آهک چیست؟
آهک زنده و هیدراته
آهک به زبان انگلیسی = Lime
یکی از سیمان‌هایی که بشر از قدیم بکار می‌گرفته ، آهک است. پیدایش این محصول مربوط به زمانی است که انسان آتش را کشف کرد؛ زمانیکه تحولات سنگ آهک در کنار آتش حس کنجکاوی او را برانگیخت.
ایرانیان قدیم نیز آهک را بخوبی می‌شناختند و نمونه‌های متعددی از کاربرد آن بعنوان سیمان و ملات در ساختمانهای تاریخی بدست آمده است. اما مشکل این کالا، عدم مقاومت آن در برابر آب بود. جهت رفع این معضل، مخلوطی از آهک و ماسه و خاک رس و لویی (سر نوعی نی) بنام ملات ساروج بکار گرفته شد که در مقابل آب مقاوم بود.
این کالا علاوه بر کاربردهای ساختمانی، در صنایع کاغذ سازی، تصفیه آب، تولدی کاربید کلسیم، تولید گیریس، خنثی کردن اسیدهای فاضلاب، مواد غذایی حیوانات، معادن زغال سنگ، جلوگیری از انفجار گاز زغال، خنثی کننده‌ها و … نیز بکار میرود. خوشبختانه در ایران، معادن زیادی از سنگ آهک مرغوب مخصوصاً سنگهای رسوبی داریم. ولی متأسفانه برخلاف صنعت تولید گچ که در آن پیشرفت خوبی داشته‌ایم، در مورد آهک چنین نبوده است. البته اخیراً کارخانه‌هایی جهت تولید آهک صنعتی احداث شده. اما در هر صورت هم اکنون آهک آماده در بازار مصالح ساختمانی وجود ندارد. در بعضی جاها هم که آهک عرضه میشود، آهک سنتی است. به همین دلیل از مزایای این محصول که برخی از آنها در بخشهای پیشین شرح داده شد محرومیم.
در مقطعی از زمان که جامعه ساختمانی با مشکل کمبود سیمان روبرو بود، تشویق سرمایه‌گذاران جهت تولید این کالا (برای استفاده در ملات باتارد) مقدور بود. اما پس از برطرف شدن مسأله کمبود، این تحریکات جهت تولید آهک صنعتی بی‌نتیجه ماند.
همانطور که ذکر شد، آهکهای فعلی مصرف شده، بصورت سنتی است. در روش سنتی، سنگ آهک را می‌خرند و در کارگاه روی آن عملیاتی انجام میدهند تا آهک بدست آید.
تاریخچه
آهک (Lime) از قدیمی ترین مصالح مورد استفاده بشر است. اگر آب و هوا را موادی بدانیم که زندگی بشر بدون آنها ممکن نیست، موادی نیز وجود دارند که تمدن انسانی بدون آنها مفهوم ندارد. چنانچه سنگ آهن، نمک، سولفور، نفت و ذغال را پنج پایه تمدن بدانیم، بدون شک سنگ آهک، ششمین پایه آن محسوب می گردد. در عین حال سنگ های آهکی پنجمین ماده فراوان در سطح کره زمین نیز می باشد.
یکی از فرضیه ها در مورد کشف سنگ های آهکی توسط بشر این است که انسان های اولیه از سنگهای آهکی برای ساخت اجاق های خود استفاده می کردند. این سنگ در مجاورت آتش پخته شده و به آهک زنده تبدیل می شد و نیز در اثر بارندگی شکفته می شد و به صورت شیره آهکی جریان می یافت و باعث چسبندگی قطعات سنگی مجاور خود می شد. بنابراین کشف آن همزمان با پیدایش آتش بوده است. به عبارت دیگر می توان کشف انواع آهکها را با اختراع آتش توسط انسان ها همزمان دانست.
شواهد استفاده از این ماده پر کاربرد در آسیا، اروپا، آفریقا و آمریکا یافت شده است ولی قدیمیترین سند استفاده از آن، در شفته پوشش قبری در تپه حسنلو در ایران یافت شده است. یونانیان استفاده از این محصول را از ایرانیان، و رومیان نیز از یونانیان آموخته اند. در ساختمان دیوار چین که متعلق به ۳۰۰ سال قبل از میلاد مسیح است نیز این ماده به کار رفته است.
این ماده سفید رنگ است که پس از پختن سنگ خام آن به دست می آید. وزن ویژه یا وزن مخصوص آن ۳٫۸۰ تا ۳٫۳۰ میباشد که بستگی به درجه گرمای پختن سنگ آن دارد که هر چه زیادتر شود، آهکهای پخته، کندتر با آب ترکیب می شود (واکنش پذیری آن با آب کمتر می شود).
در گرمای بیش از ۱۰۰۰ درجه، محصول اندکی جمع میشود و سطح رویه اش کمی کاهش می‌یابد، با آب به کندی ترکیب شده، شکفتن آن کند می‌گردد. این کالا در گرمای ۲۵۸۰ تا ۲۷۵۰ درجه و فشار یک بار (اتمسفر) آب میشود. شکل بلوری آن به شکل مکعب بی رنگ با ته رنگ زرد است. درجه سختی آن به ۳ تا ۴ می رسد. آب به کندی از سطح آهکهای بلوری به درون آن نشست میکند. اگر گرد بلور آهکی را در آب بریزند، پس از چند دقیقه با حالت انفجاری مانندی با ترکیب می شود.
هرگاه گرد آهکی را در گرمای ۱۴۰۰ تا ۱۵۰۰ درجه نگاه دارند، دانه‌های آن به همدیگر می‌‌چسبند و بلور می گردند که کم‌کم دانه‌های بلور شده درشت میشوند. در عین حال این محصول بعنوان یک تنظیم کننده اسیدی یا بازی بودن مواد مورد استفاده قرار میگیرد و در عین حال انواع آهکها بعنوان ضد عفونی کننده در مراکز پرورش دام و طیور مورد استفاده قرار میگیرد.
فرمول شیمیایی
نام دیگر نوع هیدراته این محصول، هیدروکسید کلسیم با فرمول شیمیایی Ca(OH)۲ است.
ضرورت کاربرد
کاربرد این محصول در صنایع مختلف بسیار گستره می باشد بطوریکه از آن در اشکال مختلف آن در صنایع ساختمانی، صنایع محصولات آرایشی و بهداشتی، صنایع آهن و فولاد، صنایع سیمان و حتی در صنایع مواد غذایی استفاده می شود. در ساختمان سازی از کربنات های کلسیم استفاده های مختلفی می شود. سنگ های آهکی جزء کربنات های کلسیم هستند که به صورت سنگ ساختمانی یا به صورت آهک زنده (اکسید کلسیم با فرمول شیمیایی CaO) و آهک شکفته یا آهک هیدراته (با فرمول شیمیایی Ca(OH)۲) به عنوان ماده چسباننده در ملات ها مورد استفاده قرار می گیرند. یکی از مصارف عمده آهک، تهیه ملات های ساختمانی خصوصاً ملات های سیمانی است. مزایای افزودن آهک به ملات های سیمانی به قرار زیر است:
- افزایش قابلیت نگهداری آب در ملات، در نتیجه خمیری شدن و کارآیی بیشتر ملات.
- کاربرد محصول در کاهش نفوذ پذیری در مقابل آب و رطوبت.
- کاهش جمع شدگی ناشی از خشک شدن ملات (انقباض) و ثابت ماندن حجم آن پس از گرفتن و سخت شدن.
- چسبندگی بیشتر ملات به مصالح بنایی.
- انعطاف پذیری بیشتر تحت تنش.
- کاربرد در کاهش شوره زدگی.
- روشن‌تر شدن رنگ ملات (نوع خالص این محصول سفید رنگ است).
این محصول علاوه بر استفاده در ملات‌ها، مصارف وسیعی در صنعت ساختمان و در صنایع دیگر دارد که در ادامه به برخی از آنها اشاره خواهد شد:
- ساخت آجر ماسه آهکی: گیرش و سخت شدن مخلوط آهک و ماسه در کوره بخار بسیار عالی است و محصولی با مقاومت سنگی، ضد آب و بادوام حاصل می شود. از مخلوط های ماسه و آهک برای ساخت بلوک ها، آجر، صفحات کف و دیوار استفاده می شود.
- کاربرد در تثبیت خاک در راه سازی: کاربرد آهک در راه سازی این گونه است که، در زمین هایی که جنس خاک آنها مرغوب نیست، برای راه سازی ابتدا آهک را به صورت دوغاب با خاک مخلوط کرده، سپس به آن آب اضافه می کنند و شفته حاصل را در بستر راه می ریزند. پس از خشک شدن روی آن غلتک کشیده می شود تا متراکم گردد؛ بعد آسفالت را روی آن اجرا میکنند. بدین طریق هم از نفوذ آب های زیرزمینی در بستر راه جلوگیری می شود و هم آب باران در آن نفوذ نمی کند. علاوه بر این تحمل بار فشاری و قدرت بارگذاری در بستر راه افزایش یافته و نیز با کاهش انقباض خطی از ایجاد ترک در سطح راه جلوگیری می شود، زیرا خاک بدون آهک به هنگام رطوبت باد کرده و با خشک شدن ترک می خورد. همچنین با این روش از رشد گیاهان و نفوذ ریشه آنها نیز در جاده ها ممانعت به عمل می آید. جهت تثبیت خاک جاده هایی که آسفالت آنها اجرا شده است، سطح رویه آسفالت را سوراخ کرده و با فشار، دوغاب آهک را در زیر لایه آسفالتی راه تزریق می کنند.
