معماری
صنعت آجر؛ انواع و نوآوری ها
مصرف آجر به عنوان مصالح ساختمانی در ایران سابقه باستانی دارد. از بناهای باستانی مشهوری که در ساخت آن از آجر استفاده شده میتوان به طاق کسری اشاره کرد. به طور کلی استفاده از آجر در طول تاریخ ایران بسیار گسترده بوده و بناهای بیشماری اعم از آتشکده، مسجد، ساختمانهای مسکونی و... به وسیله آجر در ایران ساخته شدهاند. در حال حاضر با توجه به بالا رفتن تراکم جمعیت و ساخت بناهای چندین طبقه استفاده از آجر در اسکلت این نوع ساختمانها مقدور نیست و از اسکلتهای فلزی یا بتنی استفاده میشود؛ ولی از آجر برای نماسازی استفاده میشود یا در قسمتی از سالن و سایر فضاها آجر را بطور نمایان بکار میبرند.
صنعت آجر؛ انواع و نوآوری ها
مصرف آجر به عنوان مصالح ساختمانی در ایران سابقه باستانی دارد. از بناهای باستانی مشهوری که در ساخت آن از آجر استفاده شده میتوان به طاق کسری اشاره کرد. به طور کلی استفاده از آجر در طول تاریخ ایران بسیار گسترده بوده و بناهای بیشماری اعم از آتشکده، مسجد، ساختمانهای مسکونی و... به وسیله آجر در ایران ساخته شدهاند. در حال حاضر با توجه به بالا رفتن تراکم جمعیت و ساخت بناهای چندین طبقه استفاده از آجر در اسکلت این نوع ساختمانها مقدور نیست و از اسکلتهای فلزی یا بتنی استفاده میشود؛ ولی از آجر برای نماسازی استفاده میشود یا در قسمتی از سالن و سایر فضاها آجر را بطور نمایان بکار میبرند.
- صنعت آجر
نقش کارساز و تعیینکننده آجر و سفال در صنایع ساختمانی و توجه به کیفیت و چگونگی فرآیند ساخت و کاربرد آن نیز یک ضرورت فنی است که بیتردید از توجه به اجزای تشکیلدهنده آن از جمله فرآوری خاک و استفاده از افزودنیهای شیمیایی که تاثیر بهسزایی در ارتقای بهبود خواص آجر را دا دارند، جدا نخواهد بود. در صنعت آجر حدود 7000 کارخانه فعال در ایران موجود است که میزان تولید اسمی سالیانه آنها بیش از 50 میلیون تن میباشد. محصولات اکثر این کارخانجات، شامل آجر سنتی، آجر ماشینی و بلوک تماما با فن آوری قدیمی تولید میشوند که علاوه بر انرژی بری بسیار بالا در تولید (بیش از 2 برابر انرژی بری تولید آجر با فن آوری جدید)، از بسیاری از مزایای نهفته در استفاده از آجرهای جدید بی بهره میباشند. سهم 45 درصدی هزینه های انرژی در تولید آجر از دیدگاه اقتصاد ملی، خود بیانگر شدت انرژی مصرفی بسیار بالا در این صنعت و لزوم توجه به آن میباشد. اکثر کارخانههای فعلی آجر ماشینی ایران در دهه سالهای 1350 براساس شرایط اقتصادی و صنعتی و اطلاعات علمی و فنی موجود آن زمان تاسیس شد که در حال حاضر با توجه به گرایش ساختمانسازی از شیوه سنتی به صنعتی و توجه به شرایط اقلیمی و آگاهی از قرار گرفتن کل مناطق ایران روی خط زلزله و لزوم توجه به کاهش مصرف انرژی باید تغییرات بنیادی اساسی در خطوط تولید کارخانههای آجر ماشینی صورت گیرد و ماشینآلات تولیدی با تکنولوژی جدید مطابق با شرایط و نیاز ساختوساز کشور جایگزین ماشینآلات قدیمی فعلی شود. واحدهای تولیدکننده انواع آجر و سفال بهصورت زیر طبقهبندی میشود:
واحدهای مکانیزه یا ماشینی
تعداد این کارخانهها با خشککنهای اتاقکی و تونلی و همچنین کورهها، تونلی و هوفمن که میتواند انواع آجر و سفال سقفی و دیواری را تولید کنند حدود 450 کارخانه با ظرفیت متوسط 60 میلیون قالب آجر در سال بالغ میشود و ظرفیت کل تولید معادل 27 میلیارد قالب آجر در سال است.
