چگونه آجرهای سفالی ساخته میشود- همه آنچه باید در مورد آنها بدانید

آجرهای سفالی ستون فقرات ساخت و ساز مدرن هستند و خانه و محل کار را برای میلیون ها نفر فراهم می کنند.

آجر مصالح ساختمانی همه جا حاضر و همه کاره است که ساختار بسیاری از ساختمان ها، دیوارها و تأسیسات تزئینی را فراهم می کند. همانطور که کلاسیک آنها رایج است، آجر استاندارد “قرمز” از نظر اندازه در کشور متفاوت است و تقریباً در همه جا استفاده می شود. از میان انواع مختلف آجر، آجرهای سفالی تا حد زیادی رایج‌ترین آنها هستند، اما سایر آجرها مانند آجرهای بتنی، آجرهای گلی و غیره همگی بخشی از اکوسیستم ساختمان را برای کاربردهای مختلف تشکیل می‌دهند.

مفهوم اصلی اختلاط، شکل‌دهی، خشک کردن و پخت (با استفاده از کوره) تقریباً در اکثر انواع آجرها یکسان است (به استثنای قابل توجه آجرهای ست شده شیمیایی). ترکیب معمولی آجر رسی پخته شده مدرن 50 تا 60 درصد وزن ماسه / سیلیس، 20 تا 30 درصد آلومینا (مستقیماً از خاک رس) و 2 تا 5 درصد آهک است. تعادل با اکسید آهن و منیزیم ساخته می شود. ممکن است مواد دیگری مانند مواد نسوز، پودر شیشه، رنگدانه ها و رنگ ها برای کاربردهای تخصصی، رنگ آمیزی یا دلایل اقتصادی برای صرفه جویی در هزینه اضافه شود.

آجرها قوی هستند، در حفظ گرما خوب هستند و در برابر آتش و خوردگی مقاوم هستند. متداول ترین شکل مستطیلی است، با این حال شکل های بیضی، استوانه ای و سایر اشکال امکان پذیر است – به ویژه هنگامی که با استفاده از روش اکستروژن تولید می شوند.

آجرها برای تعداد زیادی از نسل بشر وجود داشته اند و سرپناهی حیاتی فراهم کرده اند. آجرهای ساده از گلی ساخته می‌شدند که اجازه می‌دادند در آفتاب خشک شوند، قبل از اینکه در حضور آتش نزدیک خشک شوند. تولید آجر مدرن چندان متفاوت نیست – به خصوص مرحله خشک کردن در فضای باز که در بسیاری از نقاط جهان محبوب است.

آجر مدرن، در تمام اشکال آن، بخش مهمی از اقتصاد مدرن و جهانی است. با پیشرفت در تولید و پیشرفت در زمینه افزودنی‌ها و مدیریت بهتر مواد اولیه، تولید آجر با افزایش جمعیت جهان به‌ویژه زمانی که اقتصادهای بیشتری به سمت استانداردهای زندگی بالاتر حرکت می‌کنند، به سرعت افزایش می‌یابد.

مراحل ساخت آجر

مرحله اولیه

اولین مرحله در ساخت آجر در تمام انواع آجر سازگار است، جایی که تمام مواد خام در یک سنگ شکن فکی و یک جداکننده خرد و شکسته می شوند. این کار برای اطمینان از مخلوط شدن یکنواخت مواد معدنی و دستیابی به توزیع اندازه از پیش تعیین شده انجام می شود. در این مرحله است که هر رنگدانه یا افزودنی اضافه می شود، این بهترین زمان برای اطمینان از ادغام کامل و کامل رنگدانه یا افزودنی است. سپس، مخلوط مواد مورد نظر برای هر دسته خاص فیلتر شده و کیفیت قبل از ارسال به یکی از سه فرآیند شکل دهی آجر که اکستروژن، قالب گیری یا پرس است، بررسی می شود.

