بخشی از مقاله
آهك:
آهك از مهمترين مصالح كلسيم دار است كه در ساختمان به شكلهاي گوناگون مورد استفاده قرار مي گيرد. ممكن است بشر هم زمان پيدايش آتش به آهك دسترسي پيدا كرده باشد.
بدين طريق كه انسانهاي اوليه از سنگ اهك براي ساختن اجاقهاي خود استفاده مي كردند، و اين سنگ در مجاورت آتش پخته شده و در اثر بارندگي شكفته شده و هيدراته گشته و موجب بهم چسبانيدن قطعات سنگي مجاور خود گرديده است. مصرف آهك در جهان مخصوصاً در ايران سابقه چند هزار ساله دارد. در ساختمانهايي كه از عهد باستان و دوران قبل از اسلام در ايران به جا مانده است مصرف آهك را نشلن مي دهد ، در ساختمان ديوار چين كه به سيصد سال قبل از ميلاد مسيح مربوط است آهك بكار رفته است.
ساختمان ديواري است كه به طول تقريبي 3200كيلومتر و به ارتفاع 6تا15متر و به عرض 5/4 تا 5/7 متر كه بين مغولستان و چين در زمان سلطنت شي هوانگ تي كشيده شده است.
در صنعت ساختمان سازي مصالح كلسيم دار مخصوصاً كربناتهاي كلسيم كه سنگهاي آهكي جزء آنهاست بصورت هاي گوناگون مصرف مي شوند، از جمله به صورت سنگهاي ساختماني مانند سنگهاي تراورتن و مرمر و غيره كه براي فرش كف و پله مصرف مي شود و يا به صورت اكسيد كلسيم CaO كه به ان آهك زنده مي گويند كه به عنوان مانند چسبنده ملات در ساختمان سازي از آن استفاده مي شود.
ولي آهك زنده بعلن ميل تركيب شديدي كه با فلزات دارد لذا با فلزات مصرف شده در ساختمان مانند لوله هاي آب و لوله هاي شوفاژ تركيب شده و در آنها خورندگي ايجاد كرده و موجب پوسيدگي آنها مي شود.
به همبن علت رفته رفته از ميزان مصرف آهك در ساختمان كاسته و با توسعه كارخانه هاي سيمان پزي در ايران و سراسر دنيا رفته رفته سيمان جاي آهك را در صنعت ساختمان سازي گرفته بطوري كه امروزه در كمتر ساختماني از آهك به عنوان ملات استفاده مي شود.
ولي در راه سازي براي افزايش تحمل فشاري و كشش خاك مخصوصاً در قشرهاي پايين راه سازي براي تحكيم بخشيدن به آن و همچنين جلوگيري از هجوم روئيدن گياه به دامنه راه و باندهاي فرودگاه مصرف مي شود.
در صنعت سيمان پزي هم مصرف آهك داراي نخش اساسي و مهمي مي باشد. با توجه به نقش سيمان در ساختمان ملاحظه مي شود كه آهك هنوز از ساسي ترين مصالح مورد نياز در صنعت ساختمان سازي است.
علاوه بر صنعت ساختمان سازي آهك در صنايع چيني سازي- شيشه گري- ذوب- آهن- صنايع غذايي در تصويه قند- آجر ماسه اهكي و غيره نيز مصرف مي شود.
سنگ آهك:
سنگ آهك يا كربنات كلسيم به فرمول CaCO3 سنگي است ته نشستي كه بطور وفور در طبيعت يافت مي شود.
سنگ آهك اگر خالص باشد رنگ آن سفيد است و اگر با مواد ديگر همراه باشد به رنگهاي مختلف ديده مي شود، مثلاً با اكسيدهاي مختلف اهن به رنگهاي قهوه اي يا زرد و يا سرخ در مي آيد و اگر اب كربن همراه باشد به رنگهاي آبي- سياه يا خاكستري است. اگر سنگ اهك با كربنات منيزيم همراه باشد به فرمول MgCo3، CaCO3 به آن سنگ اهك دولوميتي مي گويند.
سنگ آهك كم مايه و پر مايه:
اگر معدني از سنگ آهك داراي 90% سنگ آهك باشد به ان معدن پر مايه و اگر كمتر از 75% سنگ اهك داشته باشد به ان معدن كم مايه مي گويند.
