«گچ»

سنگ گچ

گچ يكي از سيمانهايي است كه از گذشته‌هاي دور ، مورد استفاده بوده است. گچ را از حرارت دادن سنگ گچ بدست مي‌آورند. در ايران ، سنگ گچ بوفور يافت مي‌شود. اين سنگها عمدتاً بصورت سنگهاي رسوبي است كه در دريا رسوب كرده‌اند. اين رسوبات، هم بصورت بلوري است و هم غير بلوري. سنگ گچ خالص، سفيد رنگ است و ناخالصيها، آنرا به رنگهاي گوناگون در مي‌آورند. قابليت حل شدن سنگ گچ در آب بسيار كم مي‌باشد؛ بطوريكه يك قسمت از سنگ گچ، در 495 قسمت آب حل مي‌شود. ويژگي اين سنگ، حل شدن آن در اسيد كلريدريك غليظ است. ولي در اسيد سولفوريك حل نمي‌شود. (از اين ويژگي جهت تشخيص سنگ گچ مي‌توان استفاده كرد.) همچنين بايد دانست كه روي سنگ گچ رستني نمي‌رويد و گياهي سبز نمي‌شود. اما توجه به اين نكته نيز لازم است كه با مشاهده پوشش گياهي در يك منطقه نمي‌توان به عدم وجود اين سنگ در آن ناحيه پي برد. زيرا در بسياري از مناطق ، روي لايه‌هاي سنگ گچ را لايه اي از خاك مناسب جهت رويش گياه مي‌پوشاند و رستنيها در اين لاية مناسب مي‌رويند.

توليد گچ

همانطور كه ذكر شد، جهت توليد گچ، سنگ گچ را حرارت مي‌ دهند . مراحل واكنشهاي انجام شده طي اي فرايند، بشرح ذيل است:

تا دماي حدود ، آب تبلور در سنگ هنوز باقي است. از دماي  به بالا، عمل تبخير ، كم كم شروع مي شود. وقتي به دماي حدود  برسيم، ماده موجود بصورت  مي‌باشد. يعني سنگ گچ 5/1 ملكول آب از دست داده است. به اين ماده ،ًگچ ساختماني ً مي‌گويند. گچ ساختماني بسرعت با آب تركيب شده، 5/1 ملكول آب مي‌گيرد و به سنگ گچ تبديل مي‌شود. ولي بعلت واكنشهايي كه در آن اتفاق افتاده، مقاومت آن از مقاومت سنگ گچ اوليه كمتر است. اگر حرارت كوره را بيافزاييم تا به دماي حدود برسيم، حاصل مي‌شود . اين ماده بسيار سريع با آب تركيب مي‌شود؛ اما زمان گيرش آن از زمان گيرش سنگ گچ ساختماني ـ كه حدود3 تا 4 دقيقه مي‌باشد ـ طولاني‌تر است. به اين ماده ،ًگچ اندودً گفته ، در سفيد كاري مصرف مي‌شود. اگر با افزايش حرارت، به دماي حدود  دست پيدا بكنيم، سنگ گچ به  تبديل مي‌شود كه ميل تركيبي بسيار زيادي با آب دارد. اين ماده حتي مي‌تواند از هوا رطوبت جذب كند كه در اين صورت به  تبديل مي‌شود. اگر باز هم دما را تا بيش از بالا بريم، سنگ گچ مي‌سوزد و ميل تركيبي خود با آب را از دست مي‌دهد. سنگ گچ در دماي  طبق فرمولهاي ذيل تجزيه مي‌شود:

تذكر : CaO همان آهك زنده است.

پس ، از حرارت دادن بيش از حد سنگ گچ ، آهك بوجود مي‌آيد. اگر در سفيد كاري، از گچي كه آهك بهمراه دارد استفاده شود، يك روز بعد مشاهده مي‌شود كه تكه‌هايي از آن سطح گچي بيرون پريده و اصطلاحاً ًآلوئكً كرده. دليل آن اينست كه اين تكه‌هاي كوچك، در هسته مركزي خود، آهك دارند كه با جذب آب منبسط شده ، بيرون مي‌پرد. بطور كلي سه نوع سنگ گچ داريم:

 1ـ سنگ گچ بلوره نشده: كه عمدتاً از رسوبات است.