- استفاده از شفته آهکی جایگزین خاکریزی پشت سازه ها (Back fill): متراکم کردن خاکی که اطراف پی ریخته میشود، نیازمند صرف هزینه و زمان زیادی است (هربار ۱۰ تا ۱۵ سانتیمتر خاک ریخته شده و با استفاده از غلتک متراکم می شود.) در این گونه موارد استفاده از شفته آهکی که قبلاً کاملاً شکفته شده، باعث تعدیل زمان اجرا و اقتصادی تر شدن پروژه می گردد. باید توجه داشت که در صورتی که آهک به طور کامل شکفته نشده باشد، به مرور زمان در اثر واکنش با آب باعث ایجاد حرارت و گاهی انفجار و صدمه زدن به سازه های بتنی می شود.
- استفاده از شفته آهک برای پر کردن درز و دوختن لایه های خاک، زمانی که خاکبرداری سازه به صورت قائم باشد.
- کاربرد در ساخت محصولات بتنی: آهک هیدراته (شکفته شده) در تولید محصولات بتن سلولی سبک وزن به کار میرود تا محصولی مقاوم در برابر آب تولید شود. آهک همچنین ساخت محصولات بتنی با لبه دقیق تر را میسر می سازد و باعث کاهش زیان از طریق شکستگی می شود.
- کاربرد در ساخت ایتونگ (Ytong): سنگ آهک با دانه بندی ۰ تا ۹۰ میکرون در تهیه ایتونگ کاربرد دارد. ایتونگ از پودر سیلیس، پودر آهک، سیمان و پودر آلومینیوم تولید می شود و از شبکه های بتنی مختلف تشکیل شده است. ۸۰% آن را منافذ هوا و ۲۰% را مصالح سنگی و سخت تشکیل می دهند. ایتونگ باید طوری ساخته شود که با وجود وزن کم، مقاومت کافی در برابر وزن و فشار اعمال شده را دارا باشد. بلوکی از آن به ابعاد ۶۰۰×۲۵۰ میلیمتر میتواند فشاری در حدود ۹۵ تن را که به صورت یکنواخت بر آن وارد می شود، تحمل نماید. ایتونگ هم به صورت بلوک و هم قطعات مسلح تولید می شود و مزایای آن عبارتند از: عایق حرارتی، غیر قابل احتراق بودن و نصب سریع و آسان. در شرایط فعلی محصول ایتونگ در ایران با نام هبلکس (Heblex) به بازار عرضه می شود.
- از جمله کاربردهای دیگر این کالا می توان به استفاده در ساخت فرآورده های نسوز، شیشه، سرامیک، ماستیک ها، رنگ ها، در کشاورزی به عنوان کود (تنظیم فسفات زمین)، قندسازی، کاغذسازی، مواد پاک کننده، تصفیه آب، صنایع فلزی و… اشاره کرد.
از آنجا که آهک زنده میل ترکیبی شدیدی با فلزات دارد، لذا با فلزات مصرف شده در ساختمان مانند لوله های فلزی آب و شوفاژ و… ترکیب شده و با ایجاد خوردگی در آنها موجب پوسیدگی آنها می شود. بنابراین در کاربرد آهک زنده باید این نکته را مدنظر قرار داد. علاوه بر این آهک زنده میل ترکیبی فراوانی نیز با آب و تشکیل آهک شکفته دارد که در مباحث بعدی به آن اشاره خواهد شد.
تفاوت آهکهای زنده و هیدراته
آهکها بیشتر به دو دسته زنده و هیدراته (آب خورده – مرده) تقسیم بندی می شوند که در ادامه به توضیح هر یک و تفاوت های میان آن ها خواهیم پرداخت.
برای مشخص شدن تفاوت های میان آهکهای زنده و آهکهای هیدراته باید ابتدا تعریف دقیق و مشخصی از آهک زنده و هیدراته ارئه دهیم و سپس با بررسی و مقایسه مشخصات این دو نوع محصول به تفاوت های میان این دو پی ببریم.
آهکهای زنده
آهکهای زنده با فرمول شیمیایی CaO (با نام علمی کلسیم اکسید) یکی از مصالح ساختمانی پر کاربرد در صنعت ساختمان به ویژه در صنایع تولید سیمان می باشد. برای تولید انواع آهکهای زنده، سنگهای آهکی را درون کوره های مخصوص حرارت دهی می کنند تا ناخالصی های موجود در آن جدا گردد. این حرارت دهی مخصوصا برای جداسازی گازکربنیک (دی اکسید کربن CO۲) ار سنگهای آهکی می باشد. چنانچه پخت این محصول به درستی انجام گیرد، در نتیجه این فرایند آهکهای زنده با فرمول شیمیایی CaO حاصل می گردد. آهکهای زنده را با نام های دیگری همچون آهک پخته، آهک کلسینه و آهک آب نخورده نیز می شناسند.
جنس آهکهای مرسوم در بازار (آهکهای زنده) بستگی به جسم های بیگانه (ناخالصی های موجود در سنگهای آهکی) در آن دارد. اگر سنگهای آهکی بیش از ۹۰٪ وزنش کربنات کلسیم داشته باشد، آهکی که از آن پخته شود آهکهای پرمایه و هر گاه کربنات کلسیم کمتر از ۷۵٪ وزنش باشد، آهکی که از آن پخته شود آهکهای کم مایه است.
آهکهای زنده، ماده ای بسیار فعال بوده بطوریکه با آب واکنش شدیدی نشان می دهد و این واکنش با ایجاد گرما همراه خواهد بود؛ به همین علت آهکهای زنده را با نام های آهکهای فعال یا آهکهای اکتیو نیز می شناسند. حرارت ایجاد شده در واکنش انواع آهکهای زنده با آب دارای خاصیت ضدعفونی کننده بوده و از همین رو از محلول دوغاب آهکهای زنده و آب را در گندزدایی دفن زباله، نظافت سالن های دامداری و پرورش طیور و … استفاده می کنند.
کاربرد دیگر نوع زنده در صنایع تولید سیمان می باشد. تولید انواع سیمان به عنوان پرمصرف ترین مصالح ساختمانی وابستگی زیادی به آهکهای زنده دارد و یکی از اجزا و افزودنی های بسیار مهم در تولید سیمان آهکهای هیدراته می باشد که در مراحل اولیه تولید سیمان با نسبت مشخص به آن اضافه می گردد.
آهکهای هیدراته
هرگاه بر روی کلسیم اکسید (آهکهای زنده) آب ریخته شود، بر اثر واکنش با آب، گرما ایجاد میکند که موجب بخار شدن قسمتی از آب میشود. در این عمل، آهک بر اثر جذب آب، متورم شده، سپس به‌صورت گرد سفیدی در می آید که اصطلاحاً آهک مرده یا هیدراته نامیده میشود (زیرا در تماس با آب، دیگر واکنشی از خود نشان نمی‌دهد)، این عمل را شکفته شدن آهک نیز می‌گویند. چنانچه این عملیات در شرایط کنترل شده و طی یک فرآیند مخصوص صورت گیرد، آهکهای هیدراته با فرمول شیمیایی Ca(OH)۲ حاصل می گردد.
آهکهای هیدراته را با نام های دیگری همچون آهکهای آب خورده، آهکهای مرده یا آهکهای شکفته نیز در بازار می شناسند.
آهکهای هیدراته دارای حالت پودری است که این پودر با دانه بندی های مختلف (مش ها گوناگون) با بسته بندی و یا بصورت فله به بازار عرضه می گردد. این محصول از اهمیت ویژه ای در صنایع فولاد سازی، ذوب آهن و صنایع تولید محصولات آرایشی و بهداشتی برخوردار است. در صنایع فولادسازی و ذوب آهن، از آهکهاب هیدراته به عنوان عامل گدازنده استفاده می شود و در صنایع آرایشی بهداشتی نیز برای تولید محصولات بهداشتی و پاک کننده از آهکهای هیدراته با دانه بندی بسیار ریز بهره می گیرند.
از ترکیب آهکهای هیدراته و آب نیز نوعی محلول سفید رنگ تهیه می گردد که آب آهکی نام دارد. از آب آهک تهیه شده با غلطت های مشخص نیز در صنایع موادغذایی و خوراکی استفاده می کنند.
