تعریف محصول

آجر ماده ساختمانی سختی است که از پختن خشت خام بدست می آید، خشت گلی است که به آن شکل هندسی داده شده و از مخلوط کردن خاک با آب بدست می آید. جهت تهیه کل آب را در داخل خاک می ریزند و بعد از مخلوط نمودن آن را مالش می دهند بطوری که دانه های خاک با آب مخلوط شود. مواد خارجی و زائد نظیر سنگ ریزه، ریشه های گیاهان و … نبایستی در گلی که برای تولید خشت بکار می رود وجود داشته باشد و همچنین از نظر فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی ویژگی های خاص را بایستی دارا باشد که مشروح آن به ترتیب ذیل می باشد :

ویژگی های خاک در فرآوری آجر

 تحقیقات انجام شده نشان می دهد که مجموعه ایده آل برای تهیه آجر و بطور کلی صنعت سرامیک شامل ترکیبات عمده رسی و ترکیبات مشابه آن می باشد که بطور کلی می توان از ترکیبات ذیل در اندازه های کوچکتر از 60 میکرون آجر تهیه کرد.
اساسی ترین مواد اولیه صنعت آجر عبارتند از:
1- رس ها یا سیلیکات های هیدراته.
2- فلدسپات ها یا سیلیکات های قلیائی.
 3- مارن ها یا مخلوط رس و آهک.
4- میکاها یا سیلیکات های مضاعف.
5- سیلیس.
6- بوکسیت.
7- آهک.
لازم به ذکر است کیفیت خاک مورد نیاز برای آجر پایین تر از کیفیت خاک چینی و نسوز است. لذا انواع زیادی از ترکیب های مختلف را می توان برای تهیه آجر بکار برد.
 
مواد داخلی خاک آجر عبارتند از: کائولینیت، ایلیت (شامل مواد معدنی میکا)، کلریت (شامل لایه های متناوب میکا)، بروسیت همراه با کوارتز، اکسیدهای مختلف، کربنات ها و مواد آلی که این مواد را می توان با ترکیب درصدهای مختلف در خاک آجر یافت. ممکن است ترکیبات مواد یک رگه از معدن در طول و عمق رگه تغییرات زیادی یابد. بطور کلی خاک آجر با مواد معدنی مختلفی همراه است از جمله : کوارتز، میکا، پیریت، اکسیدآن، کلسیت، کربنات مضاعف کلسیم منیزیم، گچ و اکسید تینان.

در تولید آجر خواصی که از اهمیت ویژه ای برخوردارند عبارتند از:
پلاستیسیته، سختی در حالت مرطوب، انقباض در زمان پخت، تقلیل حجم در زمان آبشخوری، میل به ترک خوردن و تاب برداشتن، دامنه تکوین فاز شیشه ای و رنگ پس از ریخت که خواص ذکر شده بستگی به مواد کانی و دانه بندی خاک مورد نظر دارد.
بطور کلی در آزمایشگاه اکسیدها، عناصر و مواد زیر اندازه گیری می شوند:
رس Al2O3 ، سیلیس SiO3 ، آهک CaO ، اکسیدآهن Fe2O3، اکسیدمنیزیم MgO، اکسیدهای سدیم و پتاسیم K2O , Na2O، کلرورهای محلول در آب، سولفات ها، و افت سرخ شدن.
وجود ناخالصی های ذکر شدده در ترکیب شیشه ای و آتشخوری خاک ها موثر است. همچنین مقاومت و سختی در مقابل آتشخوری و انقباض خاک های رسی در زمان خشک شدن بستگی و رابطه مستقیم با ناخالصی های موجود در خاک رس دارد.
1- سیلیس SiO2 و ماسه
سیلیس (SiO2) در ترکیب کلیه سیلیکات ها وجود دارد.
این کانی از لحاظ فراوانی مهمترین مواد معدنی پوسته جامد زمین (لیتوسفر) می باشد.
 با مطالعاتیکه تا عمق 16 کیلومتری در پوسته جامد زمین صورت گرفته نشان می دهد که سنگهای سطح زمین به ترتیب فراوانی عبارتست از:
 1- سنگ های آذرین
2- سنگ های دگرگونی
3- سنگ های رسوبی