2ـ سنگ گچ بلوره شده : بصورت لايه لايه و شيشه‌اي .

 3ـ سنگ گچ مرمري: كه به آن Alubuster  نيز مي‌گويند. سنگي است آرايشي و تزئيني كه تراشكاران سنگ در شهرهاي قم و شهر ري آنرا تراش داده، وسايل تزئيني مي‌سازند. اين سنگ ، شباهت زيادي با سنگ مرمر دارد. با اين تفاوت كه سنگ مرمر بسيار سخت است و نمي‌توان آنرا تراش داد . در حاليكه Alubuster  چنين نيست.

توليد گچ

اولين مرحله در توليد گچ، استخراج سنگ گچ است. بعد آنرا خرد كرده، حرارت مي‌دهند. جهت حرارت دادن سنگ گچ، انواع مختلفي از كوره وجود دارد كه سه نوع

آن متداولتر است.

 1ـ كوره چاهي يا گودالي : روش كار چنين است كه گودالي در زمين حفر مي‌كنند و سنگها را در آن بگونه‌اي مي‌چينند كه هوا و گرما از لابه‌لاي آنها عبور كند. طبيعي است كه چيدن سنگها براي دستيابي به اين هدف، دقت زيادي مي‌طلبد. از كنار كوره يك راه باريك به زير آن باز مي‌كنند . (قسمت زيرين كوره را ًتونً مي‌نامند.) از زير به كوره حرارت مي‌دهند. در گذشته جهت سوخت، از هيزم و مدفوع استفاده مي‌شد. حرارت آرام آرام ايجاد شده ، افزايش مي‌يافت و در عرض چند روز همه سنگها گرم مي‌شد. امروزه منبع ايجاد حرارت در كوره‌ها ، مشعلهايي است كه توسط گازوئيل يا ساير مواد نفتي تغذيه مي‌شوند. براي اينكه حرارت بالاي كوره سريعتر به  برسد، حرارت قسمت پايين را زياد مي‌كنند. در نتيجه دما در قسمت زيرين كوره با شيب زيادي افزايش ميابد و قسمت عمده‌اي از سنگهاي پايين كوره به آهك تبديل مي‌شود. از آنجا كه نحوه برداشت از اين كوره و توزيع محصول آن ، بصورت مخلوط و فله‌اي است، گچ خريداري شده داراي مقداري آهك است كه مصرف آن سبب ايجاد آلوئك مي‌شود . توجه به اين نكته در عين جالب بودن، ضروري است كه ممكن است كارخانه توليدكننده گچ، در پاسخ به اعتراض مصرف كننده بگويد كه در هنگام استخراج، به رگه‌هايي از سنگ آهك برخورديم . بايد دانست كه در فرآيند تبديل سنگ آهك ، به دمايي بيش از  نياز است؛ در حاليكه در توليد گچ ، اصولاً به دمايي بيش از  نياز نيست.

؟

در نهايت ، محصول بدست آمده از اين كوره‌ها ، مخلوطي است از همه چيز با كيفيتي متغير. اين مسأله ،‌يكي از معايب اساسي اين كورهاست. بعبارت ديگر، يكي از بزرگترين عيوب اين كوره‌ها ، كيفيت متغير محصل آنهاست. از ديگر عيبهاي آنها ، ظرفيت كم توليد است. يكي از ديگر اشكالات آنها ، اتلاف انرژي و بعبارت ديگر ، مصرف زائد انرژي است . زيرا هر بار كه كوره جهت تخليه يا پرشدن باز مي‌شود، مقدار زيادي از حرارت دروني آن هدر مي‌رود و در سري بعديِ توليد گچ مجدداً بايد آن مقدار حرارت، داده شود. اشكال بعدي اين قبيل كوره‌ها، داشتن نيروي انساني بي‌كار است. به اين معني كه در طي مدت زماني كه كوره در حال گرم شدن است( حدود دو روز)، كارگران آن كوره بيكار هستند. البته جهت حل اين معضل، در بسياري مكانها، سه كوره چاهي در كنار يكديگر حفر مي‌كنند تا همواره يكي در حال بارگيري، يكي در حال گرم شدن و ديگري در حال تخليه باشد. امتياز عمده اين كوره‌ها، آسان بودن ساخت و عدم نياز به سرمايه هنگفت مي‌باشد.

