آجر (2)

مراحل ساخت آجر
 

1) کندن و استخراج مواد خام
2) آماده سازی مواد اولیه
3) قالب گیری
4) خشک کردن
5) پخت آجر

کندن و استخراج مواد خام
 

ماده اوليه آجر را عمدتا خاك رس تشكيل مي دهد همانگونه كه می دانید , انواع مختلفي ازخاك رس وجود دارد , ولي بيشتر ازخاك رس آبرفتي براي تهيه استفاده مي شود .
در مناطق مختلفی از ایران منابع مطلوب از مواد اولیه وجود دارد که کارگاه های تولید آجر چه به صورت سنتی یا مدرن در کنار این معادن احداث می گردد. البته برخی از کارگاه های تولیدی معدن مواد اولیه ندارند و مواد اولیه ی مورد نیاز خودرا از سایر معادن خریداری می کنند و در محل کارگاه دپو می کنند.
در زیر مواد مورد نیاز برای تولید آجر آورده شده است:

خاك رس آبرفتي :
 

همانطوري كه از نامش پيداست در نزديكي سطح زمين يافت مي شود و بيشتر آجر هاي رسي باكمك آن توليد مي شوند . ميزان خاك رس در گل آجر بسيار اهميت دارد . خاك رس زياد گل آجر را توپر مي كند ولي موجب ترك خوردن خشت در هنگام خشك شدن مي شود .

ماسه :
 

كه از تاثير عمل فرسايش هوازدگي بر سنگ هاي سيليسي حاصل مي شود درحقيقت استخوان بندي آجر مي باشد . در صورت افزايش مقدارآن آجر ترد وپوك مي شود وضمنا دانه هاي درشت ماسه درگل آجر درهنگام پختن منبسط وموجب ايجاد ترك هاي ريز درآجر ميشوند .

آهك :
 

درخاك رس و گل آهك وجود دارد , درصورتيكه به صورت دانه ريز , يكنواخت وهمگن باشد وموجب روشن شدن رنگ آجر مي شود وافزايش مقدارآن نقش گدازآوردارد.وجوددانه ها ي درشت آهك درگل آجر پس از پختن آهك زنده توليد ميكند . آهك زنده درهنگام استفاده از آجر ,‌آب ملات رابه خود مي كشد وتوليد هيدرواكسيد آهك يا آهك شكفته مي كند ,‌كه بسته به خلوص سنگ آهك 25/1 تا 5/3 برابر حجم اوليه را به دست مي آوردو موجب تركيدن آجر مي شود به اين پديده آلوئك آجر مي گويند .

تركيبات سولفاتي :
 

به مقدار كم بي ضرر است و درصورت افزايش , توليديون اسيدي مي نمايند و به آجر و ملات آسيب مي رسانند .

تركيبات آهن دار :
 

نقش گداز آور دارند و رنگ محصول را به قرمز نزديك مي كنند .

نباتات و ريشه گياهان :
 

ممكن است در گل آجر ريشه گياهان وجود داشته باشند كه در حرارت كوره مي سوزاند وآجر پوك ميشودو پس از تهيه ماده اوليه آن را الك و خوب آسياب مي كنند تا نرم ويكنواخت شود .(معمولا باانتخاب منبع خوب براي خاك رس اين مشكل راتاحدي حل مي كنند )

آماده سازی مواد اولیه
 

عملیات های مورد نیاز جهت آماده سازی مواد اولیه به نحوه ی پروسه ی تولید بستگی دارد.
براي تهيه خشت آجر رسي سه روش متفاوت وجود دارد كه درهر روش ميزان رطوبت خاك و نوع گل متفاوت است .

1) گل خشك
 

كه با اضافه نمودن آب به ميزان حدود 8 تا 12 درصدوزن ماده اوليه تهيه ميشود و باكمك پرس خشت شكل مي گيرد . بسياري از آجرهاي صنعتي ووكليه سفال هاي ساختماني با روش گل خشك ساخته مي شوند .

