گروه معماران مهاباد

آجر های نسوز

مقدمه :
آجر سنگي است ساختگي (مصنوعي) كه نوع رسي آن از پختن خشت (گل شكل دادهشده) و نوع ماسه آهكي آن از عمل آوردن خشت ماسه آهكي (كه از فشردن مخلوط همگن ماسه سيليسي و آهك در قالب ساخته مي‌شود) با بخار تحت فشار زياد به دست مي‌آيد، آجرهاي بتني همانند بلوكهاي سيماني تهيه مي‌شوند. آجر رسي عمدتاً از سيليكاتهاي آلومينيوم بوده و آجر ماسه آهكي از سنگدانه‌هاي ريز سيليسي تشكيل شده است كه توسط خميري ازجنس سيليكات كلسيم به همديگر چسبيده‌اند. اين آجر معمولاً به رنگ خاكستري است ولي مي‌توان با افزودن رنگ مناسب آن را به رنگهاي ديگر نيز توليد نمود. آجر به اشكال مكعب مستطيل توپر، سوراخدار، توخالي (مجوف تيغه‌اي و سقفي) و قطعات نازك توليدمي‌شود. از آجر در ساختن ديوارهاي باربر، تيغه‌هاي جدا كننده، سقفهاي تيرچه بلوك،طاق ضربي بين تيرآهنها و نماي خارجي و داخلي ساختمانها بهره‌گيري مي‌شود.

تاريخچه آجر:
آجر از قدیمی ترین مصالح ساختمانی است که قدمت آن بنا به عقیده برخی از باستان شناسان به ده هزار سال پیش می رسد.در ایران بقایای کوره های سفال پزی و آجر پزی در شوش و سیلک کاشان که تاریخ آنها به هزاره چهارم پیش از میلاد می رسد پیدا شده است. همچنین نشانه هایی از تولید و مصرف آجر در هندوستان به دست آمده که حاکی از سابقه شش هزار ساله آجر در آن کشور است واژه آجر بابلی و نام خشتهایی بوده که بر روی آنها منشورها قوانین و نظایر آنها را می نوشتند گمان می رودنخستین بار از پخته شدن خاک دیواره ها و کف اجاق ها به پختن آجر پی برده اند
کوره های آجر پزی ابتدایی بی گمان از مکان هایی تشکیل می شده که در آن لایه های هیزم و خشت متناوبا روی هم چیده می شده است.
فن استفاده از آجر از آسیای غربی به سوی غرب مصر و سپس به روم و به سمت شرق هندوستان و چین رفته است در سده چهارم اروپایی ها شروع به استفاده از آجر کردند ولی پس از مدتی از رونق افتاده و رواج مجدد از سده 12 میلادی بوده که ابتدا از ایتالیا شروع شد.
در ایران باستان ساختمان های بزرگ و زیبایی بنا شده اند که پاره ای از آنها هنوز پا بر جا هستند؛نظیر طاق کسری در غرب ایران قدیم ، آرامگاه شاه اسماعیل سامانی در گنبد کاووس ومسجد اصفهان را که با آجر ساخته اند همچنین پلها و سد های قدیمی مانند پل دختر سدکبار در قم از جمله بناهای قدیمی می باشند.
انواع آجر در ایران قدیم
در ایران هر جا سنگ کم بوده و خاک خوب هم در دسترس بوده است آجر پزی و مصرف آجر معمول شده است اندازه آجر ایلامی حدود 10×38×38 سانیتی متر بوده پختن و مصرف آجر در زمان ساسانیان گسترش یافته و در ساختمان های بزرگ مانند آتشکده ها به کار رفته است اندازه آجر این دوره حدود 44×44×7تا 8 بوده است و بعد های آن 20×20×3 تا4 سانتی مترکاهش یافت .
در فرش کردن کف ساختمان از آجر بزرگتری به نام ختائی به ابعاد 5×25×25 سانتی متر و یا بزرگتر از آن به نام نظامی در ابعاد 40×4×5 سانتی متراستفاده می شده است از انواع دیگر آجر در گذشته آجر قزاقی می باشد که پیش از جنگ جهانی اول روسها آن را تولید می کردند که ابعاد آن 5×10×20 بوده است آشنایی با آجرو مواد اولیه آن آجر نوعی سنگ مصنوعی است که از پختن خشت خام و دگرگونی آن بر اثرگرما به دست می آید خاک آجر مخلوطی است از خاک رس ماسه فلدسپات سنگ آهک سولفات هاسولفورها فسفات ها کانی های آهن منگنز منیزیم سدیم پتاسیم مواد آلی و…

