منشا و چگونگی توزیع مواد اولیه آجر (قسمت دوم)

منشا و چگونگی توزیع مواد اولیه آجر (قسمت دوم)
انواع رس
اصولاً لازم است مواد اولیه مورداستفاده برای ساخت آجر دارای خصوصیات زیر باشند:
- نسبت رس در خاک به حد کافی باشد تا حالت خمیری و پلاستیکی خوبی داشته باشد.شکلپذیری مخلوط بستگی به این نسبت دارد.در صورت کافی نبودن درصد ذرات ریز، مواد اولیه "ضعیف" و "کممایه" خواهند بود.وجود رس بیشازحد مطلوب باعث چسبندگی زیاد آن و بروز اشکال در فرآیند میگردد.بهعلاوه در این حالت ، آجر خشکشده به علت انقباض زیاد در معرض ترکخوردگی قرار میگیرد.چنین خاکی که بیشازحد رس دارد "پرمایه" و "قوی " خوانده میشود.بعضی انواع رس با خصوصیات فوق درصد انقباض زیادی دارند.
- افزودن مقدار مناسبی از مواد درشتدانه غیرفعال، مانند ماسه باعث تعدیل و کاهش مسائل یادشده میگردد.
- نسبت مطلوب سیلیس به آلومینیم در خاک رس و حرارتی تا حدود 1000 درجه سانتی گراد ، جسم شیشهای محکم و بادوامی را به دست میدهد.
- وجود مواد قلیایی یا آهن که به تشکیل ترکیبات شیشهای کمک میکند.
- وجود موادی که در دمای آتش کوره تغییر شکل یا انقباض زیادی ایجاد نمینمایند.
- اجتناب از ناخالصیها یا افزودنیهایی که باعث گسیختن ساختارآجر میشوند.
- اندازه ذرات موجود در رس تأثیر قابلتوجهی در چسبندگی ، خصوصیات شکلپذیری، خشک شدن و پخت آن دارد.
اندازه ذرات موجود در خاک آجر سازی
اجزای مختلف ذرات موجود در خاک را معمولاً برحسب اندازه آنها درجهبندی میکنند.
در عمل مواد اولیه مورداستفاده در آجر سازی باید مقدار رس (10 تا 50 درصد)، لای وقدری هم ماسه باشند.بستر به نسبت درصد عناصر فوق چنانچه مواد اولیه محتوی مقداری رس و به همان نسبت لای و ماسه باشد به آن "رس لایی" اطلاق میشود، مانند لؤم.به علت اینکه در خاک آجر سازی وجود رس و میزان مناسبی از سایر اندازهها ضروری است، ازاینرو لؤمها بهویژه برای تولید آجر مناسباند.

کانیهای رسی
مواد مورداستفاده در آجر سازی شامل گلهای نرم، رسهای نسبتاً فشرده و شیل های بسیار متراکم است.ذرات ریز در جزء رسی خاک شامل مخلوط گوناگونی از 12 گروه مختلف ترکیبات معدنی است که در زیر بهطور خلاصه به آنها اشاره میشود :
یکی از ترکیبات کائولین است که در ساختار مولکولی آن هزاران لایه مسطح سیلیس (اکسید سیلیسیوم) و ژیبست (اکسید آلومینیوم) قرارگرفته و به ذرات آن ، ساختار ششوجهی مسطح میدهد.این لایهها 002/0 میلیمتر ضخامت دارند که بهوسیله میکروسکپ الکترونی قابلرؤیتاند.وجود این ترکیب معدنی مشکل خاصی در فرآیند تولید آجر ایجاد نمیکند.
در گروه کانیهای مونتموریلونیت به ازای هر لایه ژیبسیت ،دولایه سیلیس وجود دارد و اغلب در کوره پدید میآید.با چنین ساختمانی ، مولکولهای آب میتوانند بین لایهها واردشده و آنها را از هم جدا کنند.انبساط خاک رس مرطوب ممکن است تا چندین هفته ادامه یابد.با خروج آب از این کانی ، لایهها دوباره به هم نزدیک میشوند.درنتیجه در مواردی که خاک رس حاوی مونتموریلونیت است ، میزان انقباض در کوره زیاد خواهد بود.صفحات نازک این ترکیب از صفحات کائولینیت کوچکترند.سطح ویژه زیادی آن باعث افزایش حالت خمیری و پلاستینه ، چسبندگی و مقاومت مونتموریلونت میگردد.ترکیبات معدنی میکای آبدار وایلیت با ساختمانی مشابه مونتموریلونت اغلب در مواد اولیه آجر سازی یافت میشوند.کلریت که مشابه میکای آبدار است نیز در خاکهای رسی وجود دارد.در ساختار این ترکیب منیزیم و پتاسیم نیز مشاهده میشود.
در انواع خاک رس ،ذرات فوقالعاده ریز کلوئیدی با قطهای از میلیونیم تا هزارم میلیمتر نیز وجود دارند.این ذرات حامل بار الکتریکی هستند.ازاینرو جابهجایی آنها در آب و دیگر خواص آنها تحت تأثیر املاح موجود در آب است.بدین ترتیب ، خواص فیزیکی رس مرطوب را میتوان با افزودن بعضی مواد شیمیایی تغییر داد ، مثلاً آن را نرمتر نموده و یا از چسبندگی آن کاست.افزایش اسید باعث لخته شدن و تهنشینی ذرات کلوئیدی میشود درحالیکه افزایش قلیا لختهها را دوباره بهصورت ذرات معلق درمیآورد.
انجام دادن آزمایش کانیشناسی به تشخیص هر یک از کانیهای نامبرده در نمونه و سودمندی آن ، در امر تولید آجر کمک میکند.