اکستروژن، از بین این سه، رایج ترین است و همچنین به دلیل مکانیزاسیون و اتوماسیون قابل توجه، مقیاس پذیرترین فرآیند اقتصادی است. اکنون که آجرها شکل گرفته اند و مراحل کنترل کیفی یا عملیات سطحی بیشتری را پشت سر گذاشته اند، باید خشک شوند تا از هرگونه رطوبت اضافی پاک شوند. این به عنوان رطوبت اضافی که ممکن است منجر به ترک خوردن در طول فرآیند پخت شود بسیار مهم است. پس از انجام این کار، آنها را به داخل فرهای آماده برای پختن می برند و پس از آن سرد می شوند. در نهایت، آنها هک، انباشته و بسته بندی می شوند.

فرآیند گل نرم

فرآیند گل نرم قدیمی ترین و سنتی ترین روش ساخت آجر است. ابتدا خاک رس نسبتا مرطوب گرفته می شود که حدود 30 درصد وزنی آب دارد. سپس آن را با دست یا با دستگاه قالب‌گیری در قالب قرار داده و در قالب‌ها فشار می‌دهند. برای اینکه خاک رس به قالب نچسبد، می توان قالب ها را بلافاصله قبل از پر شدن در آب فرو کرد. این فرآیند آجرهایی با سطح نسبتاً صاف و متراکم تولید می کند که به آجرهای آب خورده معروف هستند. از همین فرآیند می توان برای ایجاد آجرهای ماسه ای یا شن زده با گردگیری قالب مرطوب با ماسه درست قبل از تشکیل آجر استفاده کرد. این آجرها سطحی بافت دار و مات دارند. عیب اصلی فرآیند گل نرم، میزان بیشتر جابجایی دستی در مقایسه با تولید آجر اکسترود شده است.

فرآیند پرس خشک

فرآیند پرس خشک متداول ترین فرآیندی است که در ساخت آجر نسوز مورد استفاده قرار می گیرد. بر خلاف فرآیند گل نرم، خاک رس موجود در آن دارای حداقل مقدار آب است که تنها حدود 10٪ وزن کل است. خاک رس در قالب ها قرار می گیرد و از پرس هیدرولیک برای ایجاد شرایط فشار بسیار بالا برای آجرها استفاده می شود. پس از اینکه آجرها در معرض فشار زیاد قرار گرفتند، آجرها خشک شده و پخته می شوند. در حالی که هنوز مرطوب هستند، می توان آنها را با شیارهای کاربردی یا انواع مختلف بافت حکاکی کرد. به دلیل زمان مورد نیاز، این نوع تولید معمولاً برای آجرهای با ارزش بالا مانند آجرهای نسوز ذکر شده در نظر گرفته می شود.

آجرهای اکسترود شده

این آجرها به آجرهای سیم برش معروف هستند و امروزه به دلیل بازده تولید بالا و مقیاس پذیری از این فرآیند بیشتر استفاده می شود. این فرآیند بسیار مدرن تر از سایرین است و به تعامل انسانی کمتری نیاز دارد. مخلوط خاک رس به یک قیف وارد می شود و از آنجا از طریق یک ابزار شکل دهنده در یک جریان منفرد و پیوسته فشرده می شود که بی شباهت به تولید سوسیس نیست. سپس یک سیم خاک رس اکسترود شده را به آجرهای جداگانه برش می دهد که سپس قبل از پختن طبق معمول، خشک می شوند. آجرهای تولید شده با این روش نسبت به دو نوع دیگر رطوبت کمتری دارند.