واحدهای نیمهماشینی (آفتاب خشک)
تولید خشت در این واحدها بهصورت ماشینی و اکثراً ماشینآلات ساخت داخل است که بعد از برش با انرژی خورشید و در فضای باز خشک میشوند و پس از آن در کورههای زمینی و هوفمن با سوختهای مختلف پخته میشوند. تعداد این واحدها با مجوز وزارت صنایع و معادن یا وزارت جهاد و برخی دیگر از ارگانها به حدود 180 واحد با ظرفیت هر یک20 تا 50 میلیون قالب آجرنما در سال پیشبینی میشود که حدوداً معادل 6 میلیارد قالب آجر در سال است.
واحدهای سنتی (کورهپز خانهها)
در مجموع کل ظرفیت آجرمعادل 33 میلیارد قالب آجر در سال است. پس از تشریح ابعاد و گستره کاربرد این مصالح ساختمانی به معرفی و تبیین انواع آنها می پردازیم.
- انواع آجرهای ساختمانی
آجرهایی که امروزه اکثراً در ایران برای ساختمان مورد استفاده قرار میگیرند شامل آجر ماشینی، آجر ماشینی توپر، آجر ماشینی سوراخدار، آجر سفالی مجوف هستند. آجرها از نظر مقاومت و شکل ظاهری متفاوت بوده و بسته به مورد استفاده با ابعاد گوناگون تهیه میشود. جهت تهیه خامه آجرهای ماشینی از دستگاههای قالب زنی خودکار استفاده میشود. و بدین علت میتوان ابعاد آنها را مطابق دلخواه تغییر داد. چنانچه در یک مورد خاص نیاز به آجر سفالی یا ماشینی به ابعاد دیگری باشد، آجر بر اساس طبقه بندی از لحاظ جنس به دسته های زیر تقسیم میشود:
- آجر فشاری
- آجر ماشینی
- آجر سفالی
- آجر لعابی
- آجر نسوز
- آجر ماسه آهکی
- آجر جوش
آجر فشاری
دلیل نامگذاری این نوع آجر اینست که در ابتدا، خشت آن با دست زده میشد و با فشار دستی کارگران خشت زن گوشههای قالب به وسیله گل مخصوص پر میگردید. این نوع آجر معمولاً در سفت کاری و زیرکاری ساختمان به کار میرود و به روش دستی تهیه میشود (آجر گری). این نوع آجر برای تمامی کارهای ساختمانی مانند کرسی چینی، گرهچینی، طاق ضربی، دیوارهای حمال و تیغه چینی مناسب است. در حال حاضر صنعت ساختمان در ایران به مقدار وسیعی از آجرهای فشاری استفاده مینمایند. و این آجرها اغلب با دست قالب زده و در کوره های محلی پخته میشوند لذا ابعاد آنها با توجه به تجارب زیادی که در طی زمانهای طولانی به دست آمده در حد 5/5×10×22 تثبیت شده است. موقعیت آجر فشاری در ایران صنعت آجر ماشینی را مجبور کرده که ابعاد آجر ماشینی نزدیک ابعاد آجر فشاری باشد و به همین علت آجرهای ماشینی فعلی در ایران دارای ابعاد 5/5×10×22 است. هر گونه تغییر اساسی در ابعاد آجرهای ماشینی منوط به تجدید نظر در ابعاد آجر فشاری است لذا مادامی که آجر فشاری نقش اساسی خود را در صنعت ساختمان حفظ نماید ابعاد آجر ماشینی تابع ابعاد آجر فشاری خواهد بود.
