آهک و كاربردهای آن

سنگ آهک

سنگ آهک بدون شک یكی از قدیمی‌ترین موادی است كه از زمان‌های دور مورد استفاده واقع شده است.‌‌ آهک زنده پس از بارندگی شكفته شده و به شیر آهک تبدیل می‌گشته و شیر آهک هنگام گرفتن جسم‌های پیرامون خود را به همدیگر چسبانیده است‌. علاوه بر این، به استفاده آهک در ساروج (ملات آهک و خاكستر‌) در سازه‌های بسیار قدیمی از جمله زیگورات چغازنبیل و …می‌توان اشاره كرد.

مزایای استفاده از آهک

‌كاهش نفوذپذیری ملات‌ها و اندودها به آب‌، كاهش جمع شدگی ناشی از خشک شدن ملات و ثابت ماندن حجم آن پس از گرفتن و سخت شدن از محاسن افزودن آهک به ملات‌های سیمانی است‌. كاهش زمان خشک شدن مخلوط در نواحی مرطوب‌، كاهش میزان انقباض و انبساط خاک بر اثر رطوبت‌، تسریع در شكستن كلوخه‌های خاک رسی‌، افزایش مقاومت‌، كاهش نفوذ رطوبت و افزایش دوام و پایایی خاک از جمله مزایای استفاده از آهک بشمار می‌رود.

طرز تهیه آهک

از دیدگاه كلی به ٣ صورت می‌توان آهك را به عمل آورد.

• روش سنتی
• روش صنعتی (ماشینی)
• تهیه آهك از ماسه بادی

‌روش سنتی‌

در این روش در محل وجود معدن آهک حفر‌ه‌هایی ایجاد می‌كردند و نهایتاً زمین جای كوره را كمی گود كرده و در آن بته و سنگ آهك را لایه لایه رویه هم می‌چیدند و رو‌ی آن را با گل می‌گرفتند و كوره را از پائین آتش می‌كردند‌.‌ روی آهك و خاكستر را مرطوب نگه می‌داشتند.‌ این كار باعث می‌شد سنگ آهك به نقطه ذوب خود برسد و همچنین رطوبت باعث شكفته شدن آهک می‌شود‌، آهك بصورت مایع از حفره‌های زیرین خارج می‌شود.

روش صنعتی (ماشینی)

در این روش سنگ‌ها را از معادن با سایزهای بزرگ داخل بونكر می‌ریزند‌، زیر بونكر دستگاهی به نام feeder وجود دارد كه سنگ‌ها را به سمت داخل هدایت كرده‌، با تناژ مشخصی وارد سنگ شكن فكی می‌كند‌. در این قسمت سنگ‌ها به قطر بین ٢٠ تا ٣٠ سانتی متر تبدیل می‌شوند. تسمه نقاله‌هایی كه از پائین به بالا در حركت هستند، مواد حاصله را داخل بونكر دیگر می‌‌ریخته‌، مواد از بونكر دوم وارد feeder كه زیر بونكر است‌، شده و از آنجا به سنگ شكن چكشی منتقل می‌شوند. خروجی این قسمت سنگ‌هایی با سایز بین ٥ تا ۱۲ سانتی متر است. مجدداً مواد حاصله توسط تسمه نقاله‌هایی وارد سرند می‌شوند‌. در اینجا خاک از سنگ‌ها توسط سرند جدا می‌شود. سپس باقیمانده مواد وارد skip بالابرهای خاص ‌ شده و از بالا توسط دریچه‌های هیدرولیك به كوره منتقل می‌شوند.

تهیه آهک از ماسه بادی‌

با آنكه ایران دارای منابع بسیار زیاد سنگ آهک است‌، در برخی نقاط مانند خوزستان و كناره شمالی خلیج فارس و دریای عمان به میزان فراوان ماسه آهكی وجود دارد. ماسه آهكی را نیز می‌توان مانند سنگ آهك پخت و تبدیل به آهك زنده كرد‌، و با روش معمول  آهک شویی‌، آهک آبدیده را از ناخالصی‌ها جدا نمود‌. این آهک شكفته را می‌توان در ساختن ملات ماسه – آهک و شفته آهكی مصرف كرد‌. آهک شكفته پخته شده از ماسه‌های آهكی دارای ویژگی‌های معمولاً آهک است. بررسی‌های انجام شده نشان دادند كه ماسه باد‌ی‌های مناطق فوق دارای ماسه بادی آهكی زیادندكه پختن آنها به منظور بدست آوردن آهك می‌تواند اقتصادی‌تر از حمل آهك باشد‌. آهكی كه بدین روش بدست می‌آید‌، می‌تواند برای ساختن ملات ماسه – آهكی و شفته آهكی مصرف شود.