روش های تولید هیدراته (شکفته)
روش های دستی و سنتی تولید هیدراته
روش خشک (تنگ گذاشتن – تولید پودر آهک شکفته)
در این روش سطح زمین را تمیز کرده و مقداری آهک را به ارتفاع ۳۰ سانتیمتر روی زمین پهن می کنند. روی آهک ها آب ریخته و آنها را زیر و رو می کنند تا آب به تمام قسمت های آنها برسد. سپس یک لایه دیگر آهک به ارتفاع ۳۰ سانتیمتر روی لایه اول می ریزند و دوباره روی آنها آب ریخته و زیر و رو می کنند. این کار را تا ارتفاع یک متر ادامه می دهند. در نهایت روی آهک ها را با کاهگل می پوشانند. حرارت ایجاد شده در اثر شکفتن که تا ۴۰۰ درجه سانتیگراد می رسد، در زیر کاهگل محبوس شده و باعث بخار شدن آب اضافی آهک ها میشود. در نتیجه زیر کاهگل به اصطلاح دم می کند و بخار آب با فشار ایجاد شده، پس از چند روز باعث شکفتن کامل آهک زنده و پودر شدن آن می شود. پودر حاصل را سرند کرده و مورد استفاده قرار می دهند.
روش تر (آهک‌شویی – تولید خمیر شکفته)
در این روش از دو حوضچه استفاده می کنند که یکی از آنها در سطح زمین و به ارتفاع ۳۰ سانتیمتر است. دیواره این حوضچه چوبی بوده و کف آن را آجر فرش می کنند. حوضچه دوم در عمق زمین قرار دارد و ارتفاع آن گاهی به ۲ متر هم می رسد . بهتر است که دیواره آن با آجر بدون ملات پوشانده شود تا آهک ریخته شده درون آن با خاک مخلوط نشود. این دو حوضچه توسط یک دریچه با تور سیمی که توسط یک در چوبی بسته می شود، از هم جدا شده اند. کلوخه های ریز شده آهک زنده را در حوضچه اول ریخته، روی آن آب می ریزند و هم می زنند تا به صورت شیر آهک درآید. سپس دریچه را باز می کنند تا کلوخه های بزرگ و نشکفته، هنگام گذشتن از توری در حوضچه اول باقی بمانند. آب شیر آهکی که به حوضچه دوم می ریزد، به مرور زمان تبخیر شده یا جذب زمین می شود و خمیر سفتی بر جای می ماند که به آن خمیر آهک می گویند. هنگامی که در سطح خمیر آهک ترک هایی به عرض ۲ تا ۳ سانتیمتر ایجاد شد، آهک کاملاً شکفته شده و تولید آهک هیدراته بطور کامل انجام گرفته و قابل استفاده است.
این عمل ۶ تا ۸ هفته زمان می برد. در این مدت روی حوضچه دوم را با ماسه می پوشانند تا آهک با گازکربنیک هوا ترکیب نشود.
همان گونه که اشاره شد، آهک شکفته ای که با استفاده از این روش های تولید آهک هیدراته به دست می آید به صورت خمیر آهک (Lime Putty) است. یعنی علاوه بر آبی که به صورت ترکیب شیمیایی در آن وجود دارد، حاوی ۳۰ تا ۴۵ درصد آب آزاد نیز می باشد.
آهک شکفته یا همان آهک هیدراته علاوه بر حالت خمیری می تواند به صورت های دیگری به شرح زیر مصرف شود:
- دوغاب (Lime Slurry): بیشتر از خمیر آهک آب دارد و غلظت آن مانند خامه است. میزان آب آزاد آن ۵۵ تا ۷۳% بوده و در واقع از یک قسمت آب و دو قسمت خمیر آهک ساخته می شود.
- شیرآهک (Milk of Lime): بیشتر از دوغاب آهک آب دارد و غلظت آن مانند شیر است. از۳ تا ۴٫۵ قسمت آب و یک قسمت آهک زنده تهیه می شود. اشکال استفاده از شیرآهک این است که مصرف کننده در محل به رنگ سفید آن اکتفا کرده و اغلب از میزان آهک مخلوط شده در آن بی اطلاع است. بنابراین بهتر است که شیرآهک در کارگاه تهیه شود.
- آب آهک (Lime Water): بیشتر از شیرآهک آب دارد و ذرات جامد آن دیده نمی شود. میزان CaO در آن ۱٫۴ تا ۰٫۵ گرم در لیتر است. میتوان آن را به طریق ته نشینی یا صاف کردن تهیه کرد. آب آهک بیشتر در صنایع شیمیایی نظیر تهیه آمونیاک و استخراج منیزیم از آب دریا کاربرد دارد.
روش های صنعتی تولید هیدراته
استفاده از فشار بخار آب در تولید هیدراته
در این روش کلوخه های ریز آهک زنده را درون یک استوانه فولادی ریخته و بخار آب را با فشار ۳ الی ۴ اتمسفر به درون استوانه در بسته می دمند. بعد از چند ساعت تمام ذرات آهک کاملاً شکفته شده و به صورت پودر در می آیند. برخی از کارخانه ها پودر آهک شکفته حاصل را با سرعت زیاد از طریق لوله باریکی در کلکتور سیلکون تخلیه می کنند که این امر سبب خشک شدن و کوچک شدن اندازه دانه ها تا حدود ۲ میکرون می شود.
استفاده از هیدراتور در تولید هیدراته (مخازن دوار) – Hydrator
این دستگاه از چند استوانه فولادی که به صورت افقی روی هم قرار گرفته اند، تشکیل شده است. کلوخه های ریز آهک زنده یا گرد آن درون استوانه بالایی ریخته می شود. با اضافه شدن آب به آن و چرخش استوانه، آهک به خوبی با آب مخلوط شده و به استوانه پایینی و سپس به استوانه بعدی می ریزد. هنگام خروج آهک از آخرین استوانه، تمام ذرات آن به خوبی شکفته شده اند. با تنظیم مقدار آب ورودی به دستگاه هیدراتور، میتوان از گرد خشک تا دوغاب آهک را به دست آورد. ولی از آنجا که نگهداری آهک تر، مشکل و مستلزم سیلوهای خاص است، لذا معمولاً در هیدراتورها پودر آهک هیدراته با مش های مختلف تولید می شود.
مراحل و فرآیند تولید و پخت
جهت تولید این محصول، سنگ آن را حرارت میدهند. فرآیند این عمل چنین است:
در این روش، سنگ خام را بقدری حرارت میدهند تا فشار داخل آن از فشار محیط بیشتر شده ، از داخل سنگ خارج شود. دمای لازم جهت پختن سنگ خام، بسته به نوع سنگ از متغیر است. این بستگی دمای پخت به نوع سنگ، مربوط است به میزان ناخالصی موجود در سنگ. ناخالصیها بویژه باعث میشوند که آهک یا نشکفد یا دیر شکفته شود. با توجه به این نکته ضروری است که پختن آهک ،یک عمل فیزیکی است که صرفا” را از سنگ خارج میکنند.
درجه حرارت پخت به عامل دیگری نیز وابسته است که آن عامل دوم، فشار اتمسفر میباشد. هر چه فشار اتمسفر بیشتر باشد، دمای پخت بالاتری می‌طلبد. سنگ خام در فشار یک اتمسفر، در دمای تجزیه میشود. از حرارت دادن ۱۰۰Kg سنگ آهک خالص، ۵۶KG آهک خالص یا زنده (CaO) بدست می‌آید. توجه به این نکته ضروری است که از آنجا که هنگام حرارت دادن سنگهای آهک، ۱۰ تا ۲۰ درصد حجم این سنگها کم میشود، چیدن آنها در کوره دقت خاصی می‌طلبد تا در هنگام پخت سنگها نریزند.
آهک را از حرارت دادن سنگ ohlبدست می‌آورند. سنگ آهک انواع مختلفی دارد. این سنگها یا بصورت رسوبی و غیر بلوری است (بدون کریستال) و یا ناشی از ته نشین شدن پوسته‌های جانوران دریایی مثل مرجانهاست که البته اکثراً دارای فسیلند؛ مانند سنگهای آهکی آراگونیت و تِراوِرتَن که در چشمه‌های اطراف کوههای آتش فشانی رسوب میکنند. اگر آب گرم باشد آراگونیت و اگر آب سرد باشد، تراورتن حاصل میشود. با وجودی که تراورتن برای تولید آهک استفاده میشود ، اما بیش از آن ،در نما بکار میرود. نماکاران این سنگ را برش داده، بصورت ورقه‌های نازک در می‌آورند.
کوره آهک‌پزی
در کشورهای مختلف از زمان های قدیم تا کنون انواع مختلف کوره آهک پزی وجود داشته است که تعداد آنها به حدود ۵۰ نوع می رسد. ولی تعدادی از این کوره ها متداول ترند که در ادامه بررسی خواهند شد.