کلاس های آجر

آجرها بر اساس کیفیت به چهار دسته تقسیم می شوند. هر چه کلاس بالاتر باشد، کیفیت بهتری دارد، اما گران تر است

آجر درجه یک

• این آجرها کاملاً سوزانده می شوند و رنگ آنها از قرمز تیره، مسی و گیلاسی متغیر است.
• نمای بیرونی باید مستطیلی و صاف باشد. لبه ها باید تیز و موازی و گوشه ها مربع و همه لبه ها صاف باشند
• هیچ عیب قابل مشاهده ای مانند ترک و/یا سنگ نباید وجود داشته باشد
• بافت باید یکدست باشد
• اگر خراش روی آجر ایجاد شود نباید اثری باقی بماند
• توده یا آهک نباید در قسمت بیرونی شکسته آجر وجود داشته باشد
• هنگامی که دو تا از این آجرها به هم برخورد می کنند باید صدای زنگ یا فلزی شنیده شود
• جذب آب وقتی بیست و چهار ساعت در آب سرد قرار می گیرد باید 15-12 درصد باشد.
• قدرت خرد کردن نیز نباید کمتر از 10 نیوتن میلی متر-2 باشد، اگرچه این حد بر اساس استانداردهای ملی متفاوت خواهد بود.

استفاده از این آجرها برای صورت اکسپوز یا نوک زنی در سازه های بنایی، آجرکاری مسلح و کف سازی می باشد. این نوع آجر تقریباً در هر سناریویی قابل استفاده است.

آجر درجه دو

به طور کلی، اینها باید همان الزامات آجرهای درجه یک را داشته باشند به جز:

• اعوجاج و ترک های کوچک مجاز است
• جذب آب در حدود 16-20 درصد قابل تحمل است
• قدرت خرد کردن نباید کمتر از 7.0 نیوتن mm-2 باشد

آجرهای درجه دو برای استفاده در سنگ تراشی های مخفی یا برای دیوارهای خارجی بدون بار توصیه می شود.

آجر درجه سه

• زیر سوخته هستند
• آنها رنگ روشن و نرم هستند و در هنگام برخورد با یکدیگر صدایی “کدر” تولید می کنند.
• جذب آب حدود 25 درصد وزن خشک است.

موارد استفاده: سازه های موقت از این دسته آجر استفاده می کنند.

آجر درجه چهارم

• بیش از حد سوخته هستند، شکل ها و اندازه ها سازگار نیستند و طبیعتا شکننده هستند.

موارد استفاده این نوع آجر شامل کف و پی در بتن آهکی و مصالح راهسازی می باشد.

انواع رنگدانه آجری

اساساً به دلیل ظاهر بصری خاص، تولیدکنندگان آجر ممکن است رنگدانه های مختلفی را به آجرهای رسی خود اضافه کنند، اما برخی از خواص اضافی و افزایش یافته ممکن است از طریق استفاده از این رنگدانه ها تحقق یابد.

اکسید آجر قهوه ای – منگنز اوبر  (قهوه مایل به زرد)

عصاره منگنز به طیف وسیعی از اکسیدهای منگنز اشاره دارد که ترکیباتی با کاربرد وسیع در کاربردهای رنگدانه‌سازی هستند، علاوه بر این که کاربردهای متنوعی فراتر از منبع فلز منگنز دارند. علاوه بر رنگ‌های قهوه‌ای غنی که توسط این رنگدانه‌ها ارائه می‌شود – که توسط پگماتیت آفریقایی عرضه می‌شود – برخی از مزایای اضافی مانند حمل آسان‌تر و طول عمر بیشتر آجر ممکن است. هنگامی که در آجرهای سفالی استفاده می شود، عمق رنگ بسیار عالی با پوشش سطح برتر دیده می شود. مزیت مشخص استفاده از چتر منگنزی این است که دمای پخت آجر را می توان افزایش داد – تا 1280 درجه سانتیگراد – که در آن دماهای دیگر آجرها شیشه ای می شوند و ناپایدار می شوند.