مشخصات آهک

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

طرز تهیه شفته آهک

جهت تهیه شفته آهک، پودر آهک را با خاک مخلوط كرده و آن را مرطوب می‌كنند‌. بدین صورت كه آهک و خاک را درون حوضچه‌های مخصوصی درون آب ریخته حدود ٣ شبانه روز به همان حال نگهداری می‌كنند. آهک داخل آب شكفته شده و به اصطلاح باز می‌شود. تجربه نشان داده، جهت جلوگیری از تورم بهتر است حداقل ٣ شبانه روز آهک و خاک درون آب بماند و پس از آنكه در این مدت واكنش‌های خود را مهار كرد (یك سری واكنش‌های شیمیایی در آن انجام شد‌) به مصرف مورد نیاز رسانده شود‌. این روش تهیه جهت جلوگیری از ظاهر شدن پتانسیل‌های نهفته‌، تورم‌زایی و جلوگیری از تشكیل سولفات‌ها است. لازم به یادآوری است كه ساختن شفته آهک با خمیر آهک یا گرد آهک شكفته و مخلوط نمودن آن با خاک به منظور دستیابی به شفته آهكی مرغوب مجاز نیست. مصرف دوغاب آهک باعث می‌شود كه دوغاب به راحتی دور دانه‌های خاک را اندود نموده، واكنش یكنواخت میان رس و دوغاب پدید آید.

كاربرد آهک

به موارد عمده كاربرد شفته آهكی در زیر اشاره شده است.

• استفاده از آهک در آسفالت
• تثبیت بستر كانال و پایدار نمودن زمین بستر راه
• كاربرد آهک در ساختما‌ن‌سازی
• كاربرد آهک در صنعت ساخت (تهیه سیمان – تهیه آجر ماسه آهكی – صنعت شیشه سازی‌– فولاد و … )
• جلوگیری از حمله ریشه درختان مختلف به لاینینگ كانال و تخریب آن
• استفاده از شفته آهكی جایگزین خاكریز پشت ساز‌ه‌ها و …
• پر كردن درز و دوختن لایه‌های خاک‌
• كاربرد آهک در صنعت آب
• استفاده از آهک جهت تهیه قند از نی‌شكر

‌كاربرد آهک در آسفالت‌

تزریق دوغاب آهک شكفته یكی از روش‌هایی است كه برای اصلاح و ترمیم بزرگراه‌ها و جاد‌ه‌ها‌، در نقاطی كه خاک زیر آسفالت رسی بوده و امكان نشت داشته باشد‌، استفاده می‌شود‌، با تزریق دوغاب آهک، خاک رس ناحیه مورد نظر به شفته آهكی تبدیل میشود. یكی از روش‌های تزریق دوغاب آهک این است كه سطح رویه آسفالتی را سوراخ كرده و با فشار‌، آب آهک را در زیر لایه آسفالتی راه تزریق كنند‌‌. روش دیگر استفاده از سوراخ‌هایی به قطر ١٥ تا ٢٢ سانتیمتر و عمق ٥٠ تا ٧٠ سانتیمتر بر روی جاده خراب شده است.

‌گرد آهک شكفته را داخل سوراخ‌ها ریخته و به آن آب اضافه می‌كنند و آن را مخلوط می‌نمایند تا خمیر دوغاب تشكیل شود. خاک خارج شده از سوراخ را دوباره داخل آن ریخته و یک لایه قیر روی آن می‌كشند.

