نحوه شکل گیری انواع خاک
ذرات تشکیل دهنده خاکها از متلاشی شدن سنگها پدیدار می شود. فضای خالی بین این ذرات از آب یا هوا و یا هر دوی آنها پر میشود. به این ترتیب خاک اشباع، نیمه اشباع یا خشک انگاشته می شود.
پیوند ضعیف و گسستنی بین ذرات خاک به دلیل رسوب کربناتها، اکسیدها و با وجود مواد آلی در خاک است. نیز باید دانست تخریب سنگها و در نتیجه پیدایش خاک می توانند در اثر روند فیزیکی با روند شیمیایی باشد.
روند فیزیکی تخریب یا فرسایش خاک
فرسایش، ناشی از کنش آب – اعم از جریان های رودخانه ای، اثر امواج دریا و خرد شدن ناشی از یخ زدن متوالی آب موجود در حفره های سنگ میباشد.
در روند تخریب فیزیکی، خاک حاصل دارای ترکیبات شیمیایی سنگ مادر و شکل دانه های آن مکعبی است. اندازه دانه ها نیز نسبتا بزرگ است و ذرات خاک بدون چسبندگی و یا پیوند در تماس مستقیم با یکدیگر می باشند.
از این گروه خاکهای غیر چسبنده می توان به لای، ماسه و شن اشاره نمود. لای و ماسه از کوارتز سنگ های آذرین به وسیله تغییرات فیزیکی به دست می آید.
روند شیمیایی تخریب خاک
نوع کانی سنگ مادر در اثر عمل آب، اکسیژن و گاز کربنیک تغییر میکند. برای مثال، کائولینیت که نوعی کانی رسی است، از تجزیه فلدسپات تحت تأثیر آب در گاز کربنیک پدید می آید.
ذرات کانی صفحه ای – پولکی شکل می باشد و به علت همین شکل پولکی (چون دارای سطح ویژه زیادی اند)، دارای خاصیت چسبندگی می باشد. علاوه بر خاک رس، لای نیز به حالت غیر اشباع، در گروه خاکهای چسبنده است.
درباره خاک رس
خاک رس از ارزان ترین و فراوان ترین مواد چسباننده ساختمان بوده و نوعی چسباننده هوایی به شمار می آید که به صورت فیزیکی خشک شده و سفت میگردد.
خاک رس مخلوطی از کانی های مختلف بوده که از پوسیدن فلدسپات ها و میکاها به وجود آمده اند. این خاکها دارای فرمول شیمیایی هیدروسیلیکات آلومینیوم به همراه اکسیدهای قلیایی و قلیایی خاکی هستند.
رس خالص سفید رنگ است اما ناخالصی ها آن را رنگین می کنند خاک رس کبود با خاک نباتی است، خاک رس سیاه یا خاکستری کم و بیش دارای زغال است.
خاک رس سرخ و خاک زرد، هیدروکسید آهن به همراه دارد. شایان یادآوری است که خاک رس با کربن، تیره رنگ و با گرانیت به رنگ خاکستری در می آید.
آنچه از تخریب سنگها حاصل میشود
الف. خاک رس برجامانده (معدنی، رسوبی): اگر ذرات مواد حاصل از متلاشی شدن سنگ ها در محل خود باقی بمانند آن را خاک رسوبی می نامند.
این خاک رس خالص تر است و از ویژگی های آن پایداری در برابر دمای زیاد است. از انواع این خاک می توان به خاک چینی با کائولیت اشاره کرد.
ب. خاک رس حمل شده (آبرفتی، آواری): در صورتی که ذرات تشکیل دهنده خاک بر اثر نیروی نقل باد، آب و یخچال های طبیعی جابه جا کردند. در طول مسیر، ناخالصی هایی به آن اضافه میشود که سبب تغییر رنگ آن میگردد.
این دسته خاک را رس های آیرفتی می نامند. از انواع این دسته: آجر، خاک سرامیک، خاک نسوز می باشد. بسته به میزان ناخالصی، خاکهای رس به سه گروه پرمایه، میان مایه و کم مایه تقسیم میشوند.
خاکهایی که بیش از ۵۰ درصد وزنشان خاک رس است. خاک رس پرمایه به حساب می آیند. که در کارهای صنعتی و ظریف کاربرد دارد.