آجر ماشینی
آجر ماشینی یا آجر سوراخدار که بر روی سطح بزرگتر آن 8 یا 10 سوراخ به قطر 1/5 تا 2 سانتیمتر وجود دارد. این آجرها در بازار ایران به آجرهای هشت یا ده سوراخه ماشینی معروف است. در استاندارد شماره 7 مؤسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران این سوراخها باید تمام ضخامت آجر را طی نموده و سطح مقطع مجموع سوراخها نباید بیشتر از 25 درصد سطح بزرگتر آجر باشد. همچنین فاصله سوراخها از لبه آجر و همچنین فاصله سوراخها از یکدیگر در هر بعد آجر نباید کمتر از 30 درصد طول همان بعد باشد. علت وجود این سوراخها این است که، در هنگام دیوارچینی ملات به طور عمودی نیز در آجر نفوذ کرده و باعث استحکام بیشتر دیوار شود. در ساخت دیوارهای حمال به دلیل اینکه میتوان به وسیله سوراخهای موجود در سطح آجر آنرا با میلگرد، مسلح کرد از این نوع آجر استفاده میشود. دیوار آجری مسلح برای مقابله با نیروی زلزله ساخته میشود. جنس این نوع آجرها نسبت به آجرهای فشاری بسیار ترد و شکننده بوده و خاصیت مکندگی آن نسبت به آجر فشاری کمتر است. این آجرها به علت ترد بودن قابل تیشهداری نیستند و همچنین بهدلیل اینکه خاصیت مکندگی زیادی ندارند و نمیتوانند به خوبی به ملات بچسبند در طاق ضربی استفاده نمیشوند. ابعاد این نوع آجر 5/5×11×22 سانتیمتر است. اضلاع این نوع آجر گونیاتر بوده و دارای سطوح صافتری نسبت به آجرهای فشاری هستند.
آجر سفالی
این دسته از آجرها از نظر ساخت، شکل، رنگ و مشخصات فنی در نهایت دقت تهیه میشوند و بسته به شکل آنها در نقاط مختلف ساختمان استفاده میشوند. به علت جذب کم آب در آجرهای سفالی، به منظور چسبندگی مناسب با ملات، انواع سوراخدار آنها را مورد استفاده قرار میدهند. از دیگر خواص آنها سبکی است که باعث بالا رفتن سرعت اجرا میشود. در عمل به آجرهای سفالی بلوک سفالی نیز گفته میشود. بلوکهای سفالی خود به دو دسته دیواری و سقفی تقسیم میشوند. بلوک های سفالی معمولاً دارای پاشنهای به اندازه 4 یا 5 سانتیمتر هستند که با استفاده از این پاشنهها میتوان به راحتی آنها را مابین تیرچه های پیش ساخته قرار داد. بلوکهای سفالی دیواری دارای ضخامت 8، 10، 12، 15، 20 و 25 هستند. البته برخی از کارخانه ها ابعاد مخصوص به خود را داشته و همه ابعاد ذکر شده را تولید نمیکنند. بلوکهای سفالی دیواری، معمولاً دارای عرض و طول 20 سانتیمتری هستند.
آجر لعابی
آجر لعابی و هنر لعاب کاری از دیرباز در معماری ایرانی متداول بوده است. از مزایای لعاب افزایش مقاومت در برابر عوامل فرسایشی و هوازدگی است، بافت صاف و صیقلی آن مانع از نفوذ آب به درون آجر میشود و در نتیجه آجر در برابر عوامل شیمیایی پایدارتر میشود. زمان لعاب کاری آجرها معمولاً در انتهای مرحلهی خشک کردن است. بدین صورت است که پوششی از ترکیب مواد معدنی روی یک یا چند سطح آجر پاشیده میشود. لعاب حل و در یک دمای مشخص در آجر نفوذ میکند. پس از پختن، حاصل کار یک پوشش صیقلی است. انتخاب مواد اولیه در تولید آجر لعابدار اهمیت زیادی دارد. درصورت به صورت مناسب انتخاب نشود و ضریب انبساط و انقباض آن با آجر متفاوت باشد، لعاب ساخته شده با آن به سرعت ترک بر میدارد.
