سنگ آهک و انواع و موارد استفاده از آهک

سنگ آهـک

سنگ آهـک بدون شک یکی از قدیمی‌ترین موادی اسـت که از زمان‌های دور مورد اسـتفاده واقع شده اسـت.‌‌ آهـک زنده پس از بارندگی شکفته شده و بـه شیر آهـک تبدیل می‌گشته و شیر آهـک هنگام گرفتن جسم‌های پیرامون خود را بـه همدیگر چسبانیده اسـت‌. علاوه بر ایـن، بـه اسـتفاده آهـک در ساروج (ملات آهـک و خاکستر‌) در سازه‌های بسیار قدیمی از جمله زیگورات چغازنبیل و …می‌توان اشاره کرد.

 

آهـک و کاربردهای آن

مزایای اسـتفاده از آهـک

‌کاهش نفوذپذیری ملات‌ها و اندودها بـه آب‌، کاهش جمع شدگی ناشی از خشک شدن ملات و ثابت ماندن حجم آن پس از گرفتن و سخت شدن از محاسن افزودن آهـک بـه ملات‌های سیمانی اسـت‌. کاهش زمان خشک شدن مخلوط در نواحی مرطوب‌، کاهش میزان انقباض و انبساط خاک بر اثر رطوبت‌، تسریع در شکستن کلوخه‌های خاک رسی‌، افزایش مقاومت‌، کاهش نفوذ رطوبت و افزایش دوام و پایایی خاک از جمله مزایای اسـتفاده از آهـک بشمار می‌رود.

 

طرز تهیه آهـک

از دیدگاه کلی بـه ٣ صورت می‌توان آهک را بـه عمل آورد.

روش سنتی

روش صنعتی (ماشینی)

تهیه آهک از ماســه بادی

‌روش سنتی‌

در ایـن روش در محل وجود معدن آهـک حفر‌ه‌هایی ایجاد می‌کردند و نهایتاً زمین جای کوره را کمی گود کرده و در آن بته و سنگ آهک را لایه لایه رویه هم می‌چیدند و رو‌ی آن را با گل می‌گرفتند و کوره را از پائین آتش می‌کردند‌.‌ روی آهک و خاکستر را مرطوب نگه می‌داشتند.‌ ایـن کار باعث می‌شد سنگ آهک بـه نقطه ذوب خود برسد و همچنین رطوبت باعث شکفته شدن آهـک می‌شود‌، آهک بصورت مایع از حفره‌های زیرین خارج می‌شود.

 

روش صنعتی (ماشینی)

در ایـن روش سنگ‌ها را از معادن با سایزهای بزرگ داخل بونکر می‌ریزند‌، زیر بونکر دستگاهی بـه نام feeder وجود دارد که سنگ‌ها را بـه سمت داخل هدایت کرده‌، با تناژ مشخصی وارد سنگ شکن فکی می‌کند‌. در ایـن قسمت سنگ‌ها بـه قطر بین ٢٠ تا ٣٠ سانتی متر تبدیل می‌شوند. تسمه نقاله‌هایی که از پائین بـه بالا در حرکت هستند، مواد حاصله را داخل بونکر دیگر می‌‌ریخته‌، مواد از بونکر دوم وارد feeder که زیر بونکر اسـت‌، شده و از آنجا بـه سنگ شکن چکشی منتقل می‌شوند. خروجی ایـن قسمت سنگ‌هایی با سایز بین ۵ تا ۱۲ سانتی متر اسـت. مجدداً مواد حاصله توسط تسمه نقاله‌هایی وارد سرند می‌شوند‌. در ایـنجا خاک از سنگ‌ها توسط سرند جدا می‌شود. سپس باقیمانده مواد وارد skip بالابرهای خاص ‌ شده و از بالا توسط دریچه‌های هیدرولیک بـه کوره منتقل می‌شوند.

 

تهیه آهـک از ماســه بادی‌

با آنکه ایران دارای منابع بسیار زیاد سنگ آهـک اسـت‌، در برخی نقاط مانند خوزستان و کناره شمالی خلیج فارس و دریای عمان بـه میزان فراوان ماســه آهکی وجود دارد. ماســه آهکی را نیز می‌توان مانند سنگ آهک پخت و تبدیل بـه آهک زنده کرد‌، و با روش معمول  آهـک شویی‌، آهـک آبدیده را از ناخالصی‌ها جدا نمود‌. ایـن آهـک شکفته را می‌توان در ساختن ملات ماســه – آهـک و شفته آهکی مصرف کرد‌. آهـک شکفته پخته شده از ماســه‌های آهکی دارای ویژگی‌های معمولاً آهـک اسـت. بررسی‌های انجام شده نشان دادند که ماســه باد‌ی‌های مناطق فوق دارای ماســه بادی آهکی زیادندکه پختن آنها بـه منظور بدست آوردن آهک می‌تواند اقتصادی‌تر از حمل آهک باشد‌. آهکی که بدین روش بدست می‌آید‌، می‌تواند برای ساختن ملات ماســه – آهکی و شفته آهکی مصرف شود.