2) گل سفت
 

كه با اضافه نمودن آب به ميزان حدود 20 تا25 درصد وزن ماده اوليه تهيه مي شود و با روش ماشيني خشك مي زنند . در اين روش از ماشين هاي خشت زني هيدروليكي استفاده ميكنند خشت U به صورت منشوري با قاعده مربع يا مستطيل شكل از دستگاه خارج مي شود وسپس آن را به كمك دستگاه برش به قطعات مساوي تقسيم مي كنند .

3) گل خميري
 

بااضافه نمودن آن به ميزان تاحد 60 درصد وزن به خاك تهيه مي شودتا حالت خميري پيداكنند وبتوان با دست به آن شكل داد . دراين روش گل را درون قالبهاي چوبي مي ريزند و بادست شكل مي دهند و خشت مي زنند .

خشک کردن
 

زماني كه قطعات ازماشين هاي شكل دهي خارج مي شوند مقدار قابل توجهي رطوبت به همراه دارند . خشك كردن خشت خام قبل از پختن آن به علت جلوگيري از تغيير شكل زياد وترك در سطح خشت مي باشد وهمچنين از صرف هزينه سوخت بيشتر دركوره اصلي و امكان دوده گرفتن كوره به سبب رطوبت اوليه زياد وسوخت ناقص جلوگيري مي كند . دركارخانه به روش سنتي 1ـ 2 هفته ودركارخانه به روش صنعتي 36 ساعت .
خشك كردن موجب بروز انقباض مي شود و اين انقباض درحدي مجاز است كه محصول نهايي داراي اندازه مناسب و دلخواه باشد .
جمع شدگي در خشت خشك شده حدودا ده درصد در هر بعد است . درجه حرارت كوره خشك كن درهر بعد است .درجه حرارت كوره خشك كن از 40 تا 200 درجه سانتيگراد و زمان خشك كردن از 24 تا 48 ساعت متغير است كه بستگي به نوع رس دارد . حرارت لازم معمولا به كمك گرماي تلف شده از كوره هاي اصلي فراهم ميشود . دركليه مراحل , حرارت ورطوبت كاملا تنظيم مي گردند تا از انقباض سريع كه موجب به وجود آوردن ترك هاي زياد ميشود , اجتناب گردد .
درمناطق گرم و خشك ازگرماي هوا به منظور خشك نمودن خشت استفاده مي كنند دراين روش نحوه چيدن خشت ها ازاهميت فراوان برخور دار است . به ترتيبي كه جريان هوا يك جانبه نباشدچون باعث ايجادانحنا و تغيير شكل آجر در اثر خشك شدن يك جانبه مي شود .
خشت خشكي كه براي پختن آجر آماده شده است رطوبتي بين 8 تا 12 درصد به همراه دارد .