آجر نسوز
مواد اولیه و روند تولید آجر نسوز برحسب محل مصرف، حرارت کوره، محیط شیمیایی، فشار، سایش و تغییرات درجه دما متغیر است و با حداقل مواد گداز آور تهیه میشود. در واقع از انواع خاکهای نسوز تهیه میشود. آجر نسوز نما فقط برای نمای خارجی ساختمان نیست، بلکه در فضاهای داخلی و مرطوب مانند حمام و آشپزخانه و حتی کف نیز قابل استفاده است.
آجر ماسه آهکی
پایه مواد تشکیل دهندهی آنها از سیلیکات کلسیم است. این نوع آجر ساخته شده از ترکیب آهک و ماسه سیلیسی است و در شرایط فشار و بخار شکل میگیرند. این آجرها نباید در محیطهای اسیدی یا نمکهای قوی قرار بگیرند. در هنگام خشک شدن منقبض میشوند و به علت جذب آب بیشتر نسبت به سایر آجرها در پی سازی و کرسی چینی توصیه نمیشود.
آجر جوش
آجر جوش را با خاکی که در گرمای بیش از هزار درجه خمیری نشود میپزند و آن را بیشتر در کوره نگه میدارند تا دانههای خاک کمی عرق کرده و به هم بچسبند و آجر یک تکه شود. برای آنکه آجر کم عرق کند، به آن گداز آور میزنند، که معمولاً اکسید آهن است. اکسید آهن گذشته از اینکه گدازآور است، رنگ آجر جوشی را سرخ تا سیاه میکند. رنگ بهی آجر جوش از کم بودن اکسید آهن و فراوانی آهک و بازها در آن است. این آجر باید سخت باشد، لاشه نشود، ترد نباشد، ترک نداشته باشد، در برابر ضربه پایداری کند و لب پر نشود، کم ساییده شود، زبر باشد، و جای ساییده شده آن نیز زبر بماند، سطح شکسته شده آن شیشهای نبوده، دانهدانه و پر باشد، در برابر یخبندان و مواد شیمیایی پایدار باشد. تاب فشاری آجر جوش نباید از 35 مگاپاسکال کمتر باشد. حداکثر درصد جذب آب آجر جوشی ساختمانی 6٪ و آجر جوشی فرش کف 4% است. وزن ویژه آجر جوش باید بیش از 1900 کیلوگرم در متر مکعب باشد. آجر جوشی که به کار فرش کردن کف سواره رو و پیادهرو میرود، باید تاب ضربه پذیری بالایی داشته باشد. خیلی کم ساییده شود، زبر بوده و پس از سایش زبر بماند. آجر جوش برای پوشش دیواره تونلها و گنداب روها نیز به کار میرود.
- کاربرد آجرهای ساختمانی
آجر یکی از مصالحی است که استفاده از آن، حسی طبیعی را در فضای داخلی ایجاد می کند. آجر به دلیل رنگ متنوع اش از قرمز تیره تا زرد کم رنگ، می تواند نماهای متفاوت با حس های متفاوت را در طراحی داخلی ایجاد کند.
کاربرد آجر با طیف رنگی قرمز، می تواند حس گرما بخشی را در فضای داخل تقویت کند و در مناطق همیشه سرد می تواند انتخاب مناسبی برای پوشش دیوار باشد.
برخلاف بسیاری از مصالح که نیاز به روکش خارجی یا یک لایه از اندود برای نمای نهایی خود دارند، آجر یکی از مصالحی است که می تواند دست نخورده و بدون هیچ پوشش نهایی، در فضای داخلی استفاده شود. امروزه در طراحی و یا بازسازی فضاهای داخلی چهره ی آجرهای آسیب دیده یا رنگ می شود و یا همان طور دست نخورده باقی می ماند. برای تاکید کردن بر یک دیوار و یا ایجاد یک نقطه ی کانونی می توان از پوشش آجر استفاده نمود.
با استفاده از آجر در یک فضای بسیار مدرن می توانیم یک حس نوستالژیک و یا روستیک را به فضا وارد کنیم. علت این هم طبیعی بودن ساختار این مصالح پرکاربرد ساختمانی می باشد. رنگ های گرم به همراه خاک به عنوان یکی از چهار عنصر زندگی بخش بصورت خارق العاده فضایی آرامش بخشی را به ارمغان می آورد.