کاربردهای اصلی دی اکسید منگنز در آجرها به عنوان رنگدانه برای تغییر رنگ زمینه یا استفاده به عنوان افزودنی برای تولید آجرهای خالدار یا حتی هر دو است. توجه به این نکته مهم است که اگرچه از یک ماده اولیه برای هر دو فرآیند استفاده می شود، عامل تعیین کننده بین این دو مورد، اندازه ذرات و میزان استفاده شده است. اکسیدهای منگنز با هم و اغلب با اکسید آهن در هنگام استخراج به وجود می آیند، اینها در مجموع خاک منگنز را تشکیل می دهند. چتر را می توان با فرآیند کلسینه کردن درمان کرد که پس از آن به عنوان چتر سوخته شناخته می شود. چتری سوخته رنگ بسیار تیره تری به آجر یا کاشی سرامیکی نهایی می دهد. چتر منگنز را می توان به عنوان یک پوشش سطحی قبل از پخت به جای مخلوط شدن با خاک رس استفاده کرد. با این حال، هنگامی که به این روش استفاده می شود، خواص ارتجاعی آب معمولاً با افزودن منگنز به آجرها کمتر رایج است.

پایداری پخت برای چتر منگنزی خوب است و دمای پخت آجر و سرامیک معمولی تا 1280 درجه سانتیگراد به راحتی قابل تحمل است. اگر حرارت بالای 1150 درجه سانتیگراد در دسترس باشد، این ترجیح داده می شود، زیرا به این معنی است که برای دستیابی به مشخصات رنگی یکسان باید از منگنز کمتری استفاده شود.

اکسید آجر سیاه – K37

K37 یک رنگدانه سرامیکی است که عمدتاً از اکسید آهن تشکیل شده است، اما مقدار قابل توجهی از اکسید منگنز در آن موجود است. این اثر باعث تولید رنگدانه سیاه عمیق می شود. K37 طولانی مدت و غیر سمی است. K37 که در مرحله اختلاط خاک رس اضافه می شود، به سرعت در مخلوط پخش می شود و یکنواختی رنگدانه و رنگ ثابتی را برای محصول نهایی ایجاد می کند. غلظت‌های بالاتر K37 باعث ایجاد رنگ سیاه می‌شود، در حالی که غلظت‌های پایین‌تر باعث ایجاد رنگ قهوه‌ای پس از شلیک می‌شود. اضافات معمولی K37 بین 6 تا 12 درصد وزنی برای تولید آجر استاندارد است. با در نظر گرفتن سطح رنگ مورد نظر، مقدار رنگدانه نیز باید با در نظر گرفتن میزان آهن خاک رس محاسبه شود. رنگدانه اضافی همراه با سطوح آهن بالا می تواند مانعی برای کارایی باشد.

یکی از مزایای استفاده از K37 نسبت به سنگ مصنوعی این است که سرامیک های رنگدانه شده K37 به مرور زمان محو نمی شوند. به جای درمان های پس از پخت مانند لعاب کاری و رنگ آمیزی، گنجاندن کامل و یکنواخت K37 رنگدانه بسیار طبیعی تری را ایجاد می کند، در حالی که در یک بازه زمانی طولانی بسیار پایدارتر است. جلوه بصری و انعطاف پذیری مشابهی با بازالت را می توان با رنگدانه K37 آجرهای رسی، البته با هزینه کمتر، به دست آورد. خواص مکانیکی و مقاومتی آجرهای رنگدانه شده با استفاده از K37 مشابه آجرهای تصفیه نشده است. به دلیل ادغام کامل رنگدانه از طریق خاک رس، ماندگاری رنگ از طریق آجر و/یا کاشی تمام شده قابل توجه است و بسیار مؤثرتر از آجرهای رنگ شده یا لعابدار سطحی است، در حالی که مزیت عدم کنده شدن را نیز دارد. یا روی سطح آسیب دیده باشد و آجرهای رنگدانه ای K37 به شدت در برابر آب و هوای نامساعد مقاوم هستند. پایداری درازمدت پیمنت علاوه بر نیاز به تعمیر و نگهداری تقریباً صفر، به عمر طولانی آجر و در نتیجه عمر ساختمان، به نفع ساکنان و پیمانکاران کمک می کند.