تجزیه شیمیائی نمونه های متعدد سنگ ها مقدار درصد عناصر موجود در قشر زمین را به صورت زیر نشان داده است:
عنصر _ درصد جرم
اکسیژن _ 46%
سیلیسیوم _ 28%
آلومینیوم _ 1/8%
 آهن _ 5%
 کلسیم _ 6/3%
سدیم _ 76/2%
پتاسیم _ 6/2%
منیزیم _ 1/2%
بقیه عناصر _ 15/1%

همانطور که جدول فوق نشان می دهد سیلیسیوم که عنصر اصلی تشکیل دهنده سیلیکات ها است بعد از اکسیژن فراوانترین عنصر موجود در سنگ ها می باشد.
اندازه سیلیس خاک در سنگ های سیلیکات آلومینیوم بستگی به جنس خاک دارد و مقدار ماسه اگر بیش از حد باشد چسبندگی کم می شود و از طرفی دانه های سیلیس با بالا رفتن درجه حرارت هنگام پختن آجر دائماً حجم آن افزایش می یابد و با جمع شدن یکنواخت خشت هنگام پخت هماهنگی ندارد و در آجر دور دانه های سیلیس ترکه ای موئی ایجاد می شود. اگر مقدار آن زیادتر باشد موجب تردی و پوکی آجر شده و از مقاومت آن کاسته می شود.
2- آلومین AL2O3
حدود قابل قبول اکسید آلومینیوم 9 تا 21 درصد می باشد. (استاندارد شماره 848 ایران) و مناسبترین میزان نزدیک به 15 درصد ذکر گردیده است. (نبیان 1363)
اگر مقدار اکسید آلومینیوم بیش از مرز مجاز باشد هنگام خشک شن خشت خام ترک بر می دارد و در هنگام پخت آجر می شکند.
3- آهک CaCo3
کربنات کلسیم به مقدار کم و به شکل پودر به آجر آسیب نمی رساند و آجر را سفید رنگ می کند ولی مقدار زیادتر از حد لزوم نقش گداز آور داشته و درجه ذوب شدن خاک رس را پایین می آورد و در گرمای کوره خشت خمیری شکل و ذوب می شود. ضمناً دانه های درشت سنگ آهک در کوره ریخته و به آهک زنده (Cao) تبدیل می شود و پس از حذف شدن آن آب ملات را جذب کرده و باد می کند و سبب ترکاندن آجر می شود که این عمل را آلوک زدن می گویند.

اکسید آهن Fe2O3

اگر آهن بصورت سولفور در خاک باشد در کوره آجر به اکسیدآن و SO3 تجزیه می شود که اکسید تولید شده با عنصری چون MgO, CaO , K2O و Na2O ترکیب شده و سولفات این عناصر را می دهد و همانطور که گفته شد آجر پس از مصرف سفیدک می زند. اکسید آهن در آجر نقش گدازآور داشته (در گرمای بیش از 1000 درجه سانتیگراد) و مقدار آن تا 5 درصد وزن خاک موجب سرخی رنگ آجر می شود و در گرمای کم کوره، آجر نیمپز شده و آهن آن به FeO تبدیل شده و رنگ آجر کبود و پرک می شود.

سولفات ها

سولفات کلسیم، سدیم، پتاسیم و منیزیم که کم و بیش در رس ها وجود دارند مقدار بیش از حد معمول این مواد موجب سفیدک زدن آن پس از مصرف می شوند و علت آن جذب آب به وسیله سولفات های موجود در خاک رس است. اندازه سولفات منیزیم در خاک آجر تا 6 درصد وزن خاک قابل قبول است و بایستی حتی الامکان ذرات ریز دانه باشند و زیاد بودن مقدار آن در خاک باعث شکفتگی زودرس در آجر می شود.