2ـ كوره تاوه‌اي : ظرفي است فولادي با وسطي برآمده و يك همزن كه همواره و بطور يكنواخت، عمل همزدن را انجام مي‌دهد. حرارت از اطراف و پايين و مركز برآمده  ظرف به داخل آن انتقال مي‌يابد. هنگامي كه سنگ گچ را در اين كوره مي‌ريزند، از آنجائيكه همزمان هم از كليه جهات حرارت به سنگها مي‌رسد و هم همزن آنها را مخلوط مي‌كند، همه قسمتها كاملاً يكسان حرارت مي‌بيند و محصول آن نيز كيفيتي كاملاً يكنواخت دارد. اما مشكل اين كوره‌ آنست كه توليد آ‌ن بصورت پيوسته نيست. هر بار بايد كوره را بارگيري و تخليه نمود كه اين امر سبب اتلاف مقدار قابل ملاحظه‌اي انرژي است. همچنين ظرفيت توليد آن كم است.

؟

3ـ كوره گردنده: اين كوره بسيار شبيه كوره‌هاي افقي در صنعت توليد سيمان است. نسبت به افق داراي شيب كمي است. از بالا سنگ گچ وارد و از پايين گچ خارج مي‌شود . اين كوره از كوره‌هاي سيمان بسيار ساده‌تر است. زيرا در توليد سيمان به دماي حدود  نياز است كه وجود پوششهاي عايق و نسوز را ايجاب مي‌كند. در حاليكه در توليد گچ ، صحبت از دماي حدود  است كه به فولاد آسيب نمي رساند و در نتيجه نيازي به پوششهاي عايق و آجرهاي نسوز نيست. همچنين طول اين كوره بسيار كمتر از طول كوره سيمان است. مشعل اين نوع كوره نيز به دو صورت است: يكي آنكه مشعل در پايين كوره مستقيماً شعله را روي سنگها پخش مي‌كند كه در اين صورت ، همان مشكل عدم تعادل در حرارت ديدن پيش مي‌آيد. وجه ديگر آنكه از درون كوره ، لوله‌اي عبور مي‌دهند و حرارت مشعل را به داخل آن لوله هدايت مي‌كنند. خود كوره نيز درون لايه گرم ديگري قرار مي‌گيرد. در اين صورت ، حرارت ، همانند كوره تاوه‌اي. بصورت يكنواخت توزيع مي‌شود. توليد اين قبيل كوره‌ها ، پيوسته و زياد است. اتلاف انرژي حرارتي هم ندارند. گچي كه از پايين كوره خارج مي‌شود ، پس از آسياب شدن ، در كيسه‌هاي مخصوص 40 كيلوگرمي بسته بندي مي‌گردد.

؟

خصوصيات گچ

زمان گيرش: 67 تا 88 گرم گچ در يك ليتر آب حل مي شود. حداقل زمان گيرش گچ ساختماني 4 دقيقه و حداكثر آن 8 يا 10 دقيقه است. همچنين كمينه زمان گيرش گچ اندود 8 دقيقه و بيشينه آن،60 دقيقه مي‌باشد .

 جمع شدگي : گچ ساختماني 1% افزايش حجم دارد. در نتيجه مسأله انقباض خوردن پس از گيرش كه در مورد سيمان مطرح است، در مورد گچ وجود ندارد و بعنوان مثال اگر در ديواري ترك وجود داشته باشد، مي‌توان آنرا با گچ پر كرد. به همين دليل در گذشته و قبل از دستيابي به تكنولوژي جديد (پوشش رنگ، كاشي، سراميك و …) سطوح ساختمانها را فقط با گچ ، اندود مي‌كردند. البته بايد دانست كه سطح گچ بعلت نداشتن سوراخهاي ريز، يك سطح صاف و بهداشتي است. از همين خاصيت گچ استفاده كرده ، آنرا جهت پوشش سطوح وسيعي كه نبايد درز انبساط داشته باشند، بكار مي‌برند.