 

مشخصات آهـک

آهـک خالص سفید رنگ اسـت ولی وجود ناخالصی‌ها می‌تواند تا حدودی باعث تغییر رنگ آن شوند‌، چنانچه ناخالصی‌های سنگ آهـک، کربنات منیزیم باشد آن را سنگ آهـک دولومیتی می‌نامند و از پختن آن آهـک منیزیومی حاصل می‌شود. هر‌گاه ناخالصی سنگ آهـک مواد رسی و سیلیسی باشد‌، از پختن آن بسته بـه مقدار ناخالصی‌، آهـک نیمه آبی یا آهـک آبی تولید می‌شود.

 

طرز تهیه شفته آهـک

جهت تهیه شفته آهـک، پودر آهـک را با خاک مخلوط کرده و آن را مرطوب می‌کنند‌. بدین صورت که آهـک و خاک را درون حوضچه‌های مخصوصی درون آب ریخته حدود ٣ شبانه روز بـه همان حال نگهداری می‌کنند. آهـک داخل آب شکفته شده و بـه اصطلاح باز می‌شود. تجربـه نشان داده، جهت جلوگیری از تورم بـهتر اسـت حداقل ٣ شبانه روز آهـک و خاک درون آب بماند و پس از آنکه در ایـن مدت واکنش‌های خود را مهار کرد (یک سری واکنش‌های شیمیایی در آن انجام شد‌) بـه مصرف مورد نیاز رسانده شود‌. ایـن روش تهیه جهت جلوگیری از ظاهر شدن پتانسیل‌های نهفته‌، تورم‌زایی و جلوگیری از تشکیل سولفات‌ها اسـت. لازم بـه یادآوری اسـت که ساختن شفته آهـک با خمیر آهـک یا گرد آهـک شکفته و مخلوط نمودن آن با خاک بـه منظور دستیابی بـه شفته آهکی مرغوب مجاز نیست. مصرف دوغاب آهـک باعث می‌شود که دوغاب بـه راحتی دور دانه‌های خاک را اندود نموده، واکنش یکنواخت میان رس و دوغاب پدید آید.

 

کاربرد آهـک

بـه موارد عمده کاربرد شفته آهکی در زیر اشاره شده اسـت.

 

اسـتفاده از آهـک در آسفالت

تثبیت بستر کانال و پایدار نمودن زمین بستر راه

کاربرد آهـک در ساختما‌ن‌سازی

کاربرد آهـک در صنعت ساخت (تهیه سیمان – تهیه آجر ماســه آهکی – صنعت شیشه سازی‌– فولاد و … )

جلوگیری از حمله ریشه درختان مختلف بـه لایـنینگ کانال و تخریب آن

اسـتفاده از شفته آهکی جایگزین خاکریز پشت ساز‌ه‌ها و …

پر کردن درز و دوختن لایه‌های خاک‌

کاربرد آهـک در صنعت آب

اسـتفاده از آهـک جهت تهیه قند از نی‌شکر

‌کاربرد آهـک در آسفالت‌

تزریق دوغاب آهـک شکفته یکی از روش‌هایی اسـت که برای اصلاح و ترمیم بزرگراه‌ها و جاد‌ه‌ها‌، در نقاطی که خاک زیر آسفالت رسی بوده و امکان نشت داشته باشد‌، اسـتفاده می‌شود‌، با تزریق دوغاب آهـک، خاک رس ناحیه مورد نظر بـه شفته آهکی تبدیل میشود. یکی از روش‌های تزریق دوغاب آهـک ایـن اسـت که سطح رویه آسفالتی را سوراخ کرده و با فشار‌، آب آهـک را در زیر لایه آسفالتی راه تزریق کنند‌‌. روش دیگر اسـتفاده از سوراخ‌هایی بـه قطر ١۵ تا ٢٢ سانتیمتر و عمق ۵٠ تا ٧٠ سانتیمتر بر روی جاده خراب شده اسـت.

 

‌گرد آهـک شکفته را داخل سوراخ‌ها ریخته و بـه آن آب اضافه می‌کنند و آن را مخلوط می‌نمایـند تا خمیر دوغاب تشکیل شود. خاک خارج شده از سوراخ را دوباره داخل آن ریخته و یک لایه قیر روی آن می‌کشند.