کوره تنوره‌ای (چاهی)
این کوره قدیمیترین کوره آهک پزی محسوب می شود. در کوره تنوره ای سنگ آهک و آتش ثابت هستند بنابراین دما در همه جای کوره یکسان نیست و برخی از سنگ آهک ها نپخته باقی می مانند و برخی دیگر می سوزند و در نهایت آهک به دست آمده یکنواخت نخواهد بود. از این روش هنوز در روستاهای کشور استفاده می شود.
کوره حلقه‌ای (هوفمان) – Annular Kiln
این کوره مانند کوره آجرپزی است که در آن سنگ آهک ثابت و آتش متحرک است. سنگ آهک ها طوری چیده میشوند که اطراف آنها فضاهای خالی جهت نفوذ آتش وجود داشته باشد و حرارت به همه سنگ ها برسد. جنس آهک به دست آمده از این کوره آهک پزی مرغوبتر از کوره تنوره ای است.
کوره ایستاده (قائم) – Shaft Kiln
این کوره از یک استوانه قائم فولادی تشکیل شده که جداره داخلی آن با آجر نسوز پوشانده می شود. سنگ آهک های خرد شده ۱۵ الی ۲۰ سانتیمتری (خرد کردن سنگ، سطح حرارت گیر آن را افزایش می دهد) را با تسمه نقاله به بالای کوره برده و داخل آن می ریزند. در این کوره نمیتوان از خرده سنگ های خیلی کوچک استفاده کرد زیرا باعث خفگی کوره می شود. خرده سنگها هنگام سقوط گرم شده و در پایین کوره به مدت ۳۰ ساعت پخته می شوند، سپس از انتهای کوره خارج شده و خنک می گردند. حرارت در این نوع کوره قابل کنترل است در نتیجه محصول آن یکنواخت و مرغوب خواهد بود. این روش بیشتر برای تهیه آهک مورد نیاز کارخانه های قندسازی که به CO۲ کوره نیز نیاز دارند و کارخانه های ساخت آجر ماسه آهکی به کار می رود. اگر آهک به مقدار زیاد مورد نیاز باشد، از کوره افقی گردنده (دوار) یا کوره حلقه ای استفاده می کنند.
کوره افقی گردنده (دوار) – Rotary Kiln
این کوره رایج ترین نوع کوره آهک پزی می باشد که عملکرد آن شبیه کوره های سیمان پزی ولی با حرارت کمتر است. کوره افقی گردنده از یک استوانه افقی فولادی تشکیل شده که جداره داخلی آن با آجر نسوز پوشانده شده است.
این استوانه حول محور افقی خود می چرخد تا خرده سنگ های وارد شده از ابتدای آن، کاملاً در داخل کوره گرم شوند. شیب ملایم کوره (۳ تا ۵%) خرده سنگ های پخته شده را به سمت جلو هدایت می کند تا در انتهای کوره خنک شوند. در این روش، بر خلاف کوره ایستاده، میتوان از خرده سنگ های خیلی کوچک و یا حتی گرد سنگ آهک نیز استفاده کرد تا در نهایت گرد آهک زنده به دست آید.
گنجایش و راندمان کوره آهک پزی افقی گردنده از سه کوره قبل بیشتر است و از آن در صنایع ساخت مس و فولاد که نیاز به گرد آهک دارند و نیز جهت تهیه آهک مرغوب برای مصارف صنعتی و ساختمانی با درجه خلوص بالا، استفاده میکنند.
عکس
تصویر روبرو مربوط به پودر آهک هیدراته میباشد.
انواع
در استاندارد، انواع مختلفی از آهک تعریف شده است. استاندارد شماره ۲۷ ایران مشخصات و تعاریف انواع آهک را ارائه میکند. در این استاندارد ، انواع آهک بصورت زیر میباشد:
۱- آهک زنده یا هوایی (چاق)
به انگلیسی: Air-slaked Lime
اگر در ساخت و فرآیند تولید آهک زنده از سنگ آهک تقریباً خالص استفاده شده باشد، این آهک پس از شکفتن (هیدراته شدن) مجدداً به آرامی CO۲ هوا را جذب کرده و سخت می شود و دوباره به سنگ آهک تبدیل می گردد. چنین آهکی را آهک هوایی می گویند.
CO۲ + H۲O >>> H۲CO۳
Ca(OH)۲ + H۲CO۳ >>> CaCO۳ + ۲H۲O
فرآیند سخت شدن ملات های آهکی نیز به همین صورت است. ملات های آهکی ملات های آبی هستند ولی برای سخت شدن باید در مجاورت هوا نیز باشند تا بتوانند گاز CO۲ را از هوا جذب کنند. از آنجا که در واکنش بالا، دو مولکول آب نیز حاصل می شود، این دو مولکول میتوانند آب مورد نیاز جهت سخت شدن آهک را فراهم کنند. ولی با توجه به اینکه احتمال جذب شدن این آب به خاک و یا تبخیر آن زیاد است، لذا بهتر است که محیط ملات های آهکی جهت سخت شدن مرطوب باشد.
یکی از معایب آهک هوایی این است که هنگام استفاده از آن در ملات ها، به علت عدم نفوذ CO۲ کافی به لایه های زیرین ملات،سطح رویی ملات سختتر از لایه های زیرین آن میشود. به همین علت آهک هوایی را به صورت خالص برای پی سازی و نقاط مرطوب استفاده نمی کنند. آهک هوایی که در ساختمان به کار می رود (هم در ساخت ملات های آهکی و هم در ساخت آجر ماسه آهکی) به صورت مخلوط با ماسه یا ماسه و خاک می باشد. استفاده از ماسه و خاک ضمن جلوگیری از کاهش حجم آهک هنگام گرفتن و سخت شدن، با ایجاد هیدروسیلیکات کلسیم که بسیار سخت است، از ترک خوردن آهک نیز جلوگیری می کند و باعث گیرش سریع آن می شود.
آهکی است پرمایه که ۹۵ تا ۱۰۰ درصد CaO دارد. اگر این آهک در معرض آب قرار بگیرد، بسرعت آب جذب کرده ، می‌شکفد و تولید حرارت زیادی میکند. افزایش حجم این آهک نیز زیاد است . در هوا گیرش حاصل میکند وبه همین دلیل آهک هوایی نیز نامیده میشود.
آهک زنده میل ترکیبی شدیدی با فلزات دارد، از اینرو با فلزات مصرف شده در ساختمان مانند لوله‌های آب و لوله‌های شوفاژ ترکیب شده و در آنها خوردگی ایجاد کرده و موجب پوسیدگی میشود. به همین علت رفته رفته از میزان مصرف آهک در ساختمان کاسته شده و با توسعه کارخانه‌های سیمان پزی در ایران و سراسر دنیا رفته رفته سیمان جای آهک را در صنعت ساختمان سازی گرفته به طوری که امروزه در کمتر ساختمانی از آهک به عنوان ملات استفاده میشود.
۲- آهک منیزی یا دولومیتی
آهکی است با بیش از ۲۰% اکسید منیزیم. این آهک به آهستگی شکفته میشود و ازدیاد حجمش به نوع سنگ آهک بستگی دارد. در هوا گیرش حاصل کرده ، سخت میشود.
۳- آهک آبی
دارای ۶۵ تا ۷۵ درصد CaO است که بقیه حجم آنرا خاک رس تشکیل می‌دهد. آهسته شکفته میشود و افزایش حجم کمی دارد. این آهک در زیر آب گیرش حاصل میکند و سخت میشود.
۴- آهک نیمه آبی
دارای ۷۵ تا ۸۵ درصد CaO و مابقی، خاک رس است . شکفتن آن آهسته و افزایش حجمش اندک است. مانند آهک آبی در زیر آب گیرش حاصل کرده ، سخت میشود. مقاومت آن از مقاومت آهک آبی کمتر است.
۵- آهک شکفته یا هیدراته
از ترکیب آب با CaO بدست می‌آید که این آهک به آهک کشته نیز معروف است.
ساخت و عمل آوردن شفته
شفته آهکی را باید با دوغاب آهک تهیه نمود. ساختن شفته آهکی با خمیر آهک یا گرد آهک شکفته و مخلوط نمودن آن با خاک به منظور دستیابی به شفته آهکی مرغوب مجاز نمی باشد. مصرف دوغاب آهک باعث می شود که دوغاب به راحتی دور دانه های خاک را اندود نموده و واکنشی یکنواخت میاندانه های رس و دوغاب پدید آید . نتیجه این امر گیرش سریع شفته آهکی است که تاب نهایی شفته آهکی را بالا خواهد برد . میزان آب شفته آهکی بستگی به جنس و دانه بندی خاک مورد مصرف داشته ودر هر محل، باید میزان آب شفته های خمیری، سفت یا شل را با روش سعی و خطا و آزمایش و زیر نظردستگاه نظارت تعیین نمود.
شفته آهکی که با دوغاب ساخته و خوب عمل آوری شده باشد، دارای مقاومت ۷ روزه معادل ۵ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع و تاب ۲۸ روزه حدوداً ۱۰ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع خواهد بود که این مقاومت برای بستر پی ساختمان یا راه کاملاً مناسب م یباشد.