همه نوع سنگ اهكي قابل مصرف براي آهك پزي نيست فقط سنگهاي آهكي ته نشستي دريا كه در اثر خشك شدن آب دريا در دسترس ما قرار گرفته اند به مصرف آهك پزي مي رسند. اين نوع سنگها بطور وفور در تمام نقاط زمين يافت مي شود. بعضي ديگر از انواع سنگ آهك به مصرف آهك پزي مي رسد ولي به علت نا خالصي هايي كه دارند آهك آنها نا مرغوبتر مي باشد.
آهك پزي :
آهك پزي يعني خارج كردن CO2 از سنگ اهك كه اين كار بوسيله حرارت دادن به سنگ اهك سنگ انجام مي شود براي آهك پزي بايد به سنگ آهك آنقدر حرارت بدهيم تا CaCO3 به CO2 و CaO تجزيه شده و فشار CO2 مطابق محيط بشود (تقريباً يك اتمسفر ) و از آن جدا شده و متصاعد گردد.
اگر به سنگ آهك پر مايه CaCO3 حرارت بدهند و گرماي كوره به حدود هزار درجه سانتيگراد برساند. CO2 متصاعد شده و CaO باقي مي ماند.
CaCO3 + حرارت CaO + CO2
سنگهاي آهك كم مايه كه در حدود80تا85 درصد وزن آن سنگ اهك باشد و 15 تا20 درصد بقيه وزن انرا كربنات منيزيم و يا ناخلصهاي ديگر تشكيل دهند براي پختن به حرارت بيشتري نياز دارد و از گرماي حدود1400 در جه سانتيگراد CO2 آن متصاعد مي شود.
اگر گرماي كوره آهك پزي را زياد تر كنيم و آنرا به حدود 2600 درجه سانتيگراد برسانيم بشرط آنكه فشار داخل كوره در حدود يك اتمسفر باشد آهك موجود در كوره ذوب و روان مي شود، آهك ذوب شده را به صورت پوشش بعنوان ديرگداز در كوره هاي ديگر به مصرف مي رسانند.
اصولاً جدا شدن CO2 از سنگ آهك (اساس آهك پزي) بستگي به فشار محيط دارد همينطوريكه گفته اگر فشار يك اتمسفر باشد سنگ آهك در حرارت حدود 900 درجه سانتيگراد و به عبارت دقيقتر در حرارت 5/894 درجه مي پزد. (CO2 موجود در آن آزاد مي گردد.) و اگر فشار را به يك دهم اتمسفر برسانيم حرارت لازم براي پختن سنگ اهك به حدود775 درجه مي رسد و اگر فشار را بالا برده و تا 40 اتمسفر برسانيم حرارت لازم براي شختن سنگ اهك در حدود 1200 درجه سانتيگراد مي باشد.
با توجه به مطلب فوق ملاحظه مي شود كه در فشارهاي پايين تر براي خارج كردن CO2 از محيط به حرارتهاي كمتري نياز داريم. بدين لحاظ در نقاط مرتفع كه فشار كم و حرارت افتاب شديدتر است سنگ اهك در اثر تابش آفتاب رفته رفته به CO2 و CaO تجزيه مي گردد. البته اين كار خيلي به كندي انجام مي شود.
بطور خلاصه هر يك گرم CaCO3 در فشار يك اتمسفر391 كالري حرارت لازم دارد تا به CO2 و CaO تجزيه گردد.
كوره هاي آهك پزي:
1. كوره هاي چاهي:
قديمي ترين نوع كوره متداول در ايران كوره هيا چاهي مي باشد و كار آن بدين طريق است كه در درون زمين يا در سينه كوه گوداليبه عمق حدود دو تا سه متر حفر مي نمايند و درون ان يك لايه سنگ اهك كه از قبل كلوخه شده است به ضخامت 50 سانتيمتر مي چينند و روي ان حدود 15 سانتيمتر ذغال سنگ مي ريزند و دوباره 50 سانتيمتر سنگ اهك و 15 سانتيمتر ذغال سنگ تا بهمين ترتيب كوره پر شود آنگاه كوره را از زير آتش مي كنند.
در هنگام چيدن سنگ اهك و ذغال سنگ بايد انرا طوري روي هم قرار دهند كه هوا از بين كلوخه هاي اهك رد شده و در نتيجه اتش به همه جاي كوره به طور يكسان برسد.
با توجه به اينكه اين نوع كوره ها بصورت دودكش عمل مينمايد و هوا از پايين به بالا با سرعت جريان پيدا مي كند لذا سرايت اتش بطور يكنواخت در تمام كوره ميسر مي گردد.