معماران امروز برای احیای آجر در بنا ها به فکر طراحی الگوهای متفاوت آجری افتادند. این الگوها به صورت منظم و نامنظم چیده میشوند که آجر را از یک مصالح سنتی به یک مصالح نوین تبدیل کرده است. آجر نما این امکان را به طراح میدهد که با کاهش چشمگیر وزن پوسته ی طرح هزاران هزار ایده ی جدید و منحصر به فرد ایجاد کند. طراحی داخلی مدرن با مصالح سنتی که اثری فوق العاده زیبایی را به وجود می آورد ، این الگوها میتوانند با بیرون زدگی و یا چرخش در زوایای مختلف ایجاد شوند و یا در سادهترین حالت از آجر نما در ضخامتهای مختلف استفاده کرد تا این اختلاف سطح باعث سایه اندازی در ساعات مختلف روز شود و جلوهای ویژه به نمای ساختمان هدیه کند. بطور کلی آجر را نما و مصارف سازه ای و غیرسازه ایی بکار برده می شود.
- نوآوری های صنعت آجر
یکی از نوآورهای خارق العاده در صنعت آجر بکارگیری ترکیبات اورگانیکی در ساخت این مواد ساختمانی پرسابقه می باشد. معماران امریکایی ساخت نمونه هایی از آجرهای ارگانیک را آغاز کرده اند که پیش بینی می شود با استقبال مخاطبان مواجه شود. آجرهای جدید را "آجرهای ارگانیک" نامیده اند زیرا نه تنها در مراحل ساخت از هیچ گونه مواد شیمیایی یا صنعتی استفاده نمی شود بلکه این آجرها قابل بازیافت نیز هستند. در ساخت آجرهای جدید از مواد طبیعی مانند میسلیوم قارچ، الیاف قارچ، ساقه ذرت یا ضایعات کشاورزی استفاده می شود. قارچ ها را جزو آغازیان غیر فتوسنتر کننده ای می دانند که به صورت توده ای از رشته های شاخه شاخه و به هم پیوسته ای به نام "میسلیوم یا ریسه" رشد می کنند. میسلیوم در دوره رشد رویشی قارچ ها بر روی کاه های اطراف رشد کرده و شبیه به پنبه یا تارهای بسیار باریک است. زمانی که میسلیوم ها در کنار یکدیگر قرار بگیرند شبیه به کپک سفید رنگ به نظر می رسند.
"دیوید بنیامین"، سرپرست این پروژه می گوید:"می توان گفت ما در این طرح از موجودات زنده ای استفاده کردیم که نه تنها با محیط زیست سازگارند بلکه از قابلیت بازیافت نیز برخوردارند. آجرهای جدید دارای قدرت استحکام و مقاومت بسیاری هستند تا ساختمان هایمان از این پس علاوه بر سبز بودن (سازگار با محیط زیست)، محکم و بادوام نیز باشند."
وی گفت: "برای شکل ظاهری ساختمان، طرح های بسیاری را در نظر داشتیم اما در نهایت تصمیم گرفتیم به دلیل مواد متفاوتی که در ساخت آجر به کار گرفته شده ، شکل ساختمان نیز متفاوت باشد."
شرکت واترشید با استفاده از نانوذرات معدنی موفق به ساخت آجرهای سبکی بدون استفاده از سیمان شده است. تولید این آجرها میتواند رهایش گاز دیاکسید کربن را به محیط زیست کاهش دهد. شرکت واترشید متریالز (Watershed Materials) اعلام کرد که موفق به دریافت فاز دوم حمایت SBIR از بنیاد ملی علوم آمریکا برای توسعه و تجاریسازی آجرهای بدون سیمان شده است. واترشید فاز اول این کار را اوایل سال جاری میلادی با موفقیت پشتسر گذاشته و با انگیزه بالا درصدد اتمام بخش تحقیق، توسعه و تجاریسازی در فاز دوم است.
این شرکت برای فاز دوم، حمایت مالی 740 هزار دلاری را برای تولید آجرهایی دریافت کرده که فاقد سیمان بوده و وزن بسیار کمی دارند. این آجرهای موسوم به Zero Block به زودی جایگزین بلوکهای سنگین سیمانی میشوند.