شفته آهکی در هوای گرم زودتر گرفته و سخت می شود. از این رو شفته آهکی برای مناطق گرم مناسب تر از مناطق سردسیر است.
کمیت و کیفیت مصالح مصرفی شامل آهک و خاک، میزان آهک با توجه به خاک محل مصرف از نظر کیفیت و دانه بندی و نحوه عمل آوردن، باید در مشخصات فنی خصوصی ذکر گردد . پیمانکار موظف است تدابیر لازم را برای تهیه مصالح، ساخت و پروردن صحیح شفته آهکی زیر نظر دستگاه نظارت به عمل آورد. رعایت نکات زیر به هنگام ساخت و اجرا الزامی است:
الف: قبل از شفته ریزی باید محل گودبرداریها و خاکبرداریها با توجه به دستورات دستگاه نظارت و مشخصات فنی خصوصی آماده شود. شفته ریزی باید بعد از کنترل ابعاد و رقوم، با اجازه دستگاه نظارت انجام شود.
ب: برای ساخت و عمل آوردن شفته باید در محل کار، مکا نهای مناسبی با تأیید دستگاه نظارت برای اختلاط دوغاب آهک و خاک فراهم شود. آهک باید در محلهای مناسب و دور از اثرات عوامل جوی، دپو و به هنگام مصرف به محل ساخت حمل گردد.
شکفتن
مطابق فرمولی که در بخش آهک شکفته بیان شد، آهک زنده در مجاورت آب، تولید آهک هیدراته بعلاوه ۲۷۵ گرما میکند. از نظر تئوری، جهت شکفتن آهک حدود ۳۲% وزنش آب لازم است. ولی در عمل بین دو تا سه برابر این مقدار آب مصرف میشود که این میزان متغیر آب ، بستگی به نوع سنگ آهک و حرارت پخت آن دارد. دلیل این مسأله نیز تبخیر قسمتی از آب میباشد. مطلب دیگر آنکه هرچه اندازه دانه‌های آهک کوچکتر یا دمای پخت زیادتر باشد، آهک زودتر شکفته میشود. برای تبدیل CaO به آهک شکفته، سه روش وجود دارد:
- تر
- خشک
- تحت فشار
روش تر
در روش تر آهک را در ظرفهایی چوبی با ارتفاع نه چندان زیاد قرار میدهند و داخل آن آب می‌ریزند تا شیر آهک حاصل شود. سپس شیر آهک را داخل گودالی با سطح مقطع ۱۰ تا ۱۲ متر مربع و عمقی اندک می‌ریزند. در آنجا شیر آهک بتدریج آب خود را از دست می‌دهد و خمیر آهک باقی می‌ماند که مصارف ساختمانی دارد. در کشورهای هندوستان و چین از همین روش جهت تهیه آهک در کارگاه استفاده میشود.
روش خشک
در ایران، بدست آوردن آهک در کارگاه از روش خشک استفاده میکنند؛ ولی نه بصورت مطلوب. بلکه بگونه‌ای که آهک بخوبی شکفته نمی‌شود. صحیحترین روش خشک چنین است. روی سطحی حدود ۳۰ تا ۴۰ سانتیمتر آهک ریخته، آنرا با مقدار مناسب آب مرطوب می‌کنیم. مجدداً ۳۰ سانتیمتر دیگر آهک ریخته، آنرا مرطوب می‌کنیم و در نهایت برای مرتبه سوم، حدود۳۰ سانتیمتر دیگر آهک می‌ریزیم و بعد مجموعه را با عایق مناسب می‌پوشانیم. علت بکاربردن عایق آنست که از هدر رفتن حرارت تولید شده جلوگیری کنیم و از آن در جهت بهتر شکفته شدن آهک استفاده نماییم. علت آنکه روش خشک در کارگاههای داخلی بخوبی انجام نمی‌شود، عدم استفاده از عایق مناسب است. این امر سبب میشود که درصد زیادی از آهک نشکفد و بصورت کلوخه باقی بماند. به این کلوخه‌ها اصطلاحاًً نخاله گویند. آهک شکفته را پس از دو روز سرند میکنند و کلوخها را بجای قلوه سنگ در زیرسازی کف حیات بکار می‌برند؛ بدون توجه به این نکته که آهک در زیر پوشش کف ، کم کم شکفته شده، موزائیکها را بلند میکند. این نحوه شکفتن آهک که باعث ایجاد کلوخه و سایر معضلات میشود، هزینه اجرای طرح را نیز افزایش می‌دهد. در روش خشک جهت شکفتن هر لایه، مدتی در حدود سه تا چهار ساعت زمان لازم است و بطور کلی بهتر است لایه‌های آهک ریخته شده حداقل یک روز بحال خود بماند.
روش تحت فشار
در کارخانه‌های صنعتی، جهت تولید آهک از روش تحت فشار استفاده میشود . بدینصورت که آهک را در واگنهای مخصوصی می‌ریزند و واگنها داخل دستگاه Auto Clave میشوند و داخل دستگاه از دو طرف مسدود میشود. آهک در این دستگاه تحت دمای زیاد و فشار بالا در عرض دو تا سه ساعت می‌شکفد.
ویژگیهای فیزیکی
آهک در هنگام شکفتن ، ۲۷۵ گرما آزاد کرده، حجمش زیاد میشود. این افزایش حجم، به مقدار درصد CaO موجود در آن بستگی دارد. (هر چه مقدار CaO بیشتر باشد ، افزایش حجم نیز بیشتر است.) آهک پرمایه ۲تا ۵/۳ برابر و آهکهای با درصد کمتر ، ۲۵/۱ تا ۲ برابر افزایش حجم دارند. وزن مخصوص آهک شکفته ، ۲/۲ میباشد.(جهت مقایسه یادآوری میشود که این عدد برای سیمان ۱۵/۳ است.) وزن فضایی (وزن حجمی) خمیر مرطوب، ۴/۱ و برای خمیر خشک ، حدود۷/۰ تن بر متر مکعب است. ریزی دانه های آهک باید همواره کمتر از mm2/0 باشد و البته این مقدار گاهی به mm002/0 نیز می‌رسد.
سخت شدن
جهت سخت شدن، سه روش وجود دارد که به شرایط سخت شدن بستگی دارد . در اینجا بشرح این روشها می‌پردازیم.
۱- سخت شدن کربناتی
اولین روش، سخت شدن کربناتی است. در این نوع سخت شدن، دو واکنش بطور همزمان انجام میشود. یکی آنکه آبی که بصورت مکانیکی با CaO مخلوط شده تبخیر میشود و بلورهای باقی می‌ماند. دیگر آنکه آهک هیدراته با جذب دی‌اکسید کربن و آب ، کربنات کلسیم و آب تولید میکند:
در این واکنش، ذرات کوچک به یکدیگر چسبیده ، دور ذرات ماسه را میگیرد و تولید کربنات کلسیم میکند که این امر در مجاورت رطوبت تسریعد پیدا میکند . یکی از معایب این روش آنست که هر چه پوسته بیشتر به تبدیل شود ، نفوذ به قسمتهای درونی بیشتر است و شکل گیری کامل مقاومت ذرات درونی چندین سال بطول می‌انجامد.
۲- سخت شدن هیدارتی
نوع دوم سخت شدن ، سخت شدن هیدارتی است . در اینجا در نتیجه یک تبدیل تدریجی همزمان با واکنش با آب ، پودر آهک شکفته شده ، به جسمی سخت تبدیل میشود.
در مرحله ابتدایی، آهک نشکفته در آب حل میشود تا محلول اشباه شده‌ای بوجود آید. ذرات درشت آهک از محلول جدا میشود و هیدروژل (ژل آبی: هیدروکسید کلسیم) تشکیل می‌دهد. این امر سبب افزایش مقاومت می‌گردد. هیدروژل تولید شده در مرحله سخت شدن ، مقدار زیادی آب در خود نگاه می‌دارد و چسبندگی قابل توجهی ندارد. کربناته شدن بعدی، باعث بهبود مقاومت میشود.
تذکر :از این دو نوع سخت شدن کمتر استفاده میشود. امروزه بیشتر از سخت شدن نوع سوم استفاده میکنند.