2-1) انطباق با مشخصات و استانداردها
آجرهاي مصرفي در هر پروژه بايد از نظر ويژگيهاي فيزيكي، شيميايي و مكانيكي (مانند ابعاد، رنگ و ديگر مشخصه‌ها) با آنچه در نقشه‌ها،دستور كارها، مشخصات فني خصوصي و ساير مدارك پيمان ذكر شده است منطبق باشد. نمونه آجرهاي مصرفي اعم از پشت كار و نما، توپر و سوراخدار مجوف تيغه‌اي و سقفي، انواعرسي و ماسه آهكي بايد قبلاً به تصويب دستگاه نظارت برسد.
ويژگيهاي فيزيكي،شيميايي و مكانيكي آجرها و روش آزمايش آنها بايد مطابق استانداردهاي ايراني زيرباشد:
ـ استاندارد شماره 7 : آجرهاي رسي (مشتمل بر ويژگيها، نمونه‌برداري وروشهاي آزمايش)
ـ استاندارد شماره 2909 : استاندارد ويژگيها و روشهاي آزمون تيرچه و بلوك سقفي
ـ استاندارد شماره 991 : آجر نسوز جهت طاقهاي قوسي
ـ هراستاندارد ايراني ديگري كه تا زمان انعقاد پيمان در باره آجر تدوين يا تجديد نظرشود

تا زماني كه استاندارد ايراني در پاره‌اي موارد تدوين نشده باشد در درجه اول استانداردهاي ”سازمان بين‌المللي استاندارد ISO “ معتبر خواهد بود و در صورت نبودناستاندارد مذكور به ترتيب استانداردهاي آلماني DIN ، بريتانيايي BS و آمريكايي ASTM ملاك عمل قرار خواهد گرفت.
مراحل ساخت آجر عبارتند از :
کندن و استخراج موادخام
آماده سازی مواد اولیه
قالب گیری
خشک کردن
تخلیه و انبار کردن محصول
انواع کوره های آجر پزی

پس از خشک شدن خشت ها را در کوره می چینند طرزچیدن آنها طوری است که بین آنها فاصله وجود دارد تا گازهای داغ و شعله بتواند ازلای آنها عبور کند کوره های آجر پزی سه نوع هستند:
کوره تنوره ای ، هوفمان وتونلی

قابل ذکر است که کوره های تونلی مدرن ترین کوره های آجر پزی می باشند کهدر آنها سرامیک های ممتاز و صنعتی نیز می پزند ویزگی های آجر آجر خوب باید دربرخورد با آجر دیگر صدای زنگ بدهد صدای زنگ نشانه سلامت توپری و مقاومت و کمی میزان جذب آب آن است آجر خوب باید در آتش سوزی مقاومت کند و خمیری و آب نشود رنگ آجر خوبباید یکنواخت باشد و همچنین باید یکنواخت و سطح آن بدون حفره باشد سختی آجر باید به اندازه ای باشد که با ناخن خط نیفتد.