پخت آجر
 

گداختن يكي ازمهمترين قدم ها درساختن آجر مي باشد .زمان موردنياز باتوجه به نوع كوره ,‌ نوع رس و ساير متغيرها از 40 تا 150 ساعت تغيير مي كند درحال حاضر كوره هاي تونلي و كوره هاي متناوب انواع جديدي ازكوره ها ميباشند كه مورد استفاده قرارمي گيرند . دركوره تونلي آجرهاي خشك شده كه برروي واگون ها ي مخصوص چيده شده انداز داخل تونل گذر مي كنند و از كانون حرارتي عبورمي نمايند واز سوي ديگرخارج مي شوند .( آجر بعد از پخته شدن يك مر تبه از كوره خارج نمي شود چون ترك ميخورد و طي زمان 6 ساعت به صورت يكنواخت ازكوره خارج ميشود )
دركوره هاي ديگر , حرارت به طور متناوب تغيير مي كند دراين روش خشت ها ثابت وكانون حرارتي متغير است . سوخت اين كوره هاگاز طبيعي ,نفت ياز غال سنگ مي باشد .
كنترل زمان پخت دركوره ازاهميت فراواني برخوردار است خشت خام فاقد مقاومتهاي مكانيكي مورد نظر است وچنانچه آجر بيش از حد حرارت ببيند تغيير چنانچه آجر بيش از حد حرارت ببيندن تغيير شكل مي دهدو قابل استفاده نمي باشد .
به منظور اجتناب ازبروز ترك حرارت تا دماي 100 تا 120 درجه سانتيگراد به كندي افزايش مي يابد دراين دما آب آزاد خشتها تبخير وخشك مي شود . بعد ازخشك شدن خشت ها حرارت به سرعت 5 تا 700 الي 800 درجه سانتي گراد افزايش مي يابد و در اين دما آب تبلور كائولن تبخير ( دي هيدراته ) مي شود وخشت ها نهايت تخلخل خود را پيدا مي كنند دردماي 800 تا 850 درجه سانتيگراد مواد زود گداز همراه با رس گداخته ميشوند واجزاي ديرگداز را احاطه مي نمايندوبعد طولي رس ها نقصان مي يابد و خشت حرارت ديده به مصالح يكپارچه اي تبديل ميشود .
مصالح تشكيل شده از رس زودگذر دردرجه حرارت بين 900 و 1100 درجه سانتيگراد كاملاگداخته مي شوند و مصالح ساختار سنگي پيدا مي كند اين مصالح به خوبي در برابر نفود آب مقاوم است ومقاومت مكانيكي بالا, مقاومت دربرابر يخبندان و ساير كيفيات يك مصالح ارزشمند را پيدا مي كند .
دربعضي ازروشهاي نوين به منظور جلا يافتن سطح آجردرمرحله نهايي با تزريق گاز طبيعي سطح آجر مي سوزد و تغيير رنگ مي دهد و جلا پيدا مي كند .
براي جلوگيري ازترك‌, آجر ها را به عنوان آهستگي سردمي نمايند و بعد از آن كنترل نهايي انجام مي گيرد و در صورت نياز به منظور يكنواختي ماشين كاري وسپس آجر هاي مرغوب بسته بندي ,‌انبار يا بارگيري ميشوند .

انواع كوره هاي آجر پزي
 

پس از خشك شدن خشت , انرا دركوره ميچينند بطوريكه كه به همديگر نچسبند , تا هوا ‌شعله وگا ز از لاي آجرها بگذرند . كوره هاي آجرپزي سه نوع اند :
1- كوره با آتش ثابت و آجر ثابت
2- كوره با آتش رونده و آجر ثابت
3- كوره با آجر روند وآتش ثابت

1) كوره با آتش ثابت و آجر ثابت يا كوره تنوره ايي
 

اين كوره كارش پيوسته نيست كوره تنوره كوتاه وگشاديست كه خشت را درآن مي پيچنند و تون آنرا مي تابند ( آتش مي كنند ) شعله , هواي داغل و دود ازلا به لاي خشت هاي چيده شده دركوره بالا مي روند و گرماي خود را به خشت ها پس مي دهند وخشت ها مي پزند .
كار كوره تنوره ايي پيوسته نيست و در آن گرماي زياد ي هدر ميرود زيرا پس از آنكه خشت پخته شد و آجرشد , سر كوره را باز مي كنند ومي گذارند تا آجر درون كوره سردشود وگرمايش را به هوابدهد .
جنس آجر ي كه دركوره تنوره يي پخته شود يك جور نيست . از پايين به بالاجوش , آجرجوش ,‌آجر سبز , آجر بهي , آجر سفيد , آجر ابلق , آجر قرمز و آجر نيم پخته بدست مي آيد . اگربالاي كوره هاي تنوره يي به شكل قارچ ساخته شده و سر كوره پوسيده شود , جوري كه گاز كوره از بالاي آن بيرون نرفته از سوراخ هاي نزديك كف كوره به دو دكش ياهواكش مكيده شود گاز داغ ,‌گرمايش رابه خشت هاي چيده شده در كوره پس مي دهدو با اين كار ,‌گرماي گاز كوره هدر نمي رود و جنس آجرها هم همجور مي شود .