خاک رس را می توان برحسب تر کیب شیمیایی به دو گروه خاک رس آهکی و غیر آهکی تقسیم نمود. خاک رس آهکی دارای ۱۵ درصد کربنات کلسیم می باشند. پس از پختن به رنگ بهی در می آیند.
خاک رس غیر آهکی مرکب از سیلیکات آلومینیوم، فلدسپات و اکسید آهن هستند. این دسته از خاک رس ها پس از پختن به رنگ های نخودی، قرمز با عنابی روشن در می آید که بیشتر مربوط به اکسید آهن می باشد.
انواع خاک رسی
بنیان کانیهای رسی، سیلیس و ألومین می باشند. از به هم پیوستن واحدهای بنیانی ساختمان صفحه ای ایجاد میشود. رسها به سه گروه اصلی کانولیتها، منوموریونیتها و ابلیتها تقسیم میشوند. در میان انواع خاک رس ها، کائولیتها خمیری تر میباشند.
انواع خاک رس با جذب آب، خاصیت چسبندگی و خمیری و قالب گیری پیدا میکند. ولی مقاومت خود را از دست می دهد. همچنین خاک رس در رطوبت های پایین مقاومت فشاری زیادی ندارد.
این خاک با جذب أب متورم می شود (میزان آب مکی خاک رس بسته به نوع دانه ها و ریزی دانه هاست و تقریبا هشت برابر وزن خود آب میمکد. طی این مرحله فضای خالی بین ذرات پر میشود. نفوذ پذیری خاک رس به شدت کاهش می یابد، لذا از ملات گل برای آب بندی آبگیرها، استخرها و بام استفاده میشود.
خاک چینی یا کائولن
خاک چینی خالص ترین نوع خاک رس است که رنگ سفید آن، بعد از پخت هم سفید می ماند از این رو برای ساخت ظروف چینی، کاشی، سرامیک و غیره استفاده میشود.
کائولیت یا خاک سفال
بیش از ۹۰ درصد این نوع خاک ریزتر از یک میکرون است. از این رو خاصیت پلاستیسیته بسیاری دارد. در میان انواع خاک رس، خمیری تر است و به اندازه وزنش، آب می مکد این نوع خاک بعد از پخت دارای رنگ کرم روشن می گردد که رنگ مطلوبی در صنعت سفال سازی است.
شیست سنگی
شیست سنگی از رس دگرگونست. خاکی که از شیست به دست می آید برای ساخت آجرهای مرغوب مناسب است. در مقابل سایش و عوامل جوی متعارف، این نوع از دگرگونی های خاک رس تحت فشار به وجود می آید .
بنتونیت یا گل سرشور
بنتونیتها بیشتر در اثر تجز به خاکسترهای آتشفشانی تشکیل می گردند. این نوع شدیدا پلاستیک و چسبندست و هنگام لمس، صابونی به نظر می رسد نیز سطح خمیر آن بسیار صاف است.
بنتونیت، نوعی خاک رس دریاییست که در مجاورت آب، بیش از سایر انواع خاک متورم میشود. با از دست دادن آب، بیش از همه منقبض میشوند.
توجه: اگر به خاک آنقدر حرارت دهیم که آب تبلور خود را از دست دهد، دیگر خاصیت بلاستیسیته نخواهد داشت.
گل اخرا، این نوع دارای مقدار زیدی اکسید آهن به رنگ سرخ است و در رنگ سازی استفاده میشود.
خاک نسوز یا گل آتشخوار (chamotte / finy clay)
در دمای بالاتر از ۱۵۸۰ درجه ذوب می شوند. خاک رس هایی که هیدروسیلیکات آلومینیوم آنها زیاد باشد. دمای ذوب آن ها از مرز ۱۵۸۰ درجه می گذرد و نسوز محسوب می شوند.
خاک لای
لای ذرات ریزدانه با خاصیت خصبری خیلی کم است.
الف. آرد سنگ: نوعی از لای که عموما از ذرات کوارتز تشکیل شده و خاصیت خمیری آن حداقلی میباشد.
ب. لای خمیری: دارای خاصیت خمیری بیشتر و حاوی مقادیر زیادی ذرات پولکی است.