اثر بر فلزات: يكي از خصوصيات گچ اينست كه فلزات را سولفاته مي‌كند. در نتيجه فلزات نبايد مستقيماً در تماس با گچ باشند و لازم است پيش از تماس با گچ ، از پوشش ضد زنگ برخوردار شوند.

محافظ در برابر آتش: يكي ديگر از امتيازات گچ ، آنست كه لايه‌ اي است محافظ در برابر آتش . فرايند محافظت در برابر آتش توسط گچ چنين است كه فرض كنيد روي يك ستون فولادي ، با لايه‌اي از گچ پوشيده شده باشد. در صورت آتش سوزي ،آب تبلور  تبخير شده ، لايه‌اي از بخار آب روي فولاد را مي‌گيرد . در نتيجه با وجودي كه دماي محيط در اثر آتش سوزي بالا مي‌رود، دماي ستون فولادي تا مدتي روي  مي‌ماند و همين مقدار زمان براي رسيدن نيروهاي آتش سوزي و اطفاء حريق كافي است.

مقاومت : مقاومت گچ به مقدار آب موجود در خمير گچ و همچنين به دمايي كه در آن گيرش حاصل مي‌شود، بستگي دارد. مقاومت گچ برخلاف سيمان، بسرعت زياد مي‌شود و بعد ثابت مي‌ماند.. با افزودن ماسه به گچ ، مي‌توان مقاومت فشاري آنرا افزايش داد. در بعضي موارد ، اين عدد به  نيز مي‌رسد.

؟

واكنش در برابر رطوبت و ساير خواص: يكي از معايب گچ آنست كه در برابر رطوبت مقاوم نيست و اصطلاحاً ًطبلهً مي‌كند. البته مي‌توان با افزودن تركيبات پليمري به گچ ، گچ     ضد آب بدست آورد. لكن گچ معمولي توانايي مقاومت در برابر رطوبت را ندارد. گچ از ساير مصالح ساختماني سراميكي سبكتر است . وزن مخصوص دانه‌اي آن ، 8/2 و وزن مخصوص انبوهي آن، 85/0 مي‌باشد. بايد توجه كرد كه سبك بودن گچ ، يكي از امتيازات آنست. سطوح گچي در برابر انتقال حرارت و همچنين صوت، عايق محسوب مي‌شوند. در نهايت يادآوري مي‌شود كه گچ ،جزء مصالح سراميكي است.

كاربردهاي گچ

آخرين مطلبي كه در مورد گچ توضيح داده مي‌شود، كاربردهاي آنست. كاربرد گچ بصورت سنتي در طاق ضربي است. اصول كلي طاق ضري چنين است كه در طول فضايي كه مي‌خواهند سقف بزنند ، تعدادي تيرآهن به موازات هم قرار مي‌دهند و بعد بين اين تيرآهنها، آجرها را بصورت قوس‌دار مي‌چينند تا با استفاده از خاصيت انتقال نيرو در قوس ، نيروي بار وارد بر سقف ، به تيرآهنها منتقل شود. در اين نوع سقف، چون آجرها بايد سريع به يكديگر بچسبند، با توجه به اينكه زمان گيرش گچ بسيار كوتاه است، بعنوان ملات از گچ استفاده مي‌كنند. امروزه با پيدايش صنعت بتن و سيمان پرتلند، در سقفها از تيرچه بلوك استفاده‌مي‌شود و كاربرد گچ بيشتر در سفيدكاري بروز يافته است. اما نكته قابل توجه اينست كه سفيدكاري بصورت سنتي ، بسيار پرهزينه و يافتن استادكار ماهر ، مشكل است. به اين دليل هم اكنون روشهاي جديدي از كاربرد گچ در ساختمان جهت كاهش هزينه بكار گرفته مي‌شود. اين روشها عمدتاً توليد و استعمال فرآورده‌ها و قطعات پيش ساخته گچي است.