۳- سخت شدن هیدروسیلیکاتی
مهمترین کاربرد فعلی آهک، تهیه فرآورده‌های ماسه آهکی است که در اثر واکنشهای هیدروسیلیکاتی بوجود می‌آید. آب آهک در دمای عادی با سیلیس ترکیب نمی‌شود. ولی در مخلوط آب آهک و ماسه، در دمای زیاد و تحت فشار، آهک و سیلیس در اثر واکنشهای هیدروسیلیکاتی با یکدیگر ترکیب میشوند و سیلیکاتهای کلسیم را تولید میکنند که همانند بتن ،بسیار سخت و محکم است. از این روش در تهیه آجر در مناطقی که خاک رس ، کم و آهک و سیلیس بوفور یافت میشود استفاده میکنند: آجرهای ماسه آهکی. رنگ این آجرهای رسی ، خاکستری و روشن است . این آجرها جنسی توپر و سنگین دارند. روش تولید اینگونه محصولات چنین است که ۸۸ تا ۹۵ درصد ماسه سیلیسی با ۵ تا ۱۲ درصد گرد آهک زنده (آهک نشکفته) در دستگاه مخلوط کن ریخته میشود و با افزودن حدود ۷ تا ۸ درصد آب، این آهک می‌شکفد. مخلوط حاصل را در قالبهای فلزی می‌ریزند و در دستگاه پرس، تحت فشاری بیش از at150 قرار میدهند. این قطعات تحت فشار شکل می‌گیرند . در مرحله بعد ، برخلاف آجر معمولی، این خشتها را خشک نمی‌کنند. (زیرا بیش از ۷ الی ۸ درصد آب ندارد.) بلکه خشتها روی واگن چیده شده ، وارد دستگاه Auto Clave می‌گردد. Auto Clave شبیه تونلی است بقطر ۲ الی ۳ متر و طول ۱۰ تا ۲۰ متر . خشتها مدت ۸ ساعت در دمای و فشار at10 قرار می‌گیرند. این قطعات، پس از خروج از Auto Clave ،۳۵۰ مقاومت دارند. این میزان مقاومت به چند عامل بستگی دارد:
۱- نسبت مواد خام
اگر مقدار آهک افزایش یابد، تاحد مشخصی (حدود۲۰%) مقاومت آجر حاصل افزایش می‌یابد. اما اگر مقدار آهک از آن حد معین تجاوز نماید، جمع شدگی خشت زیاد شده ، مقاومت کاهش می‌یابد.
۲- کیفیت مخلوط شدن
آب اضافی در مخلوط نیز باعث چسبیدن مواد به قالبها و متلاشی شدن خشتها در Auto Clave می‌گردد.
۳- فشار قالب‌گیری
هر چه فشار پرس بیشتر شود ، مقاومت آجر تولید شده نیز بیشتر خواهد بود. اما این واکنش حدی دارد که اولاً هزینه بالا نرود و ثانیاً دانه‌‌ها خرد نشود.
۴- شرایط دستگاه Auto Clave
درمورد Auto Clave نیز هر چه فشار افزایش یابد ، مقاومت زیاد میشود . ولی اینجا نیز محدوده‌ای خاکم است. چرا که در فشارهای بالای دستگاه، مقاومت قطعه حاصل ثابت می‌ماند.
مقاومت آجرهای ماسه آهکی در برابر سایش کم است. به همین دلیل استفاده از آن برای پوشش کفها و در محلهای جریان دائمی آب توصیه نمی‌شود. اما بعلت نوع قالب‌گیری و دقت در آن ، از ظاهری مطلوب برخوردار بوده ، برای استفاده در نما بسیار زیبا است. جهت نصب این آجرها به مقدار ملات کمتری نیاز است .در ساختمانهای عمومی مثل ادارات ـ که مسأله زیبایی در درجه اول از اهمیت مطرح نیست ـ میتوان از آنها بهره جست بدون آنکه نیاز به پوشش رنگ و … داشته باشند. این آجرها سفیدک نمی زنند ضریب تغییرات آنها کمتر است. با توجه به کلیه مطالب مطرح شده میتوان دریافت که استفاده از این نوع آجرها سبب اقتصادی‌تر شدن طرح می‌گردد. همچنین استفاده از آنها سبب کم شدن فشار بر زمینهای کشاورزی مناطقی مانند ورامین و… میشود.
کاربردهای دیگر
شفته آهکی
شفته آهکی از گذشته‌های دور در صنعت ساختمان جهت پی سازی بکار رفته است. در قدیم جهت احداث بنا، ابتدا محل پیها را می‌کندند. سپس خاک خارج شده را با آهک و لاشه سنگهای بزرگ و آب مخلوط می‌کردند و در پیها می‌ریختند. (به این عمل اصطلاحاًً شفته ریزی گویند.) شفته ریزی مقارن فصل پاییز انجام می‌گرفت و تا پایان بهار بحال خود رها می‌شد. پس از آن، روی آن پی ساختمان می‌ساختند. علت این فاصله زیاد بین شفته‌ریزی و شروع ساختمان، سرعت اندک آهک در فرآیند شکفتن بود.
امروزه با پیدایش صنعت سیمان و تکتولوژی بتن، از شفته ریزی کمتر استفاده میشود. اما هنوز در مناطقی برای تثبیت زمین از شفته آهک استفاده میکنند؛ مانند زیرسازی راه در زمینهای لجنزار. بدلیل همین کاربرد، نحوه صحیح شفته ریزی را شرح می‌دهیم: آهک را در بشکه‌ای از آب حل کرده ، دوغ آب یکنواخت بدست می‌آوریم. خاکی که از پس خارج میشود را با این دوغ‌آب مخلوط می‌کنیم و شفته‌ریزی می‌کنیم. اینگونه مخلوط کردن، محصولی یکنواخت می‌دهد.
برخی خواص شفته آهکی
مقاومت بدست آمده از شفته آهکی در شرایط مرطوب ، حدود ۳۰ در ۲۸ روز است که در مقایسه با سیمان ،کمتر است . این عدد در ۲۷۰ روز به۶۵ و پس از سپری شدن ۳۰ سال به حدود ۸۰ تبدیل میشود. بهترین خاک جهت تهیه شفته آهکی ، خاک دارای شن است. اگر دانه‌بندی خاک ریز باشد ، شفته پس از یک یا دو روز ترک می‌خورد . در اینصورت سطح شفته را با چکشی مخصوص بنام ” تُخماب” که از جنس چوب است می‌کوبند و آنرا غلتک میکنند تا ترکها هم آیند.
شفته آهکی بر فلزات مانند سرب ، روی ، آهن و آلومینیوم اثر کرده ، آنها را در خود حل میکند. پس باید توجه نمود که هنگام شفته ریزی ، در داخل آهک، میلگرد و… قرار نگیرد.
یکی از دلایل ترکیدگی لوله‌های آب، آهک درون ملات است. آهک لوله‌های گالوانیزه را بتدریج سوراخ کرده، می‌ترکاند. در نتیجه باید لوله‌ها را از آهک درون ملات دور نگه داشت. از اینرو همواره سعی بر این است که حتی‌المقدور تأسیسات آبرسانی و گاز رسانی روکار باشد. در ساختمانهای عمومی، لوله‌ها را از داخل کانالهای سرویس عبور میدهند. نکته مهم دیگری که توجه به آن ضروری است آنست که آهک به قیر و گونی صدمه می‌زند. البته هنوز بطور دقیق مشخص نیست که این صدمات بر قیر وارد میشود یا بر گونی . اما درهر صورت، آهک در برابر این پوشش عایق ، نقش تخریبی دارد. بدین جهت در جایی که می‌خواهند قیر و گونی شود، نباید آهک وجود داشته باشد. در ساختمانها برای زیرزمین ، یک پی می‌سازند. جهت جلوگیری از نفوذ رطوبت به داخل زیرزمین ، پی را قیر و گونی میکنند. با توجه به مسأله آهک موجود در ملات، روش صحیح کار چنین است:
درکنار دیوار پی ، یک ردیف آجر ۱۰ سانتیمتری می‌چینند. روی این ردیف آجر را قیر وگونی میکنند و بعد روی پوشش عایق، یک ردیف آجر ۲۰ سانتیمتری (دوردیف آجر ۱۰ سانتیمتری مجاور هم) قرار می دهند . توجه شود که ملات این ردیف آجرها حتماً باید بدون آهک باشد.
ویژگیهای انواع آهکها
- سفید رنگ است.
- از پختن سنگ آهکی در دمای مشخص حاصل می گردد.
- حالت پودری داشته و امکان تولید آن در مش های گوناگون وجود دارد.
- وزن مخصوص آهک زنده ۷۰۰ تا ۱۲۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب می باشد که با توجه به دمای پختن و نوع سنگ آهک تعیین می گردد.
- وزن مولکولی آهک زنده ۵۶٫۰۸ گرم بر مول می باشد.
- وزن مخصوص آهک هیدراته ۴۰۰ تا ۶۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب می باشد که با توجه به دمای پختن و نوع سنگ آهک تعیین می گردد.
- وزن مولکولی آهک هیدراته ۷۴٫۰۹ گرم بر مول می باشد.
- از آهک برای تنظیم میزان اسیدی یا بازی محیط های مختلف استفاده می کنند.
- آهک بعنوان ماده ضدعفونی کننده در مراکز پرورش دام و طیور مورد استفاده قرار می گیرد.
مصارف
- حرارت: زمانی که آب به آهک زنده اضافه شود، در طی فراینده هیدراته شدن از خود انرژی گرمایی آزاد میکند.
- نور: هنگامی که آهک در حدود ۲۴۰۰ درجه سانتیگراد حرارت ببیند نوعی درخشش از خود ایجاد میکند. این تولید نور به نور آهک شهرت دارد و تا قبل از اختراع الکتریسیته کاربرد داشته است.