سنگ گچ

سولفات سدیم و پتاسیم تا 4 درصد وزن خاک قابل قبول است. سنگ گچ در خاک آجر تا 5/2 درصد وزنش پذیرفته است و در گچ به دلیل وجود گوگرد در معرض آب باران قرار گرفته و تولید سولفات می کند.

نمک خوراکی (NaCl)

نمک خوراکی به خاک آسیب نمی رساند و سایر نمک ها تا 5/0 درصد مجاز می باشند زیرا با مقدار بیشتر تولید اسید می شود.

اکسید تیتان (TiO2)

اکسید تیتان به دلیل داشتن نقطه ذوب بالا در آجر مشکل ایجاد نمی کند.

مواد آلی

گیاهان موجود در خاک هنگام قرار گرفتن آجر در کوره می سوزند و محل آنها در آجر خالی می ماند و آجر پوک می شود. قابل ذکر است برای ساختن آجر سبک به گل خاک اره اضافه می کنند.
 
ویژگی ها
به طور کلی هر نوع خاک مورد مصرف برای ساخت آجر باید عاری از هرگونه مواد رستنی بوده و با ویژگی های شیمیائی و فیزیکی مشخص شده در استانداردهای تهیه شده ذیل مطابقت داشته باشد.
 
ویژگی های شیمیائی
عناصر متشکله ترکیبی خاک باید طبق جدول شماره 1 باشد.

ویژگی های فیزیکی خاک

عوامل موجود در خاک که روی کیفیت آجر اثر نامطلوب دارند:
 
یادآوری (1) :
نقطه ذوب در صورت ضرورت برای تعیین نوع خاک اندازه گیری می شود.
یادآوری (2) :
درصد انقباض خشت پس از خشک شدن برای تعیین ابعاد استاندارد قالب استفاده می شود.
یادآوری (3) :
برای جلوگیری از متلاشی شدن آجر در اثر شکفته شدن آهک در صورتیکه میزان Cao از 15 درصد بیشتر باشد باید خاک آجر را از الک 20 مش (85/0 میلی متر) گذراند.
یادآوری (4) :
در مواردیکه مقدار سیلیس کمتر از حد مجاز می باشد در بخش فرآوری آجر بایستی به مقدار مورد لزوم سیلیس اضافه شود.

آب در خاک آجر

آب معمولاً به دو صورت در خاک یافت می شود:
الف – آب بین دانه ای که معمولاً با فشار دادن از خاک جدا می شود.
ب – آب بین ملکولی که در اثر تبخیر آزاد می شود.
از خاک به علت داشتن نفوذناپذیری جهت آب بندی پشت بام ها استفاده می شود. برای اینکه خاک در موقع خشک شدن بعلت از دست دادن آب ترک نخورد به آن مقداری کاه و در بعضی مواقع مو اضافه می نمایند.
پودر خاک تا خشک است خاصیت چسبندگی ندارد ولی موقعیکه بحالت گل درآید چسبناک می شود و با افزایش میزان آب خاصیت چسبندگی خود را از دست می دهد و بحال سیال در می اید.

دانه بندی خاک آجر

دانه بندی در رس ها حائز اهمیت است و اندازه دانه های رس معمولاً کمتر از 002/ میلیمتر است و دارای شکلی سوزنی، پولکی، صفحه ای، نواری و غیره است.
خاصیت چسبندگی خاک رس به علت دانه ریزی و شکل دانه های آن است، تماس دانه ها با همدیگر در یک سطح می باشد، معمولاً دانه های درشتتر از 06/0 میلی متر کروی شکل هستند و تماسشان با یکدیگر نقطه ای است.
دانه های ریزتر از 002/ میلی متر در خاک رس مقدارش از 20 تا 30 درصد تجاوز کند برای آجر مناسب نیست زیرا آجر ترک بر می دارد. برای داشتن آجر مرغوب در صورتیکه مقدار ماسه آن کم باشد می بایستی مقداری ماسه بین 10 تا 15 درصد به خاک رس اضافه نمود، ماسه در این حالت نقش استخوان بندی آجر را دارد، فضای بین دانه های ماسه را خاک رس پر می کند.
 

آجر سفال