2) كوره با آتش رونده و آجر ثابت
 

كار اين كوره پيوسته است و گرماي آن خيلي كم هدر مي رود اين كوره را نخست يك بناي اهل برلن به نام Friedrich Hoffmann ساخت كه به نام او ناميده مي شود . چون حلقه ايي ساخته ميشد آنرا كوره حلقه ايي هوفمان ناميدند .
نخستين كوره ها به شكل دايره ساخته ميشدند ,‌اكنون آنرا به شكل حلقه دراز يا اره ايي و مانند اينها مي سازند در اين كوره ازهدر رفتن گرما به اندازه زياد جلوگيري مي شود .

3) كوره تونلي
 

در آن سفالهاي ممتاز هم مي پزند . كارش مانند تونل خشت خشك كني ست از سر تونل واگونك با بار خشت به تونل مي رودو از ته تونل آجرسرد شده بيرون مي آيد كانون آتش در ديوار دروني تونل جا دارد همين كه واگونك با بار خشت به درون تونل رانده شد ,‌به كندي به سوي كانون آتش پيش مي رود خشت كم كم گرم و نيم پز شده از برابر كانون آتش گذشته مي پزد .
هنگاميكه واكونگ آجر پخته به سوي ته تونل مي رود ,به آن هواي سرد مي دمند تا گرماي آجر را بگيرد و آنرا سرد كند هوايي كه از روي آجر گذشت و داغ مي شود و هواكش پهلوي كانون آتش آنرامكيده و به كانون آتش مي دمد . كاركوره تونلي پيوسته است و گرماي آن خيلي كم هدرمي رود اما ساختن تونل ريل گذاري , ارزش واگونك ها وجزاينها گرانست . جايي كه برق ارزان باشد ,‌مي شود كوره تونلي را برقي ساخت وكوره را با برق آتش كرد .
براي آنكه كوره تونلي دراز نشود , آنرا در دوتكه پهلوي هم مي سازند دريك تكه خشت ميسازند وروي واگونك مي چينند وبه گرمخانه مي برند تا درآنجا خشتهاي روي واكونگ ها خشك ,‌گرم و داغ شوند , سپس واكونگ هاي بابار خشت داغ را به درون تكه دوم ميرانند درتكه دوم كه كوره درآن ساخته شده , خشت هاي داغ شده از برابر كانون آتش گذشته ميپزند روي آجر داغ هوا مي دمند و گرماي آنرامي گيرند . هواي داغ شده را به گرمخانه و به كانون آتش مي دمند .