- سیمان: اکسید کلسیم یکی از ضروری‌ترین اجزاء تولید سیمان میباشد.
- بیو دیزل: در تولید سوخت زیستی بعنوان یک قلیا کاربرد دارد.
- صنایع پتروشیمی: ترکیبی از آهک و فنولفتالین در منابع ذخیره آب پتروشیمی‌ها برای تشخیص pH آب مورد استفاده قرار میگیرد.
- کاغذ سازی: از اکسید کلسیم در صنایع کاغذسازی برای بازیافت هیدروکسید سدیم از کربنات سدیم استفاده میشود.
- گچ: مردمان پیش از تاریخ از گچ پایه آهکی برای ساخت سرپناه استفاده می‌کردند که برخی از سازه‌های آن زمان هنوز پس از ۱۹ قرن پابرجاست.
- صنایع شیمیایی و قدرت: از اکسید کلسیم برای حذف دی اکسید گوگرد از اگزوز در فرایندی معروف به گوگرد زدایی گاز دودکش استفاده میشود.
- مصارف دیگر: نوعی مصرف برای آهک در یکی دو دهه قبل به وجود آمد که هم سرگرم‌کننده بود و هم خطرناک. به دلیل واکنش سریع آهک با اب آهک را در بطری‌های پلاستیکی نوشابه می‌ریختند و با مقداری اب گرم مخلوط می‌کردند بعد از ده دقیقه گاز حاصله از واکنش اب و آهک بطری را فشرده و منفجر می‌کرد (اخطار) این کار را هرگز امتحان نکنید.
آنالیز
آنالیز فیزیکی آهکهای هیدراته
محصول : آهک هیدراته
فرمول شیمیایی : Ca(OH)۲
وزن مولکولی : ۷۴٫۰۹ g/mol
نوع کالا : پودر میکرونیزه
چگالی : ۴۰۰ تا ۶۰۰ kg/m۳
PH شاخص اسیدی/بازی : ۱۱ الی ۱۲٫۵
باقیمانده روی سرند: (با توجه به مش تولیدی می تواند متغیر باشد)
- شماره ۱۰۰ (۱۵۰ میکرون) : حداکثر ۰٫۵%
- شماره ۱۷۰ (۹۰ میکرون) : حداکثر ۱%
- شماره ۲۰۰ (۷۴ میکرون) : حداکثر ۳%
- شماره ۳۲۵ (۴۵ میکرون) : حداکثر ۱۰%
- شماره ۴۰۰ (۳۷ میکرون) : حداکثر ۱۵%
آنالیز شیمیایی آهکهای هیدراته
Ca(OH)۲ : حداقل ۹۰% تا ۹۶%
CaO : حداقل ۶۹٫۷% تا ۷۱٫۲%
CaCO۳ : حداقل ۳% تا ۳%
MgO : کمتر از ۰٫۵%
SiO۲ : کمتر از ۰٫۳%
Al۲O۳ : کمتر از ۰٫۲%
Fe۲O۳ : کمتر از ۰٫۱۵%
P۲O۵ : کمتر از ۰٫۰۲%
MnO : کمتر از ۰٫۰۲%
Na۲O : کمتر از ۰٫۱%
K۲O : کمتر از ۰٫۱%
SO۳ : —
L.O.I : حداقل ۱۹% تا ۲۵%
رطوبت : حداکثر ۰٫۱%
آنالیز فیزیکی آهک های زنده
محصول : آهک زنده میکرونیزه
فرمول شیمیایی : CaO
وزن مولکولی : ۵۶٫۰۸ g/mol
نوع کالا : پودر میکرونیزه
چگالی : ۷۰۰ تا ۱۲۰۰ kg/m۳
PH شاخص اسیدی/بازی : ۱۱ الی ۱۲ در دمای ۲۰ درجه سانتی گراد
باقیمانده روی سرند:
- شماره ۱۰۰ (۱۵۰ میکرون) :
- شماره ۱۷۰ (۹۰ میکرون) :
- شماره ۲۰۰ (۷۴ میکرون) :
- شماره ۳۲۵ (۴۵ میکرون) :
- شماره ۴۰۰ (۳۷ میکرون) :
آنالیز شیمیایی آهک های زنده
CaO : حداقل ۸۵% تا ۹۰%
CaCO۳ : حداقل ۶% تا ۱۰%
CaO free : کمتر از ۱٫۵%
MgO : کمتر از ۱%
SiO۲ : کمتر از ۱%
Al۲O۳ : کمتر از ۰٫۵%
Fe۲O۳ : کمتر از ۰٫۲%
P۲O۵ : کمتر از ۰٫۰۳%
MnO : کمتر از ۰٫۰۲%
Na۲O : کمتر از ۰٫۱%
K۲O : کمتر از ۰٫۱%
SiO۲ + insoluble materials : کمتر از ۱٫۳%
SO۳ : —
L.O.I : حداکثر ۰٫۵%
نگهداری
نگهداری آهک تابع شرایط و قوانین نگهداری انواع مصالح پودری ساختمانی همچون سیمان، گچ، پودر سنگ و … می باشد می باشد. آهک و سایر مصالحی که نام برده شدند در برابر آب خوردگی و رطوبت حساس هستند و از همین رو باید در نگهداری آنها نکات ویژه ای را رعایت نمود. رعایت این نکات بر عهده تولیدکننده آهک، حمل کننده آهک از کارخانه تا محل پروژه و مصرف کننده آهک می باشد که در ادامه به شرح آنها پرداخته خواهد شد.
مهمترین موارد در نگهداری آهک به شرح زیر خواهد بود:
- بسته بندی آهک در کیسه های مرغوب و استاندارد (باید توسط شرکت تولیدکننده آهک انجام بگیرد)
- حمل صحیح با رعایت نکات فنی استاندارد توسط کامیون و تریلی های استاندارد و حفاظت کالا در برابر باران در حین حمل و نقل (باید توسط حمل کننده آهک از کارخانه تا محل پروژه انجام بگیرد)
- پالت بندی بسته های آهک بطوریکه حداکثر ۱۰ کیسه روی هم باشند.
- نگهداری بسته ها در محیط مسقف
- پوشش روی بسته های با پلاستیک ضخیم و ضد آب
- نگهداری کالا در محیط با کمترین رطوبت
- نگهداری کالا در محیط با تهویه مناسب
بطوری کلی می توان گفت شرایطی که در نگهداری از سیمان و گچ مطرح است، در مورد نگهداری آهک نیز صدق میکند. آهک زنده و آهک هیدراته باید دور از اثر آب و دی اکسید کربن هوا و در بسته بندی های ضد آب نگهداری شود. چنانچه آهک مدت زمان طولانی (بیش از ۳ ماه) بدون مصرف باقی بماند، جهت استفاده مجدد، باید آزمایشات تعیین کیفیت روی آن انجام گیرد.
ملات‌های آهکی
ملات ماسه
ماده پرکننده ملات ماسه آهک، ماسه و ماده چسباننده آن آهک است. جهت ساختن ملات ماسه آهک حتماً باید از دوغاب آهک استفاده شده و ماسه نیز سرند شده و به صورت آب خورده با آن مخلوط شود. اضافه کردن آب به مخلوط ماسه و آهک مجاز نمی باشد.
اگر در تهیه این ملات از ماسه کفی (ماسه ای که با خاک مخلوط است و شسته نیست) استفاده شود، ملاتی به مراتب مرغوب تر و دارای چسبندگی بیشتر حاصل می شود. مقدار آهک در ملات نیز معمولاً ۱۰۰ تا ۳۰۰ کیلوگرم در یک متر مکعب ملات خواهد بود.
این ملات معمولاً در آجرچینی و سنگ چینی مورد استفاده قرار می گیرد ولی استفاده از آن در دیوارهای باربر توصیه نمی شود. بهتر است ملات ماسه آهک تا یک هفته خیس و مرطوب نگه داشته شود.
ملات گل
به انگلیسی: Foundation Paste
ملات گل به تنهایی بعد از خشک شدن ترک می خورد و در آب نیز وا می رود ولی با افزودن آهک به خاک و ساخت ملات گل آهک ، این دو مشکل تا حدی برطرف می شوند.
ملات گل آهک در ساختمان های معمولی مصرف فراوان دارد. برای تهیه این ملات ۲۵۰ تا ۳۰۰ کیلوگرم دوغاب آهک را در یک متر مکعب خاک رس ریخته و با آب مخلوط می کنند. اگر در ساخت این ملات از آهک خشک به جای دوغاب آهک استفاده شود، آب اضافه شده به ملات قبل از تولید دوغاب آهک، دانه های رسی را احاطه می کند و ترکیب ناقصی حاصل می شود.
ملات گل آهک در مقابل نیروهای جانبی مقاومت چندانی ندارد و به همین علت از آن در ساختمان های معمولی جهت آجر چینی و سنگ چینی دیوار و پی استفاده می کنند.