در صنعت فرآورده‌هاي گچي ، پيش ساخته در كارخانه توليد و در كارگاه فقط نصب مي‌شوند. انواع مختلفي از فرآورده‌هاي گچي وجود دارد. در توليد اين قطعات ،‌از مواد پركننده هم استفاده مي‌شود. بعنوان مثال،‌با افزودن ماسه، قطعات سنگين‌تر و البته با مقاومت بيشتر بدست مي‌آورند. توليد گاز كند و ايجاد تخلخل نمايد. مثلاً افزودن آب اكسيژنه سبب توليد هيدروژن و ايجاد تخلخل مي‌شود . از مواد زائد ديگر مانند كاه، خاك اره، ني خردشده ـ كه در صنعت نيشكر بنام ًباگاسً شناخته مي‌شودـ و مواد زائد كشاورزي و صنعتي ، بعنوان پركننده استفاده مي‌شود. قطعات گچيِ ساخته شده به دو صورت است: تيغه‌هاي گچي ، ورقه‌هاي گچي.

تيغه‌هاي گچي

در كشورهاي خارجي، از تيغه‌هاي گچي با ابعاد در حدود5 يا 6 متر در 3 متر استفاده مي‌شود. جهت سهولت در جابجا كردن اين قطعات ، در آنها قلابهايي از ميلگرد با پوشش ضدزنگ قرار مي‌دهند. در داخل اين قطعات ، مكان در و پنجره و كليد و پريز و … از پيش تعبيه مي شود. در كارگاه ساختماني ، قبل از زدن سقف، اين تيغه‌ها توسط جرثقيل به طبقات مختلف حمل مي‌شود و نصب مي‌گردد. يكي از امتيازات اين قطعات ، كاهش زمان اتمام پروژه است . به اين معني كه جهت ساخت هر ديوار در كارگاه، بجاي صرف دو روز وقت، در عرض نيم ساعت مي‌توان به مقصود دست يافت.

؟

 اين روش ، شيوه مناسبي است. اما از آنجا كه در كارگاههاي داخلي از شرايط ضعيف حمل و نقل و بالابر برخورداريم ، امكان استفاده از اين روش مهيا نيست. در ايران ، ساخت تيغه ، از قطعات كوچك گچي با ابعاد 50×50 يا 60×40 سانتيمتر مربع يا ساير ابعاد مشابه با ضخامت 6 يا 7 سانتيمتر استفاده مي‌شود كه در طرفين آنها فرورفتگيها و برجستگيهايي وجود دارد و در هنگام نصب، با قراردادن لايه‌اي از گچ بين آنها ، اين زائده‌‌ها داخل يكديگر جفت مي‌شوند. امتياز اين قطعات نسبت به آجر اينست كه بجاي كار با قطعات كوچك آجري، با اين قطعات كار مي‌كنيم. اما عيب عمده آنها، شكننده بودن و ضربه پذير بودن آنهاست. اين مشكل با بكارگيري تارهاي شيشه‌اي قابل حل مي‌باشد كه در ادامه توضيح داده خواهد شد. يكي از روشهاي توليد اين قطعات كه البته بيشتر در كارگاهها استفاده مي‌شود، آنست كه از ميزهاي مخصوص قابل تنظيم به ابعاد مختلف استفاده شود. ابعاد ميزها را متناسب با ابعاد قطعات خواسته شده ، تنظيم مي‌كنند و سپس دوغاب گچ را مي‌ريزند تا گيرش حاصل كند و قطعه گچي آماده شود. اما اگر بخواهند به قطعات سبكتري با همان ابعاد دست يايند، قبل از ريختن دوغاب گچ، در سطح ميز لوله‌هايي تو خالي را ـ كه جهت نچسبيدن گچ به آنها، روغني مي‌شوند ـ با فواصل مناسب بموازات يكديگر مي‌چينند و بعد دوغاب مي‌ريزند و قبل از كامل شدن گيرش گچ ، آن لوله‌ها را خارج مي‌كنند. اين امر سبب سوراخ دار شدن قطعات و در نتيجه سبكتر بودن آنها مي‌شود.