3-1) ويژگيها و حداقل حدود قابل قبول
1-3-1) آجرهاي رسي
آجرهاي مصرفي در نما بايد مطابق استاندارد ايرانيشماره 7، عاري از معايب ظاهري مانند ترك‌خوردگي، شوره‌زدگي، آلوئك و نظاير آن باشد. طول، عرض و ضخامت آجرهاي ماشيني بايد به ترتيب 2±220 و 1±105 و 1±55 ميليمتر باشد. طول، عرض و ضخامت آجرهاي دستي بايد به ترتيب 4±210 و 3±100 و 2±55 ميليمتر باشد. ضخامت آجرهاي نازك نما در هر دو مورد ماشيني و دستي بايد برابر 1±30 يا 1±40ميليمتر بوده و طول و عرض آنها عيناً مانند آجرهاي ضخيم باشد. لبه آجرها بايدمستقيم و زواياي آنها قائمه و سطوحشان صاف باشد، پيچيدگي در امتداد سطح بزرگ آجرحداكثر 4 ميليمتر و در امتداد سطح متوسط آجر تا 5 ميليمتر مجاز است. وجود يك ترك عميق در سطح متوسط حداكثر تا عمق 40 ميليمتر در آجر پشت كار بلااشكال مي‌باشد. طول شكستگي و دندانه‌اي شدن خطوط و زوايا نيز در آجر پشت كار نبايد از 15 ميليمتر تجاوزكند و تعداد آن در هر آجر نبايد از دو عدد بيشتر باشد. در آجرهاي سوراخدار، سوراخهابايد عمود بر سطح بزرگ آجر و به طور يكنواخت در سطح آن توزيع شده و جمع مساحت آنهابايد بين (25%) تا (40%) سطح آجر باشد. بعد سوراخهاي مربع و قطر سوراخهاي دايره‌ايبايد حداكثر به 26 ميليمتر محدود شود و ضخامت ديوار بين سوراخ و لبه آجر بيش از 15ميليمتر و فاصله بين دو سوراخ بيش از 10 ميليمتر باشد. وزن ويژه هر دو نوع آجرنبايد از 7/1 و وزن فضايي آنها از 3/1 گرم بر سانتيمتر مكعب كمتر شود. حداقل تاب فشاري آجرهاي دستي 80 و ماشيني پر مقاومت 175 و ماشيني متوسط 125 و ماشيني كم مقاومت 85 كيلوگرم بر سانتيمتر مربع استاندارد شده است و تاب فشاري آجرهاي مصرفي نبايد از اين حدود كمتر باشد. ضخامت تيغه‌هاي آجر مجوف ديواري و بلوك سفالي سقفي حداقل 8 و رواداري و ابعاد آنها 4± ميليمتر مي‌باشد. آجرهاي مصرفي بايد در برابريخبندان پايدار بوده و در آزمايش يخزدگي دچار خرابيهاي ظاهري مانند ورقه شدن، ترك خوردن و خرد شدن نشوند. درصد وزني جذب آب 24 ساعته آجرهاي ماشيني نبايد از 16 و درمورد آجرهاي دستي از 20 بيشتر شده و در هر دو نوع آجر از 8 كمتر باشد. آجرهاي توخالي تيغه‌اي و سقفي و قطعات نازك آجري مورد مصرف در نماسازي (به ابعاد تقريبي 20×40×200 يا 20×30×200 ميليمتر يا قطعات نازك آجري نما به ضخامت حدود 20 ميليمتربا نقش چند آجر بندكشي شده) حداقل بايد داراي مشخصات آجرهاي ماشيني با مقاومت متوسط مندرج در استاندارد ايراني شماره 7 باشند.
مصرف آجر غيراستاندارد در صورتي مجازاست كه استفاده از آن در مشخصات و نقشه‌ها پيش‌بيني شده و نمونه آن به تصويب دستگاه نظارت رسيده باشد و دست كم داراي ويژگيهاي زير باشد:
الف: كاملاً پخته و يكنواخت و سخت باشد و در برخورد با آجر ديگر صداي زنگدار ايجاد كند.
ب: تاب فشاري آن دستكم (80%) مقادير مندرج در استاندارد ايراني شماره 7 باشد.
ج: جذب آب آن در حدودمقادير تعيين شده در استاندارد باشد، در غير اين صورت مصرف آن فقط در اجزائي ازساختمان كه در معرض رطوبت قرار نمي‌گيرند مجاز است.
د: آجر مصرفي در نما بايدداراي شكل، نقش و رنگ موردنظر طراح بوده، و رواداري ابعاد آن حداكثر، (30%) بيش ازرواداريهاي مندرج در استاندارد ايراني شماره 7 باشد.
هـ: آجر مورد مصرف دراقليم هاي سرد بايد در برابر يخبندان مقاومت مورد نظر را داشته باشد.
ز: مصرفآجرهاي ترك‌دار، كج و معوج، گود و برجسته كه انحنا، گودي و برجستگي آنها از 5ميليمتر تجاوز نكند مشروط بر اينكه تعداد آنها از (20%) كل آجرها بيشتر نشودبلااشكال است. مصرف آجرهاي نما كه داراي آلوئك يا ترك باشند، تنها در پشت كار مجازخواهد بود. مصرف آجرهاي كهنه درصورتي كه مطابق مشخصات بوده و كاملاً تميز شده باشدمانعي ندارد، ولي بهتر است به همراه آجرهاي نو و در پشت كار از آنها استفاده شود.

2-3-1) آجرهاي نسوز
آجرهاي نسوز مورد مصرف در ساختمان معمولاً ازخاكهاي نسوز تهيه مي‌شوند. اين آجرها علاوه بر دارا بودن مشخصات آجرهاي معمولي بايدگرماي 1580 درجه سلسيوس را بدون آنكه خميري شوند و از شكل بيفتند، تحمل كنند. مقاومت آجر نسوز دست كم بايد 16 مگاپاسكال (حدود 160 كيلوگرم بر سانتيمتر مربع) باشد.
آجرهاي نسوز مصرفي در كارهاي تأسيساتي مانند ديگهاي آب گرم و بخار، تابعشرايط ويژة مربوط به خود خواهند بود.
آجرهای نسوز در واقع نوعی چینی هستند که از خاکهای نسوزتهیه می‌شود. چینی ، نوعی سرامیک مرغوب است که دارای ساختاری ظریف تر و متراکم تر از سفال است. دمای پخت آجرهای نسوز ،حدود 1500 درجه سانتی‌گراد می‌باشد.
از آجرهای نسوز بدلیل مقاومت حرارتی بالا ، در پوشش درونی کوره‌های صنعتی استفاده می‌شود. آجرهای نسوز انواع مختلفی دارد. باتوجه به نوع مادهاستفاده شده در ترکیبات آنها ، گستره‌های مختلفی را تحمل می‌کنند. تا دهه 1960 ازکربن و خاک نسوز برایپوشش کوره‌ها استفاده می‌شد، اما امروزه با ساخت انواع آجرهای نسوز از آنها در پوشش داخلی کوره استفاده می‌شود.