 

اسـتفاده از آهـک در ساختمان سازی

ملات‌های بنایی‌، گچ بری‌ها و گچ کاری‌ها

آهـک بـه عنوان ترکیب اصلی در ملات‌های بنایی برای قرن‌هاسـت که بکار می‌رود. ایـن کاربرد مهم هم در کاربردهای امروزی هم قدیمی بـه چشم می‌خورد‌. ملات‌های ساخته شد ه با آهـک و سیمان قابلیت کاری بالایی همراه با قدرت فشاری و نفوذپذیری اندک در مقابل آب دارند‌. آهـک یک جزء اصلی در گچ بری‌های داخلی و خارجی و گچ کاری‌ها اسـت. اسـتحکام‌، دوام و قابلیت کاری ایـن پرداخت‌ها را افزایش می‌دهد. همه ایـن کاربردهای آهکی بوسیله کاربردهای ASTM و اسـتانداردهای مربوطه حمایت می‌شوند.

 

آهـک آب خورده برای کاربردهای بنایی

آهـک هیدراته یا آب خورده نوع S یک محصول با خلوص بالا و سفید و مرغوب اسـت‌. ملات و یک محصول صرفاً آمریکایی با شرایط سختی بیشتر جهت کار بنایی اسـت. ‌

 

عملکرد در کاربردهای بنایی مدرن

تحقیقات عملکرد ملات‌های آهـک – سیمان را با عملکرد ملات‌های سیمان بنایی مقایسه می‌‌کند. که از سنگ آهـک و سایر افزودنی‌ها بجای آهـک آب زده اسـتفاده می‌کند.‌ ملات‌های سیمان – آهـک اتصال و چسبندگی و قدرت برشی بالاتری داشته و همچنین نشتی آب کمتری را نشان می‌دهد.

 

عملکرد در کاربردهای بنایی تاریخی

بخش اعظم بنایی تولید شده قبل از ابتدای قرن بیستم از ملات شن – آهـک اسـتفاده می‌نمود. الاسـتیسیته ملات‌های محتوای آهـک بالا امکان انبساط و انقباض دیوارهای بنایی تاریخی را بدون وارد آمدن خسارت بر واحدهای بنایی فراهم می‌کند.

 

سایر کاربرد‌های آهـک در ساختمان سازی

آماده سازی سایت – آهـک می‌تواند برای خشک کردن سایت‌های مربوط بکار رود‌. آهـک می‌تواند با خاکهای رس در خاک واکنش داده تا مبنایی پایدارتر را برای ساختمان سازی فراهم کرد.

 

بتن هوازده اتوکلا و – آهـک همچنین در تولید محصولات بتنی سلولی سبک وزن‌، مانند بتن هواخورده اتوکلاوی بکار می‌رود که می‌تواند بصورت بلوک یا واحدهای بنایی عظیم یا سنگ‌های عایق شکل بگیرد.

 

سایر محصولات بتنی – آهـک هیدراته می‌تواند بـه مخلوط بتن در ساخت بلوک و سایر محصولات بتنی اضافه شود تا محصول متراکم‌تر و مقاوم در برابر آب تو‌لید نماید‌. با اضافه کردن پلاسـتیسیته بیشتر‌‌، مخلوط‌، آهـک همچنین محصولات بتنی را با لبـه‌های دقیق‌تر ساخته، انعکاس را بـهبود داده و باعث کاهش زیان از طریق شکستگی می‌شود.

 

آجر سیلیکات کلسیم

آجر سیلیکات کلسیم در ساختما‌ن سازی و بنایی اسـتاندارد مانند آجر رسی بکار می‌رود. ماســه با آهـک کلسیم بالا در حالت مرطوب مخلوط شده و سپس بصورت آجر قالبگیری شده و اتوکلاو می‌شود. آهـک با سیلیس واکنش داده و سیلیکا‌ت‌های هیدر‌اته کلسیم پیچید‌ه‌ای را شکل می‌دهد که آجر را بـه هم متصل نموده و پایداری ابعادی بالایی را فراهم می‌کند. آهـک جهت ا یجاد بلوک آهـک – ماســه تو خالی و ساخت لوله نیز بکار می‌رود‌‌.

 

مواد عایق

برخی مواد عایق‌، که بصورت یونیت‌های قالبگیری می‌شوند حاوی سیلیس و آهـک هستند. آهـک بـه عنوان عامل پیوند عمل کرده با سیلیس حاضر در مخلوط واکنش داده و سیلیکا‌ت‌های کلسیم را شکل می‌دهد. واکنش سیلیکات – آهـک نیز در ساخت عایق بکار می‌رود.