استفاده از آهک در ساختمان سازی

ملات‌های بنایی‌، گچ بری‌ها و گچ كاری‌ها

آهک به عنوان تركیب اصلی در ملات‌های بنایی برای قرن‌هاست كه بكار می‌رود. این كاربرد مهم هم در كاربردهای امروزی هم قدیمی به چشم می‌خورد‌. ملات‌های ساخته شد ه با آهک و سیمان قابلیت كاری بالایی همراه با قدرت فشاری و نفوذپذیری اندک در مقابل آب دارند‌. آهک یك جزء اصلی در گچ بری‌های داخلی و خارجی و گچ كاری‌ها است. استحكام‌، دوام و قابلیت كاری این پرداخت‌ها را افزایش می‌دهد. همه این كاربردهای آهكی بوسیله كاربردهای ASTM و استانداردهای مربوطه حمایت می‌شوند.

آهک آب خورده برای كاربردهای بنایی

آهک هیدراته یا آب خورده نوع S یک محصول با خلوص بالا و سفید و مرغوب است‌. ملات و یک محصول صرفاً آمریكایی با شرایط سختی بیشتر جهت كار بنایی است. ‌

عملكرد در كاربردهای بنایی مدرن

تحقیقات عملكرد ملات‌های آهک – سیمان را با عملكرد ملات‌های سیمان بنایی مقایسه می‌‌كند. كه از سنگ آهک و سایر افزودنی‌ها بجای آهک آب زده استفاده می‌كند.‌ ملات‌های سیمان – آهک اتصال و چسبندگی و قدرت برشی بالاتری داشته و همچنین نشتی آب كمتری را نشان می‌دهد.

عملكرد در كاربردهای بنایی تاریخی

بخش اعظم بنایی تولید شده قبل از ابتدای قرن بیستم از ملات شن – آهک استفاده می‌نمود. الاستیسیته ملات‌های محتوای آهک بالا امكان انبساط و انقباض دیوارهای بنایی تاریخی را بدون وارد آمدن خسارت بر واحدهای بنایی فراهم می‌كند.

سایر كاربرد‌های آهک در ساختمان سازی

آماده سازی سایت – آهک می‌تواند برای خشک كردن سایت‌های مربوط بكار رود‌. آهک می‌تواند با خاکهای رس در خاک واكنش داده تا مبنایی پایدارتر را برای ساختمان سازی فراهم كرد.

بتن هوازده اتوكلا و – آهک همچنین در تولید محصولات بتنی سلولی سبک وزن‌، مانند بتن هواخورده اتوكلاوی بكار می‌رود كه می‌تواند بصورت بلوک یا واحدهای بنایی عظیم یا سنگ‌های عایق شكل بگیرد.

سایر محصولات بتنی – آهک هیدراته می‌تواند به مخلوط بتن در ساخت بلوک و سایر محصولات بتنی اضافه شود تا محصول متراكم‌تر و مقاوم در برابر آب تو‌لید نماید‌. با اضافه كردن پلاستیسیته بیشتر‌‌، مخلوط‌، آهک همچنین محصولات بتنی را با لبه‌های دقیق‌تر ساخته، انعكاس را بهبود داده و باعث كاهش زیان از طریق شكستگی می‌شود.

آجر سیلیكات كلسیم

آجر سیلیكات كلسیم در ساختما‌ن سازی و بنایی استاندارد مانند آجر رسی بكار می‌رود. ماسه با آهک كلسیم بالا در حالت مرطوب مخلوط شده و سپس بصورت آجر قالبگیری شده و اتوكلاو می‌شود. آهک با سیلیس واكنش داده و سیلیكا‌ت‌های هیدر‌اته كلسیم پیچید‌ه‌ای را شكل می‌دهد كه آجر را به هم متصل نموده و پایداری ابعادی بالایی را فراهم می‌كند. آهک جهت ا یجاد بلوک آهک – ماسه تو خالی و ساخت لوله نیز بكار می‌رود‌‌.

مواد عایق

برخی مواد عایق‌، كه بصورت یونیت‌های قالبگیری می‌شوند حاوی سیلیس و آهک هستند. آهک به عنوان عامل پیوند عمل كرده با سیلیس حاضر در مخلوط واكنش داده و سیلیكا‌ت‌های كلسیم را شكل می‌دهد. واكنش سیلیكات – آهک نیز در ساخت عایق بكار می‌رود.