هرساله میلیاردها تن بلوک سیمانی تولید میشود که موجب رهایش میلیونها تن دی اکسیدکربن به اتمسفر میشود. برای کاهش انتشار گاز دی اکسیدکربن، شرکت واترشید اقدام به کاهش مقدار کربن و استفاده از مواد قابل بازیافت در بلوکهای سیمانی کرده است. با این فناوری جدید میتوان انرژی مورد نیاز برای تولید آجر را تا 90 درصد کاهش داد.
مصالحی مانند آجر در صورت استفاده در نمای ساختمان بعد از بارندگی ها دچار شوره زدگی می شود که با استفاده از پوشش های آبگریز نانومی توان از این مشکل جلوگیری نمود . استفاده از این پوشش ها نه تنها موجب ضد آب شدن سطوح آجری می شوند بلکه اگر قبل از اجرای این نماها از پوشش نانو استفاده نمود میتوان آنها را از ریزش احتمالی دوغاب حفظ کرد چرا که دوغاب ریخته شده بر روی آجر های معمولی بعد از خشک شدن به راحتی پاک نمی شوند و این همواره یکی از مشکلات بزرگ در اجرای نماهای آجری است و سازندگان ساختمان ها را بر خلاف میلشان مجبور به رنگ آمیزی آجر مورد استفاده در نما می سازند.
در بعضی موارد درخت های بزرگ اطراف ساختمان ها با به جا گذاشتن آثار خود برروی سطوح ساختمان ها باعث میشوند نمای ساختمان به مرور زمان رنگ سبز درختان رابه خود گرفته وبرای تمیز کردن آن ها می بایست ازابزارتمیزکننده بافشارهای قوی استفاده شود، اما این عمل نیز باعث می شود پس از چند ماه درسطح ساختمان چسبندگی بیشتریایجاد شود و سریع تر و راحت تر از قبل کثیفی ها رابه خود جذب کنند دراین گونه موارد نیز استفاده از این نانو پوشش ها ضروری به نظر می رسد.
تخلخل و تغییر رنگ آجر در برابر عوامل جوی و باران های اسیدی نیز یکی از عمده ترین مشکلات نماهای آجری میباشد، که با استفاده از محافظ نانوی آجر می توان از این مشکلات جلوگیری نمود. از مزایای این مواد جدید می توان به موارد زیر اشاره نمود:
- جلوگیری از کپک و قارچ، شوره، تغییر رنگ
- ایجاد خاصیت آبگریزی و عدم نفوذ آب، روغن و مایعات به سطح آجر
- کاهش چسبندگی لک و گردو غبار بر روی سطح
- مقاوم در برابرآب و کثیفی
- تمیز کردن آسان بعد از اعمال محصول تنها با آب و عدم نیاز به مواد شوینده
پس از بیان کلیاتی در ارتباط با صنعت و انواع آجر به معرفی اجمالی برخی از آنها خواهیم پرداخت.
- نتیجه گیری
گذشته از کاربرد آجر در اسکلت ساختمان، قوسها، پوششها و بالاخره نما سازیها، در زمینه پوشش کفها نیز آجر مورد استفاده فراوان داشته است. از پیش از اسلام شاهد کاربرد آجر برای پوشش سطحهای وسیع در کف بناها در داخل و خارج هستیم. در دوران بعد از اسلام در محلهایی چون جرجان حتی در سطحهای بسیار زیاد برای پوشش کف خیابانها ی شهر، آجر مورد استفاده قرار گرفته است. همانطور که در این مقاله نشان داده شده آجر از دیرباز به عنوان ماده اولیه مهم در صنعت ساخت و ساز مورد استفاده قرار گرفته بطوریکه هم اکنون 33 میلیارد قالب آجر در سال تولید می گردد . این مصالح ساختمانی از تنوع زیادی برخودار بوده بطوریکه تبیین و تشریح هر یک از انواع آجرها نیاز به مقاله ایی جدا و مفصل دارد همچنین پیشرفت تکنولوژی تاثیرات مثبت خود را بر این نوع از مصالح ساختمانی گذاشته است.