 

کاربرد آهـک در صنعت ساخت

‌تهیه سیمان‌

مهمترین عناصر تشکیل دهنده سیمان عبارتند از خاک رس و آهـک زنده (Cao) بـه میزان ۶۰ تا ۷۰ درصد که برای تهیه آهـک زنده سنگ آهـک را وارد کوره می‌کنند و پس از حرارت دادن بـه آن دی اکسید کربن از آن خارج شده و ‌ آهـک زنده باقی می‌ماند.

 

سیمان پرتلند آهکی

ایـن نوع سیمان شامل ۶ تا ٢٠ درصد آهـک اسـت. با توجه بـه نرمی زیاد ایـن نوع سیمان و همچنین وجود آهـک ویژ‌ه‌ای در سیمان‌، دارای خصوصیات و برتری‌هایی نسبت بـه سیمان پرتلند معمولی شده که بطور مختصر بـه آنها اشاره می‌شود.

 

نفوذناپذیری و مقاومت اولیه بیشتر

کاهش نسبت آب بـه سیمان در بتن تازه

روانی و شکل پذیری بـهتر

دوام بیشتر در برابر تغییرات دما

رنگ روشن‌تر و سطح صا‌ف‌تر بتن

آب انداختگی کمتر در بتن

آجر ماســه سنگی

آجر ماســه سنگی از ترکیب ماســه سیلیسی و آهـک، تحت فشار پخته می‌شود و در نتیجه ماده سخت و مقاوم هیدروسیلیکات کلسیم تولید میشود و بسته بـه مواد اولیه بکار رفته می‌تواند مقاومتی حدود ۵٠٠ کیلوگرم بر سانتیمترمربع را تحمل نماید.

 

کاربرد آجر ماســه آهکی

پی سازی

کف‌ها

دیوارهای حمال

سقف

نماسازی

پیاده روها

خواص و مزایای آجر ماســه آهکی

اقتصادی بودن

مقاومت فشاری بالا

عایق صوتی

ابعاد یکسان

رنگ یکنواخت

عدم جذب آب و پیدایش شوره روی آجرهای نما

دوام بیشتر نسبت بـه آجرهای رسی

صنعت شیشه سازی ‌

دو ترکیب اصلی که در ساختن شیشه اهمیت بیشتری دارند‌، عبارتند از آهـک و کربنات دو سود و سیلیس و پتاس و اکسید سرب و سیلیس اسـت.

 

ایتونگ

‌معمو‌لاً سنگ آهک با دانه بندی ٠ تا ٩٠ میکرون در تهیه ایتونگ کاربرد دارد‌. ایتونگ از پودر سیلیس‌، پودر آهـک، سیمان و پودر آلومینیوم تولید میشود و جز مصالح ساختمانی اسـت که از شبکه‌های بتنی مختلف تشکیل شده اسـت و ٨٠ درصد آن را منافذ هوا و ٢٠ درصد، از مصالح سنگی و سخت تهیه شده اسـت‌. سپس باید طوری ساخته شود که با ماشین وزن کم‌، مقاومت کافی را در برابر وزن و فشار اعمال شده دارا باشد.

 

خواص

عایق حرارتی

نصب سریع و آسان

غیر قابل احتراق

اسـتفاده از شفته آهکی جایگزین خاکریزی پشت ساز‌ه‌ها

در مور د متراکم کردن خاکریزی پشت سازه‌‌های کوچک هیدرولیکی اسـتفاده از غلطک‌های ماشینی نیاز بـه اضافه کردن عرض پی کنی دارد و در ضمن ممکن اسـت باعث صدمه زدن بـه سازه شود‌. همینطور متراکم کردن خاک بـه روش دستی در لایه‌های بـه ضخامت ۱۰ الی ۱۵ سانتیمتر زمان زیادی را می‌طلبد و احتیاج بـه آزمایشاتی از قبیل تراکم‌، تست اتربرگ و … دارد. بنابرایـن هر دو روش از نظر اقتصادی مقرون بـه صرفه نیستند.

 

در ایـن گونه موارد اسـتفاده از شفته آهکی که قبلاً بصورت کامل شکفته شده و زیر نظر متخصص مجرب تهیه شده باشد‌، موجب تعدیل زمان اجرا و اقتصاد‌ی‌تر شدن پروژه می‌شود. باید توجه داشت در صورتی که آهـک‌ بـه طور کامل شکفته نشده باشد باعث ایجاد حرارت و گاهی انفجار و صدمه زدن بـه سازه‌های بتنی می‌شود.