كاربرد آهک در صنعت ساخت

‌تهیه سیمان‌

مهمترین عناصر تشكیل دهنده سیمان عبارتند از خاک رس و آهک زنده (Cao) به میزان ۶۰ تا ۷۰ درصد كه برای تهیه آهک زنده سنگ آ‌هک را وارد كوره می‌كنند و پس از حرارت دادن به آن دی اكسید كربن از آن خارج شده و ‌ آهک زنده باقی می‌ماند.

سیمان پرتلند آهكی

این نوع سیمان شامل ٦ تا ٢٠ درصد آهک است. با توجه به نرمی زیاد این نوع سیمان و همچنین وجود آهک ویژ‌ه‌ای در سیمان‌، دارای خصوصیات و برتری‌هایی نسبت به سیمان پرتلند معمولی شده كه بطور مختصر به آنها اشاره می‌شود.

• نفوذناپذیری و مقاومت اولیه بیشتر
• كاهش نسبت آب به سیمان در بتن تازه
• روانی و شكل پذیری بهتر
• دوام بیشتر در برابر تغییرات دما
• رنگ روشن‌تر و سطح صا‌ف‌تر بتن
• آب انداختگی كمتر در بتن

آجر ماسه سنگی

آجر ماسه سنگی از تركیب ماسه سیلیسی و آهک، تحت فشار پخته می‌شود و در نتیجه ماده سخت و مقاوم هیدروسیلیكات كلسیم تولید میشود و بسته به مواد اولیه بكار رفته می‌تواند مقاومتی حدود ٥٠٠ كیلوگرم بر سانتیمترمربع را تحمل نماید.

كاربرد آجر ماسه آهكی

• پی سازی
• كف‌ها
• دیوارهای حمال
• سقف
• نماسازی
• پیاده روها

خواص و مزایای آجر ماسه آهكی

• اقتصادی بودن
• مقاومت فشاری بالا
• عایق صوتی
• ابعاد یكسان
• رنگ یكنواخت
• عدم جذب آب و پیدایش شوره روی آجرهای نما
• دوام بیشتر نسبت به آجرهای رسی

صنعت شیشه سازی ‌

دو تركیب اصلی كه در ساختن شیشه اهمیت بیشتری دارند‌، عبارتند از آهک و كربنات دو سود و سیلیس و پتاس و اكسید سرب و سیلیس است.

ایتونگ

‌معمو‌لاً سنگ آهك با دانه بندی ٠ تا ٩٠ میكرون در تهیه ایتونگ كاربرد دارد‌. ایتونگ از پودر سیلیس‌، پودر آهک، سیمان و پودر آلومینیوم تولید میشود و جز مصالح ساختمانی است كه از شبكه‌های بتنی مختلف تشكیل شده است و ٨٠ درصد آن را منافذ هوا و ٢٠ درصد، از مصالح سنگی و سخت تهیه شده است‌. سپس باید طوری ساخته شود كه با ماشین وزن كم‌، مقاومت كافی را در برابر وزن و فشار اعمال شده دارا باشد.

خواص

• عایق حرارتی
• نصب سریع و آسان
• غیر قابل احتراق

استفاده از شفته آهكی جایگزین خاكریزی پشت ساز‌ه‌ها

در مور د متراكم كردن خاكریزی پشت سازه‌‌های كوچك هیدرولیكی استفاده از غلطک‌های ماشینی نیاز به اضافه كردن عرض پی كنی دارد و در ضمن ممكن است باعث صدمه زدن به سازه شود‌. همینطور متراكم كردن خاک به روش دستی در لایه‌های به ضخامت ۱۰ الی ۱۵ سانتیمتر زمان زیادی را می‌طلبد و احتیاج به آزمایشاتی از قبیل تراكم‌، تست اتربرگ و … دارد. بنابراین هر دو روش از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیستند.

در این گونه موارد استفاده از شفته آهكی كه قبلاً بصورت كامل شكفته شده و زیر نظر متخصص مجرب تهیه شده باشد‌، موجب تعدیل زمان اجرا و اقتصاد‌ی‌تر شدن پروژه می‌شود. باید توجه داشت در صورتی كه آهک‌ به طور كامل شكفته نشده باشد باعث ایجاد حرارت و گاهی انفجار و صدمه زدن به سازه‌های بتنی می‌شود.

 منبع: عمران سافت