K37 برای استفاده در آجرهای رسی در دمای پخت استاندارد 1130 درجه سانتیگراد، از جمله و به ویژه برای خاک رس قرمز، مناسب است. K37B یک نوع توسعه یافته از رنگدانه K37 است که برای استفاده در دماهای پخت پایین در حدود 1080 درجه سانتیگراد بهینه است – به ویژه برای مناطقی با خاک رس با ثبات کمتر یا کیفیت پایین تر مفید است.

رنگدانه سرامیکی K37 به صورت استاندارد به عنوان پودر سیاه آسیاب شده با بیش از 98 درصد مواد به زیرum 45 )325 مش) عرضه می شود.

اکسید آجر خاکستری – آرد کروم

خاک رس پخته سفید طبیعی یا خاک عاجی با آرد کروم استفاده می شود تا سایه های مختلف رنگ خاکستری را در آجرهای سرامیکی ایجاد کند. اغلب برای رسیدن به این رنگ ها از بتن یا سیمان استفاده می شود، اما بتن در سایه های خاکستری استفاده شده بسیار محدود است و ممکن است هیچ رنگی را ارائه ندهد. افزایش خاصیت تحمل حرارتی یا آب کرومیت آهن به عنوان اکسید آجر خاکستری استفاده می شود و می تواند طیف گسترده ای از رنگ های خاکستری و همچنین مزایای داشتن سرامیک پخته شده به جای آجر بتونی یا سیمانی را ایجاد کند. این یک رنگدانه آجری خاکستری بسیار مؤثر است که به دلیل وجود کرومیت، دارای مزیت اضافه‌ای است که در طبیعت حداقل نیمه نسوز است. یک ماده نسوز در نوع خود به دلیل نسوز بودن کرومیت، از آرد کروم در تولید آجرهای نسوز کروم منیزیت نیز استفاده می شود که در ساخت کوره ها و کوره های خاصی استفاده می شود.

به دلیل ماهیت بسیار مقاوم در برابر خوردگی و شیمیایی، آرد کروم برای تولید دیرگدازهای کروم منیزیا استفاده می شود که به ویژه برای فلزات غیرآهنی مانند پوشش های کوره مس، سرب و روی مناسب هستند. این آجرها برای موارد زیر مناسب هستند:

• کوره های اجاق باز
• کوره های قوس الکتریکی
• کوره های متالورژی
• کوره های دوار سیمان
• کوره های شیشه
• کوره های صنعتی با دمای بالا

آجرهای حاوی کرومیت به ندرت به عنوان آجرهای ساختمانی اولیه برای ساختمان ها یا دیوارها استفاده می شوند، زیرا به دلیل وجود مواد نسوز، آنها را گران تر می کند، حتی اگر سایش سخت تر و ماندگاری بیشتری داشته باشند. به دلیل چگالی کرومیت، آجرهایی که با استفاده از این ماده ساخته می‌شوند نسبت به نمونه‌های رسی استاندارد خود سنگین‌تر هستند.

خلاصه

آجرهای سفالی در جامعه مدرن حیاتی هستند و وسایلی را برای ساخت خانه برای میلیون ها نفر فراهم می کنند

فرآیند تولید به خوبی تثبیت شده است، اما چندین افزودنی به خاک رس سنتی ممکن است برای ایجاد خواص افزایش یافته استفاده شود.

منگنز، K37  و آرد کروم، محصولات آسیاب شده هستند که می‌توان آنها را به آجر اضافه کرد تا آجرهای قهوه‌ای، سیاه و خاکستری رنگی که برخی از آن‌ها پایداری حرارتی و استحکام مکانیکی بیشتری دارند، به آجر اضافه شود.