بعد از حدود 48 ساعت(اين مدت بستگي به نوع ذغال سنگ، جريان هوا و بطور كلي شدت گرماي ايجاد شده دارد) قسمتهاي زير پخته شده است و آنرااز كوره خارج مي نمابند و دوباره كوره را از بالا با لايه هاي سنگ اهك و ذغال سنگ تغذيه مي كنند و آهك خارج شده را پس از سرد شدن به بازار عرضه مي نمايند. كار اين نوع كوره ها پيوسته است يعني مي توان هميشه كوره را از بالا تغذيه نموده و اهك پخته شده را از پايين كوره خارج نموده.
در اين كوره ها به علت غير فني بودن عمل اولاً درجه حرارت كوره در تمام نقاط ان يكسان نيست. در نتيجه اهك بدست آمكده از اين نوع كوره ها بطور يكنواخت پخته نشده است. در ثاني بعلت عدم تجهيزات جنبي مصرف سوخت در اين نوع كوره هاي فوق العاده زياد مي باشد زيرا در اين كوره ها حرارت خارج شده از دودكش و همچنين حرارتي كه اهك پخته شده هنگام خارج شدن از كوره دارد هدر مي رود. از طرفي گاز خارج شده از اين نوع كوره ها موجب الوده كردن محيط زيست مي گردد.
استفاده از اين نوع كوره ها رفته رفته در ايران در حال منسوخ شدن است.
2. كوره هاي ايستاده:
اين نوع كوره ها داراي كار پيوسته بوده و بيشتر داراي ظرفيت توليدي از 75 تا 300 تن آهك در روز مي باشد بيشتر در كاخانه هاي مواد غذايي مانند: كارخانه قند و يا كارخانه هاي آجر ماسه اهكي مورد استفاده قرار مي گيرند. كار اين نوع كوره هاي تقريباً مانند كوره هاي چاهي مي باشد و آن بدين طريق است كه ابتدا سنگ اهك را بوسيله سنگ شكن يا آسيابهاي فكي به كلوخه هايي تبديل كرده آنگاه اين كلوخه ها با آسانسور يا تسمه نقاله هاي مخصوص به بالاي كوره برده شده و بدين طريق كوره تغذيه مي گردد.
در اثر تخليه اهك پخته شده از پايين گكوره اين كلوخه ها به آهستگي به سمت پايين كوره سر مي خورد و در هنگام پايين امدن پخته مي شود انگاه آهك پخته شده را از پايين كوره خارج كرده و با دميدن هواي سرد به روي ان آنرا خنك نموده و به مصرف مي رسانند.
هواي دميده شده روي آهك خارج شده از كوره را كه داراي حرارتي در حدود500تا600درجه سانتيگراد مي باشد و همچنين دود و بخار خارج شده از دودكش كوره را براي گرم كردن آهك كلوخه شده به ابتداي كوره هدايت نموده و با اين حركت آب فيزيكي مواد اوليه را تبخير كرده گرماي آنرا هنگام ورود به كوره به حدود 200تا 300 درجه مي رساند و بدين طريق در مصرف سوخت به مقدار قابل ملاحظه اي صرفه جويي مي كند. سوخت اين نوع كوره ها مازوت و يا گازوئيل و يا گاز مي باشد.
حرارت در اين نوع كوره ها قابل كنترل بوده در نتيجه محصول اين نوع كوره ها يك نواخت و مرغوب است.
3. كوره هاي گردنده خفته:
اين نوع كوره ها را رايج ترين نوع كوره اهك پزي مي باشد كه شبيه كوره هاي سيمان پزي است. اين نوع كوره كه حل محوري با شيب ملايمي نسبت به افق ميچرخد در ضمن چرخش محتويات خود را بهجلو هدايت مي نمايد و سنگ اهك كلوخه شده از يك طرف وارد كوره شده و آهك زنده از طرف ديگر كوره خارج مي شود روي اين آهك هواي سرد ميدمنمد تا محصول خنك شده و قابل ارائه به بازار گردد و هواي گرم شده را به اول كوره هدايت مي نمايند تا كلوخه هاي سنگ اهك را قبل از ورود به كوره به اندازه كافي گرم نموده و باعث تبخير آب فيزيكي آن بشود.
در بدنه كوره پنكه هاي بزرگي گاز CO2 ايجاد شده از عمل پخت را به دودكش كوره هدايت مي نمايد. كار اين كوره ها پيوسته مي باشد و سوخت ان مانند كوره هاي ايستاده مي تواند مازوت-گاز و يا گازوئيل باشد.