ملات گل آهک پس از مصرف باید ۲ الی ۳ روز در مجاورت رطوبت قرار گیرد تا سخت شود و پس از حدود یک ماه افت لازم در آن به وقوع می پیوندد و مقاومت آن به حدی می رسد که قابل بارگذاری است. توجه به این نکته لازم است که از کلیه ملات هایی که دارای آهک هستند، در کنار فلزات استفاده نشود زیرا باعث خوردگی در فلزات می شوند.
ملات گچ
ملات گچ و آهک چیست و این ملات چگونه تهیه می شود؟
با اضافه کردن گرد آهک (توجه داشته باشید که این آهک باید از نوع آهک شکفته باشد) یا دوغاب آهک به گچ ساختمانی، ملات گچ و آهک ساخته میشود که در برابر رطوبت مقاوم است.
در ساخت این ملات میزان گرد آهک شکفته اضافه شده باید تقریباً بیشتر از دو برابر میزان گچ موجود در ملات باشد تا ملات به درصد عایق بودن مناسبی برسد.
از این ترکیب در مناطق با درجه رطوبت بالا، در نماسازی و بعضاً در تزئینات حمام های سنتی استفاده می شده است.
دلیل استفاده از آهک در تهیه این ملات این است که گچ به تنهایی مقاومت چندانی در برابر رطوبت ندارد و پس از مدتی در محیط های مرطوب کیفیت خود را از دست داده و تخریب می شود. اما اضافه کردن آهک به این ملات باعث می گردد که پس از مدتی، آهک با جذب دی اکسید کربن محیط به سنگ کربنات کلسیم تبدیل شود که هم سختی زیادی دارد و هم تا حدودی زیادی در برابر صدا و رطوبت خواص عایق از خود نشان می دهد.
آهکی که در کارهای ساختمانی برای تهیه ملات گچ و آهک مطرح می شود CaO می باشد که از پختن سنگ آهک با کربنات کلسیم به فرمول CaCO۳ به دست می آید. سنگ آهک خالص بی رنگ بلوری با درجه سختی ۳ است.
طبقه بندی ملات‌ها
آهک ها بسته به میزان نا خالصی که مقاومت متفاوتی از خود بروز می دهند، ملات های آهکی در طبقه بندی زیر قرار می گیرند:
آهکهای هوایی (چاق)
این نوع آهک ها در حین تبدیل شدن به کربنات به آهستگی سخت می شوند، قریب به ۸۵ تا ۱۰۰ درصد Cao همراه دارد و خیلی زود شکفته می گردند و در طی این مدت حرارت زیادی از خود بروز می دهند.
آهکهای نیمه آبی (لاغر)
آهک هایی اند که دارای کمی ناخالصی رسمی می باشند ۷۵ تا ۸۵ درصد آهک به همراه دارند در زیر آب هم سخت می شوند. شکفته شدن آن ها به آهستگی انجام شده و مقاومتی بیش از آهک های هوایی دارند. آهک های آلی از پختن سنگ های آهکی رس دار و نرم کردن آن به دست می آید. ۶۵ تا ۷۵ درصد آهک Cao دارد و همچون سیمان درون آب سخت می شود ولی سرعت شکفتن و ازدیاد حجم بسیار اندکی دارد.
ساخت و تهیه ملات
ملات گچ به خودی خود بیشتر در مناطق خشک مناسب است و آن را نمی توان در مناطقی که رطوبت نسبی هوا از ۶۰% بیشتر می باشد مصرف کرد. برای این نواحی ملات گچ و آهک مناسب تر است. به همین خاطر جهت تهیه این نوع ملات و کندگیر کردن آن با افزودن سه پیمانه خمیر آهک به یک پیمانه گچ یا دو قسمت سوزن وزنی گرد آهک شکفته به یک قسمت گچ آن را با یکدیگر مخلوط کرده و با اضافه کردن آب، ملاتی کندگیر تهیه شده که برای قشر بیرون مناسب بوده و برای مناطق مربوط ملات گچ و آهک با ترکیب بالا مناسب تر است. زیرا پس از مدتی که از مصرف آن گذشت آهک با گرفتن گاز کربن از هوا به سنگ آهک تبدیل شده که جسمی تخت در برابر آب و بخار پایدار است.
سخت شدن
ملات آهک ملاتی است هوازی، یعنی برای سخت شدن احتیاج به هوا دارد. بدین طریق که هیدرات کلسیم در مجاورت آب و هوا co2 هوا را گرفته و دوباره به سنگ آهک تبدیل می شود و طرز عمل بدین گونه است که ابتداco2 و آب به اسید کربنیک که یک اسید ناپایدار است تبدیل شده و اسید کزبنیک یا هیدرات کلسیم به کربنات اسید تبدیل می شود.
روش های مخلوط کردن مصالح
در خصوص نحوه تعیین نسبت های اختلاط، دو روش تجویزی و طراحی شده در نظر گرفته شده است. در روش« طراحی شده» ملات بر اساس الزامات و نیاز های مشتری، طراحی می شود. در روش تجویزی که عموما ملات های خش، به این روش عرضه می شوند، تولید کننده، انواع مختلفی از ملات را برای کاربرد های مشخص و با مشخصات مختلف تولید می نمایند و مصرف کننده، بر اساس نیاز الزامات مورد نیاز، نسبت به انتخاب ملات مورد نظر اقدام می نماید.
از نظر روش تولید به دو دسته اصلی تقسیم می شوند، تولید کننده انواع مختلفی از ملات را برای کاربرد های مشخص و با مشخصات مختلف تولید می نماید.
از تولید ملات های خشک پیش تولید و بسته بندی شده، علاوه بر اقفزایش تولید و سرعت اجراء سبب افزایش کیفیت، تنوع در محصولات و امکان کنترل کیفت نیز می شود.
ساخت ملات گچ و ماسه
در ملات گچ و ماسه معمولا ماسه بادی ای که در سواحل دریا و یا رودخانه ای ریزدانه فراوان است استفاده کرد. انواع ماسه ریز دانه و دانه بندی آن ها در استاندارد ۳۰۱ ایران آمده است. درشت ترین دانه در ماسه برای این نوع ملات، ۲ میلیمتر ذکر گردیده است.
برای ساختن ملات ها، با وسایل دستی مانند بیل، کمچه، و ماله و حتی دست در روی زمین یا داخل ظروف ملات سازی آهنی (اسلامبولی) یا پلاستیکی و روی تخته ملات به مقادیر کم صورت می گیرد، همچنین ممکن است در ساختن ملات از وسایل مکانیکی استفاده کرد. در پیمانه کردن ماسه، باید به مسئله تغییر حجم ناشی از رطوبت توجه شود.
روکش های گچی از نظر چسبندگی بسار مطلوبند. این روش ها همه سطوح افقی و عمودی به خوبی چسبیده و به سرعت سخت می شوند و این مزیت مهم آن ها نیبت به انواع سیمانی و آهکی است.
ضوابط و دستورالعمل های ایمنی هنگام کار با ملات گچ و آهک
ماسک تنفسی
استفاده از ماسک تنفسی به هنگام الک کردن گچ، آهک، ماسه و تهیه ملات گچ و آهک و همچنین ملات گچ و ماسه، جهت جلوگیری از ناراحتی های تنفسی باید مورد توجه قرار گیرد در ضمن جهت پخش نشدن در هوا باید الک را به آرامی تکان داد تا گرد و غبار کم تری ایجاد نماید.
استفاده از عینک محافظتی
بر روی چشم جلوگیری از گرد و غبار بر روی چشم و آسیب های چشمی می تواند در هنگام الک کردن و یا مخلوط نمودن گچ و آهک و ماسه باشد.
توجهات زیست محیطی
در صنعت ساختمان در هر مرحله، از شروع تا پایان و در شرایط گوناگون باید در کیسه های پنجاه کیلوی در محل اصلی بارگیری شده که حمل آن از ساختمان به بیرون محوطه تا زمان بار گیری و جمع آوری راحت و پاکیزه انجام شود تا بتوان در محل تجمع از ریخت و پاش و آلودگی محیط زیست که بعدا توسط کامیون بارگیری می شود اغز گرد و غبار حاصل از بارگیری جلوگیری و باعث ممزاحمت همسایگان و ساختمان های اطراف نگردد.
۴ دیدگاه. همین الان خارج شوید
[…] در مواد اولیه به حد صفر برسند. برای این منظور از سنگ آهک خالص و خاک کائولن سفید که فاقد اکسیدهای رنگی آهن است، […]
[…] برای آشنایی بیشتر با این کالا و خصوصیات آن می‌توانید مقاله آهک چیست را مطالعه کنید. قیمت آهک با توجه به انواع مختلف این […]
[…] مختلف کانی‌های معدنی موجود در طبیعت، نظیر گرانیک، سنگ آهک، کربنات کلسیم، مرمریت، سنگ آهن و… تولید […]
[…] آهک […]