نتیجه گیری
 

در صنعت آجر حدود 7000 كارخانه فعال در ايران موجود است كه ميزان توليد اسمي ساليانه آنها بيش از 50 ميليون تن مي‌باشد. محصولات اكثر ‌اين کارخانجات، شامل آجر سنتي، آجر ماشيني و بلوک تماما با فن‌آوري قديمي ‌توليد مي‌شوند که علاوه بر انرژي‌بري بسيار بالا در توليد (بيش از 2 برابر انرژي‌بري توليد آجر با فن‌آوري جديد)، از بسياري از مزاياي نهفته در استفاده از آجرهاي جديد بي‌بهره مي‌باشند. سهم 45 درصدي هزينه‌هاي انرژي در توليد آجر از ديدگاه اقتصاد ملي، خود بيانگر شدت انرژي مصرفي بسيار بالا در اين صنعت و لزوم توجه به آن مي‌باشد.
راهكارهاي بهينه‌سازي مصرف انرژي
1) راهكارهاي كوتاه مدت و كم هزينه.
2) راهكارهاي بلندمدت و پرهزينه.
اجراي راهکارهاي کوتاه‌مدت و کم‌هزينه در مقايسه با راهکارهاي بلند‌مدت و پر‌هزينه از نظر اجرا، عملي‌تر و براي صاحبان واحدهاي توليدي نيز قابل قبول‌تر مي‌باشد. با توجه به اينکه در کشور نزديك به 7000 كوره آجرپزي وجود دارد, بهترين راهكارهاي كم‌هزينه استفاده از مشعل‌هاي با راندمان بالا در كوره‌هاي هوفمن موجود و بازيافت حرارت از اين كوره‌ها است.
راهكارهاي كم هزينه و كوتاه مدت
1) استفاده از سوخت‌پاش‌هاي راندمان بالا در كوره‌هاي هوفمن با حدود 20 درصد صرفه‌جويي.
2) بازيافت حرارت در كوره‌ها.
3) آموزش پرسنل.
4) استفاده از مشعل‌هاي با راندمان بالا.
5) بازيافت حرارت از كوره‌هاي هوفمن جهت استفاده در قسمت خشك كن.
راهكارهاي پرهزينه و بلند مدت
1) جايگزيني ماشين‌آلات مدرن در خط توليد شامل تجهيزات، سنگ‌شكن، ميكسر، اكسترودر.
2) نصب خشك‌کن با راندمان بالاتر و كاهش ضايعات و مصرف انرژي كمتر.
3) جايگزيني كوره تونلي بجاي كوره هوفمن كه دو تا سه برابر شدت مصرف انرژي را كاهش مي‌دهد.
4) استفاده از سيستم بسته‌بندي مدرن بمنظور کاهش ضايعات.

تنوع توليد آجر در كشور
 

همانگونه كه در نمودار 1 مشاهده مي شود، بيشترين سهم توليد آجر كشور مربوط به آجرهاي فشاري مي باشد كه اين خود گويايي پايين بودن كيفيت آجرهاي توليدي و همچنين بالا بودن ميزان مصرف سوخت در اين صنعت مي باشد.

در نمودار 2 سهم استان هاي مختلف كشور از مصرف مجموع حامل هاي سوخت در گروه صنعتي آجر، كاشي، سراميك و چيني نشان داده مي شود.
مقايسه مصرف انرژي حرارتي در توليد آجر ماشيني در ايران و برخي کشورهاي اروپايي در نمودار 3 ديده مي شود.

لازم به ذكر است كه دستورالعمل معيار مصرف سوخت براي واحدهاي توليدي آجر كه داراي خشك كن هستند، 80 ليتر معادل نفت کوره بر تن آجر توليدي (معادل 3.45 مگاژول بر تن) و براي واحدهاي توليد كننده آجر كه خشك كن ندارند، 55 ليتر معادل نفت كوره بر تن توليدي مي باشد.
باتوجه به ساختار کارخانجات سنتی در کشور عزیزمان ایران این مسئله ضروری به نظر می رسد که باید توجه خاصی به مسئله ی بهینه سازی سوخت در صنعت آجر گردد واین مهم انجام نمی شود مگر با برنامه ریزی منسجم و منظم که در آن باید به دو مقوله ی راهکارهای کوتاه مدت و دراز مدت توجه خاص گردد. در این میان هر کدام از افراد شاغل در این زمینه باید آموزش داده شود . در واقع مسئله ی بهینه سازی مصرف انرژی جز با فرهنگ سازی در میان خیل وسیع تولید کنندگان آجر امکان پذیر نمی باشد.
بسیاری از تولیدکنندگان آجر تلاش دارند تا مصرف انرژی را در کارگاه یا کارخانه ی خود پایین آورند اما نحوه ی آن را نمی دانند. پس در مرحله ی اول باید افراد شاغل در زمینه ی تولید آجر آموزش و آگاه سازی شوند.
در مرحله ی دوم باید امتیازات تشویقی همچون وام های با بهره ی مناسب و وام های بلا عوض برای نوسازی و بهینه سازی سایت های تولید آجر به تولید کنندگان داده شود تا عاملی در جهت بهینه سازی درازمدت در انرژی باشد.
/ن