راندمان آهك نسبت به سنگ اهك:
اگر 100كيلو گرم سنگ اهك خالص را به كوره ببريم 56 كيلوگرم اهك بدست خواهد آمد طبق فرمول زير:
CaCO3 + حرارت CaO + CO2
44=2/ 16+12 56=16+40 3/ 16 +12+40
بطوريكه ملاحظه مي شود وزن اهك بدست امده 56 كيلوگرم است و 44 كيلو گرم بقيه بصورت گاز CO2 متصاعد مي گردد.
وزن مخصوص سنگ اهك در حدود7/2 است و وزن مخصوص اهك زنده بين 1/3 تا 3/3 گرم بر سانتيمتر مكعب يا تن بر متر مكعب مي باشد. يكي از دلايل تفاوت وزن مخصوص آهك با سنگ اهك آنست كه سنگ آهك در اثر حرارت اندكي تقليل حجم پيدا مي كند.
مصرف آهك :
براي آنكه بتوانيم آهك را بعنوان يك چسب ساختماني به مصرف برسانيم بايد آنرا بصورت هيدرات كلسيم در بياوريم.
آهك زنده يا CaO ميل تركيب شديدي با آب دارد و در اثر اين تركيب حرارت زيادي توليد مي شود. بطوريكه هر گرم ان در حدود270 كالري گرما پس مي دهد كه اين گرماي شديد موجب پخته شدن سنگهاي آهكي كه در كوره كاملاض پخته نشده باشد مي گردد.
CaO + H2O Ca(OH)2 + حرارت
در موقعي كه مي خواهيم آهك را در مجاورت آب قرار دهيم تا هيدرات كلسين بدست آيد بايد طوري عمل نمائيم تا كليه ذرات آهك در مجاورت آب قرار گيرند. بطوريكه در آهك آب ديده كوچكترين ذره اي از آهك زنده يا CaO باقي نماند زيرا در غير اينصورت اين ذرات در ملات و يا پساز مصرف ان در مجاورت با آب شكفته شده و ازدياد حجم پيدا مي كند و به صورت آوئك در سازه ظاهر مي گردد.
براي آنكه كليه ذرات آهك هيدراته شود از قديم روشهاي متفاوتي در ايران متداول بود كه ذيلاً چند نمونه انرا شرح مي دهد:
1. تنگ گذاشتن آهك :
معمولي ترين و متداولترين نوع هيدراته كردن آهك تنگ گذاشتن آن است . روش كار به اين طريق است كه روي آهك زنده به مقدار كافي آب مي پاشند و بعد از 24 ساعت يا 48 ساعت آنرا سرند و مصرف مي كنند. اين طريقه غير فني ترين نوع مصرف آهك مي باشد زيرا در اين طريق مقدار زيادي از دانه هاي آهك بصورت اسيد كلسيم زنده باقي مانده و به همين صورت وارد ملات مي گردد.
و در ملات يا بعد از آن در اثر تماس با آب هيدراته شده و ازدياد حجم پيدا مي كند .و موجب تركيدن ديوار و يا پي مي گردد و اگر در نماسازيها مصرف شود به آن منظره ناخوشايند مي دهد.
2. روش خشك:
در اين روش كلوخه هاي آهك را روي زميني به ابعاد 2/2 متربه ارتفاع حدود 30سانتيمتر مي چينند انگاه روي آن آب مي بندند ودوباره روي ان 30سانتيمتر كلوخه آهك قرارمي دهند و بازآبمي بندند و اين كار را آنقدرتكرار مي كنند تا ارتفاع ان به حدود 5/1 تا 2متر برسد بعد روي آن رابا كاه گل ميپوشا نند و بدين طريق اهك را دم مي كنند همانطوريكه گفته شد آهك در موقع مجاورت با آب مقدار زيادي حرارت آزاد مي كند بدين دليل حرارت داخل توده آهك به حدود 450 درجه سانتيگراد مي رسد.
اين حرارت آب موجود در توده را به بخار آب تبديل مينمايد با وجود برآنكه روي اهكها بوسيله كاهگل پوشانيده شده است اين بخار آب نمي تواند بخارج راه پيدا كند در نتيجه لابلاي توده آهك نفوذ كذده و در اثر گرما و بخار آب تقريباً كليه ذرات آهك هيدراته شده و بصورت پودر در مي آيد و انگاه بعد از حدود48 ساعت انرا مصرف مي كنند.
