوره و اتمسفر درون آن، مي توان مجموعه اي از رنگهاي متنوع را در آجر توليد نمود. مقدار کلسيت موجود در مواد خام آجر نيز در رنگ آجر مؤثر اس ت. اگر مقدار کلسيت کمتر از 12 درصد باشد در شرايط پخت اکسيداسيوني رنگ آجر قرمز مي شود .
اگر مقدار کلسيت بين 12 تا 22 درصد باشد مقداري از آهن با Cao تشکيل پيروکسن داده و به جاي رنگ قرمز، آجر به رنگ قهوه اي در خواهد آمد . اگر مقدار کلسيت بيش از 30 درصد باشد رنگ آجر به دليل تشکيل دوکلسيم فريت 2Ca.Fe2O3 و ولاستونيت، زرد تا قهوه اي خواهد شد.
در صورتي که پخت در شرايط احيايي انجام شود (نزديک به هم چيده شدن آجرها و افزايش ميزان سوخت در مرحله نهايي پخت ) آهن به سيليکاتهاي آهن دو ظرفيتي تبديل شده و در سطح آجر، رنگ آبي ايجاد مي شود.
در شرايطي که مقدار CaO زياد و بيشتر از اکسيد آهن باشد و پخت در شرايط احيايي انجام شود رنگ آجر زرد مي شود . در صورتي که ميزان CaO بيشتر از اکسيد آهن باشد و پخت در شرايط معمولي انجام شود رنگ آجر کرمي مي شود.
گاهي براي رنگي نمودن آجرها مواد رنگ زا به مواد اوليه آجر اضافه مي شود . مواد رنگزاي به کار گرفته شده معمولاً رنگهاي صنعتي ارزان قيمت مثل گل اخرا ودي اکسيد منگنز است.
پخت آجر
پس از خشت زدن آجر به صورت ماشيني يا دستي، عمليات خشک کردن خشتها در هواي زياد و يا با قرار دادن خشتها در محفظه هاي پيش گرمکن صورت مي گيرد. پس از خشک شدن کامل خشتها عمليات پخت آجر شروع مي شود. ساده ترين روش پخت آجر همان روش سنتي يعني روش توده کردن است . در اين روش خشتها بر روي هم به گونه اي چيده مي شوند که اندکي هوا از ميان آنها جريان يابد . سوخت در يک سر توده آتش ز ده شده و به آتش اجازه داده مي شود تا در تمام توده نفوذ کند. روش نسبتاً پيچيده تر روش کوره محفظه اي است که از يک س ري محفظه هاي آجري تشکيل مي يابد، اين محفظه ها معمولاً در دو سوي يک ساختمان چهارگوش قرار داده مي شود . محفظه ها از طريق يک سري مجاري به يکديگر م ربوط هستند. سوخت از بالا تغذيه شده و به آتش اجازه داده مي شود تا به ترتيب پيرامون محفظه ها حرکت کند .
آجرها در مرکز هر محفظه چيده مي شود. کوره تونلي از يک تونل طولاني با پوششي از مواد ديرگداز تشکيل شده است که در شبکه حمل کننده، بسته هاي آجر به کندي از آن ع بور مي کند . در مرکز تونل، ناحيه پختن قرار دارد که سوخت از بالاي آن تغذيه مي شود.
نوع پختن آجر هر چه باشد، تفاوت قابل توجهي در روشهاي چيدن آجر وجود دارد و از الگوهاي متفاوتي استفاده مي شود . چيدن فشرده با فضاي اندک ميان آجرها، نفوذ کم گرما به مرکز آجرها را س بب شده و آجرهاي واقع در مرکز به جاي پختن در اتمسفر اکسيد کننده 5، در محيطي احياءکننده پخته مي شود . اين مطلب را مي توان با کنترل تنظيم جريان هوا به کوره تنظيم کرد . همچنين روشن است که هر روش پخت به گونه اي طراحي شده است که يک دوره پيشگرم کردن 6 و به دنبال آن پخت شديد و
سپس سرد کردن تدريجي داشته باشد . تغيير اين عوامل، امکان توليد انواع گوناگون آجر را فراهم مي کند . چنان چه خواهيم ديد مناسب بودن فرآيند پخت و اثرهاي ناشي از آن به ميزان زياد از کاني شناسي اوليه رس تعيين مي شود . بنابراين مطالعه مواد خام، نخستين پيش نياز درک و فهم فرآيند توليد آجر است. پس از اتمام عمليات پخت آزمايشهاي مختلفي براي بررسي کيفيت آجر صورت مي گيرد، از جمله آزمايش بررسي مقاومت فشاري و مقدار جذب آب توسط آجر است.
مقدار مقاومت فشاري آجر مورد استفاده براي ساختمانهاي بلند بايد 80 کيلوگرم بر سانتي متر مربع و براي ساختمانهاي کم طبقه بايد 30 کيلوگرم بر سانتي متر مربع باشد . حداکثر مقدار جذب آب نيز پس از مرحله پخت آجر، در طي 24 ساعت قرارگيري در داخل آب 15 تا 24 درجه سانتي گراد، براي آجرهاي نما بايد کمتر از 16 درصد و براي آجرهاي توکار بايد کمتر از 28 درصد باشد.
Biotechnological remediation of an acidic pit lake: Modelling the basic processes in a mesocosm expe 
این وبلاگ تمامی موضوعات و مقالات و اطالاعات تخصصی زمین شناسی را که از سایتهای علمی جهان برگرفته شده در اختیار بازدیدکنندگان محترم قرار می دهد.گفتنی است که مطالب موجود در این وبلاگ در نوع خود بی نظیر بوده و از هیچ وبلاگ ایرانی ای کپی برداری نشده است و اگر هم شده منبع آن به طور کامل ذکر شده است.