تجزیه شیمیایی
تجزیه شیمیایی به شناسایی کانیهای رسی موجود در مواد اولیه کمک میکند.مقدار نسبی سیلیس و آلومین به یکدیگر مربوطاند زیرا هر چه مقدار آلومین بیشتر باشد، در کوره دمای زیادی برای تشکیل پیوند شیشهای ، که مشخصه فرآوردهای سرامیکی است لازم خواهد بود.همچنین با تجزیه شیمیایی میتوان به ترکیبات محلول در آب نظیر سولفاتهای پتاسیم ، سدیم و منیزیم پی برد.با خشک شدن آجر خام در فضای آزاد و قبل از ورود به کوره ، این نمکها به سطح آجر مهاجرت نموده و ایجاد سفیدک مینمایند.پس از پخته شدن و خروج از کوره ، در صورت دوام سفیدک در سطح آجر آن را بدنما نموده و باعث انبساط و تخریب ملات سیمان دار میگردد.سولفات کلسیم نیز میتواند چنین تأثیر نامطلوبی را به وجود آورد.با شناخت اینگونه نمکهای مضر در خاک رس میتوان از طریق مختلف مسائل ناشی از آنها را حل نموده.راهحل این مسئله انتخاب رسوب رسی بهتر و یا شستشوی رس پس از استخراج بهوسیله جریان آب بهصورت بارش برای خارج کردن املاح آنهاست.همچنین میتوان دمای کوره آخر پزی را زیاد نمود.راهحل دیگر این مسئله افزودن کربنات باریم است که به علت گرانی ممکن است در بسیاری موارد مقرونبهصرفه نباشد.
در تجزیه شیمیایی ، وجود نمکهای سدیم و پتاسیم نامحلول در آب میتواند نشاندهنده وجود گدازههایی مانند فلدسپار و میکا در آن باشد.وجود این کانیها از جهت کاهش دمای تشکیل شیشه مفید است.ترکیبات منیزیم ، کلسیم و آن نیز رفتاری مشابه گدازهها دارند.
تجزیه شیمیایی میتواند روی حجمهای مختلفی از نمونه خاک انجام گیرد.این موضوع از این نظر مهم است که گدازهها بادی ریزترین ذرات باشند ، ازاینرو در نمونههای درشت بهندرت از این کانیها یافت میشود.
لاتریت ها بهصورت تختهسنگ ، شن ، ماسه ، لای و رس در بسیاری از نواحی استوایی وجود دارد.این کانیها دارای مقدار زیادی آلومین هستند اما سیلیس آن کم است.از اینرو مصرف خاکهای لاتریت در آجر سازی نیازمند افزایش دمای کوره است.در عمل ترکیبات پتاسیم و سدیم دار و ترکیبات آهن (که غالبا بهصورت گدازه به فراوانی وجود دارند) تولید آجر از لاتریت ها را امکانپذیر میسازد.لاتریت ها را به شیوههای مختلف تعریف نمودهاند، اما اغلب تعریف زیر قابلپذیرش است :
برای اینکه یک ماده لاتریت باشد باید نسبت سیلیس به اکسیدهای آهن و آلومینیم در آن کمتر از 33/1 باشد.درصورتیکه نسبت مزبور بین 33/1 و 2 باشد آن ماده لاتریتیک و اگر بیشتر از 2 باشد غیر لاتریتیک خواهد بود.
مارن ، خاک رس دارای مقدار زیادی کربنات کلسیم (گچ، آهک و غیره) است و در تجزیه شیمیایی کامل بهوسیله کلسیم زیاد موجود در آن و کاهش وزن زیادی که براثر حرارت به همراه دارد شناسایی میگردد.این کانیها دمای شیشهای دارند که تنها در قلمرو محدودی از دما پابرجا خواهد بود.ازاینرو در فرآیند تولید ، ذوب آنی پدید میآید.درصورتیکه کربنات کلسیم به شکل کلوخههای بزرگی باشد آجر حاصل ازآنپس از خروج از کوره شکنندهتر میشود.این کلوخهها را باید از مواد اولیه جدا کرده و یا بهاندازه کمتر از 2 میلیمتر آسیا نمود.