ماسه
دانه هایی به قطر ۲- ۰۶/. میلی متر را ماسه گویند. از انواع آن می توان به موارد زیر اشاره کرد.
الف. ماسه کوهستانی (سیلیس): نیز گوشه است و به سیمان بهتر میچسبد.
ب. ماسه رودخانه ای: در اثر حرکت آب، سطوحی صاف دارد و باعث افزایش کارایی ملات میشود.
ج. ماسه بادی: ریزترین دانه های ماسه را ماسه بادی می گویند که برای بتن مناسب نمیباشد. ولی برای تهیه ملات محافظ لیسهای کاربرد دارد.
د. ماسه شکسته: از خرد کردن سنگ گرانیت (به طور مصنوعی) و یا سنگ آهک متراکم به دست می آید. دانه های این ماسه، گوشه و سطح خشن دارند و برای تهیه بتن مناسب میباشند.
شن
دانه های بزرگ تر از ۲ میلی متر را شن نخودی و بزرگتر از ۶ میلی متر را شن میگویند. تنها بسته به شکل به انواع زیر تقسیم میشوند.
الف. شن های زیری که شبیه خرده سنگ است.
ب، شن های گرد و برخوردار از سطوح صاف (شن نخودی و بادامی).
ج. شن های سوزنی که طولشان بیش از سه برابر ضخامتشان است.
د. شنهای بولکی که عرضتان بیش از سه برابر ضخامتشان است.
قلوه، به مصالح سگی درشت تر از شن، قلوه میگویند.
خاک آلی
خاکی است که منحصرا متشکل از ذرات ریز میکروسکوپی حاصل از پوسیدگی و تجزیه گیاهان است. رنگ آن از قهوه ای روشن تا سیاه تغییر میکند. قابلیت تراکم آن بسیار زیاد است. ساختمان نباید بر روی آن بنا شود.
خاصیت پلاستیسیته
خاک پس از مرطوب شدن، خاصیت شکل پذیری دارد.
هرچه دانه های خاک ریزتر باشند، خاک شکل پذیرتر می شود.
شکل دانه های خاک: دانه های خاک رس از لحاظ شکل هندسی به کروی، پولکی و دراز تقسیم بندی می شوند. هر چه درصد دانه های پولکی بیشتر باشد، خاک پلاستیک تر است.
بافت صیقلی دانه هایی که از اصطکاک بین دانه های می کاهد بر شکل پذیری مؤثر است.
میزان آب نیز بر خاصیت شکل پذیری تأثیر دارد.
هر چه دانه های خاک ریزتر باشد، سطح ویژه بیشتر است. بنابراین درصد جذب آب خاک برای مرطوب شدن سطح همه دانه ها بیشتر است.
خاصیت جذبی سطحی
به یونیزه شدن ذرات جسم جامد در آب خاصیت جذبی سطحی می گویند خاک رس دارای خاصیت جذب سطحی است.
تقلیل حجم، تقریبا کلیه مصالح ساختمانی که به هنگام مصرف با آب مخلوط میشوند. هنگام خشک شدن و سخت شدن مقداری از آب خود را از دست می دهند که باعث کاهش حجم میگردد.
رنگ خاک، رنگ اکثر خاکها قبل و بعد از پخت متفاوت است. رنگ خاکها مربوط به اکسیدهای مختلف (از جمله اکسیدهای آهن) می باشد.
اندازه خاک، از نظر اندازه، خاک به سه دسته تقسیم می شوند:
– ریز دانه: لای.
– میان دانه : ماسه.
– درشت دانه: شن.
دانه بندی، مهمترین عامل در تاب و تحمل خاکہ وزن مخصوص حجمی توده خاک میباشد.
خاکهای درشت دانه بر اثر تراکم به وزن مخصوص بیشتری نسبت به خاک ریزدانه دست فضای خالی بین دانه ها باعث تقلیل وزن مخصوص و همینطور تاب و تحمل خاک می شوند.
خاک با دانه پیوسته که در آن ذرات کوچکتر فضای بین دانه های بزرگ را پر می کنند و در آن درصد دانه های و از دانه های ریز بیشتر است بهترین دانه بندی را ایجاد می کند.