تذكر: در ساختن سازه‌هاي مرتفع ، جهت نصب تيغه‌ها بايد از بالا شروع كرد؛ نه از پايين . زيرا اگر از پايين شروع كنيم، بارهاي بالايي تيغه را مي‌شكند. در حاليكه اگر از بالا شروع به نصب نماييم، تا به پايين برسيم، ساختمان تغيير شكل ناشي از بارگذاري را كرده و به تيغه‌ها آسيب نمي‌رسد.

ورقه‌هاي گچي

اين ورقه‌ها همانند تخته‌هاي كلاسي است، اما از گچ .صفحه‌هاي گچي را روي هر سطحي كه بخواهند ، قرار مي‌دهند و پيچ يا پرچ مي‌كنند. روش نصب اين ورقه‌ها در كارگاه ، توسط ابزار نجاري است. اين ورقه‌ها به دو صورت ساخته مي‌شوند. معمولاً كلافي از مقوا را بصورت مارپيچ خم مي‌كنند و اطراف آنرا مي‌بندند و داخل آنرا دوغاب گچ مي‌ريزند. پس از گيرش ، بالا و پايين آنرا مي‌برند. در نتيجه ورقه‌هايي بوجود مي‌آيد كه اطراف آن مقواست . در روش ديگر ، ورقي از مقوا را روي يك ميز قرار مي‌دهند و روي آن ، دوغاب گچ مي‌ريزند. سپس ورقي ديگر از مقوا را روي آنها قرار مي‌دهند و پس از حاصل شدن گيرش ، جهت يكسان شدن مقاطع، اطراف آنرا برش مي‌دهند. توجه كنيد كه تمام امتياز اين ورقه‌ها، بخاطر وجود همان لايه‌هاي مقواست كه از شكنندگي آنها جلوگيري مي‌كند و مي‌‌توان با انتخاب رنگهاي مختلف مقوا، به ورقهاي رنگي مختلفي دست يافت.

؟

تارهاي شيشه‌اي

تا اينجا كاربردهاي گچ تحت دو عنوان مطرح شد:

1ـ مصالح ساختماني : كه كم كم كاربرد خود را از دست مي‌دهد.

 2ـ فرآورده‌هاي گچي: بصورت قطعات پيش ساخته.

اما فرآورده‌هاي گچي ، همانطور كه در پيش ذكر شد، بصورت شايسته در برابر ضربه مقاوم نيستند. يكي از راههاي تقويت قطعات گچي در برابر ضربه ، استفاده از الياف است: تار شيشه‌اي Glass Fibre

علم اضافه كردن الياف به خمير اصلي، امروزه بنام ً علم مواد مركب Composite Materials ً مطرح است. اساس اين علم ، همان شيوه ًكامل گلً است كه در گذشته در ايران استفاده مي‌شده است. در ساخت كاه گل ، هدف از افزودن كاه ، جلوگيري از ترك خوردن و افزايش كششي گل بود. در بعضي جاها بجاي كاه از ًموي بزً استفاده مي‌كردند. امروزه اين علم، مخصوصاً در قسمت لاستيكها ، احيا و بهينه شده است.

 پس اساس علم مواد مركب آنست كه خميره يك ماده اصلي را با اليافي تركيب مي‌كنند تا ماده‌اي جديد با خواصي جديد بدست ‌آيد. قسمتهايي از بدنه اتومبيل و سپر آن ، بدنه هواپيما، صندليهاي پلاستيكي، كيفهاي مختلف و … همگي از مواد مركب ساخته شده است. در قطعات پيش ساخته گچي نيز جهت افزايش مقاومت در برابر ضربه ، از اين الياف استفاده مي‌شود. اليافي بقطر چند ميكرون را بصورت دسته كنار هم قرار مي‌دهند كه تشكيل كلاف مي‌دهند. هنگام ساخت فرآورده‌هاي گچي ، اين الياف را كاملاً از هم باز و خمير را لابه لاي آنها پخش مي‌كنند.

يعني هر چه مقاومت تار بيشتر باشد، درصد حجمي تار مورد نياز كمتر است. خصوصياتي كه تارها به خمير مي‌دهند، بدين شرح است:

1ـ افزايش مقاومت كششي

 2ـ افزايش مقاومت ضربه‌اي

 3ـ افزيش مدول الاستيسيته

 4ـ بهبود خواص خزشي و خستگي