آجرهای سیلیسی
قسمت عمده این آجرها را خاک‌های سیلیسی که بهکوارتزیتمعروف است تشکیل می‌دهد. کوارتزیت شامل 95% SiO2 و به مقدار جزئی Al2O3 ، Fe2O3 ، TiO2 ، K2O و Na2O می‌باشد. از این آجرها در گذشته برای پوشش جدار درونی کوره‌های فولادسازی استفاده می‌شد.
ولی بدلیل رسانایی گرمایی زیاد در نفوذناپذیری درمقابل گازها ، امروزه بیشتر برای پوشش جداره درونی کوره‌های تولیدخمیرشیشه درکارخانه‌هایشیشه سازی ،کوره‌های کک سازی گازسوز و کوره‌های سرامیک سازی استفاده می‌شود.

آجرهای آلومینیومی
این آجرها ، دارای درصد بالایی ازآلومین ( Al2O3)می‌باشند. آنها را از مخلوط کائولن ، بوکسیت وکروندوم که بیش ار 70% آلومین دارد، تهیه می‌کنند دمای پخت این آجرها در حدود 1200تا 1800 درجه سانتی‌گراد می‌باشد. آجرهای نسوز آلومینیومی برای پوشش جداره درونی کوره‌های ذوب فولاد مصرف می‌شوند.
در مقابل مواد قلیایی مقاومند، بنابراین از آنها برای پوشش جداره درونی کوره‌های سیمان سازی وشیشه‌سازی هم استفاده می‌شود.

آجرهای نسوز قلیایی
این آجرها شامل اکسید منیزیم (MgO) و SiO2 به فرمول 2MgO SiO2 می‌باشند. برای تهیه اکسید منیزیم ، کربنات منیزیم طبیعی (ماگنزیت) یا دولومیت را در دمای بین 550 درجه سانتی‌گراد تا 1800درجهسانتی‌گراد حرارت می‌دهند. اضافه کردن مقداری Cr2O3 ( اکسیدکروم III ) یا Fe2O3 ( اکسید آهن III ) به مخلوط MgO و SiO2 باعث افزایش مقاومت گرمایی آجرهای نسوز قلیایی می‌شود.
ازاین آجرها برای پوشش جدار درونی کوره‌های باز در فولادسازی ، کوره‌های دوار درکارخانه‌های سیمان سازی و در قسمتهای بالایکوره‌های ذوب شیشه و صنایع فلزات غیرآهنی ،استفاده می‌شود

آجرهای نسوز ویژه آجر زیرکونیوم
این آجر از سولفات زیرکونیوم طبیعی با افزودن مقدار کمی آلومین به کوارتز تهیه می‌شود. بیشترین کاربرد آن در ساختن کوره ذوب آلومینیوم ،کوره مخزن شیشه مذاب و کوره‌های دارای دمای بالا می‌باشد. همچنین از ذوب سولفات زیرکونیوم باآهک ناخالصی آن به همراه سیلیکات کلسیم جدا می‌شود و می‌توان ZrO2 (اکسید زیرکونیوم) خالص بدست آورد. با افزودن مقدار 5 درصد وزنی از MgO یا CaO ، بلورهای مکعبی آن تشکیل می‌شود.
ZrO2 مقاومت گرمایی بالایی دارد، بهمین دلیل از آن درساختن بوته‌های ذوب فلز در صنایع ذوب فولاد و درراکتورهای اتمی به عنوان بازتاب دهتده نوترون استفاده می‌شود.

آجر اکسید کروم - کوروندوم
این آجرها دارای 5 تا 10 درصد اکسید کروم I , II و 90 تا 95 اکسید آلومینیوم (Al2O3) هستند و در مقابلمواد قلیایی مقاوم هستند. از این نوع آجر برای ساختن بخش درونی کوره بلند ذوب آهن استفاده می‌شود.
آجرهای اکسید کروم
دارای 95 درصد Cr2O3 می‌باشد. برای تهیه آن از Cr2O3 سنتزی استفاده می‌شود. این نوع آجر درساختن کوره ذوب خمیر شیشه مخزن در صنعت شیشه‌سازی مصرف دارد.