فصلنامه علمی علوم زمین

فصلنامه علمی علوم زمین

مطالعه خصوصیات کانی‌شناسی و فیزیکوشیمیایی مواد اولیه تولید آجر و تغییرات آن در طول تهیه محصول نهایی: مطالعه موردی نصرآباد، گرگان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه زمین‌شناسی معدنی و آب، دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران
2 شرکت تولیدی و بازرگانی مرجان‌کار، گلستان، ایران
10.22071/gsj.2025.506659.2181
چکیده
این پژوهش به منظور بررسی ویژگی‌های مواد اولیه تولید آجر و تغییرات آن طی فرایند پخت، در شرکت مرجان‌کار انجام گردید. مواد اولیه شرکت از نهشته‌های کواترنری دشت گرگان، شامل کفه رسی و لس با ترکیب 30 به 70 تامین می‌گردد. مطالعات کانی‌شناسی نشان داد فازهای اصلی در واحدهای کفه رسی و لس مشابه بوده، با تفاوت‌هایی در فازهای فرعی شامل حضور هماتیت در کفه رسی و دولومیت در لس. واحد کفه رسی در دسته Silty clay و لس‌ در دسته Silty clay loam قرار گرفت. غلظت بالاتر SiO₂، Al₂O₃ و Fe₂O₃ در کفه رسی و مقادیر بیشتر CaO و LOI در لس و غلظت بالای Na2O در هر دو واحد مشاهده گردید. طی فرایند پخت در دمای 950 درجه سانتی‌گراد، تجزیه کامل کلسیت و تشکیل فازهای جدید آنورتیت، اوژیت و ژلنیت به همراه فاز بی‌شکل (آمورف) مشاهده شد که نقش اساسی در استحکام مکانیکی محصول نهایی دارند. نتایج نشان داد ترکیب 70 درصد لس و 30 درصد کفه رسی برای تولید آجر مناسب است، اما افزودن 10 الی 15 درصد ماسه با ترکیب شیمیایی کنترل شده، برای بهبود خواص محصول نهایی پیشنهاد می‌شود.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


استاندارد ملی ایران، 1162، 1384، خاک خاک رس جهت ساخت آجر رسی ویژگی‌ها و روش‌های آزمون، سازمان ملی استاندارد ایران (مؤسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران).
اسدی‌کرد، ف.، 1403، ویژگی‌های بافتی، فیزیکی و شیمیایی آجرهای تولیدی شرکت مرجان‌کار. پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهید بهشتی، 116ص.
درویش‌زاده، ع.، 1389، زمین‌شناسی ایران. چاپ ششم، انتشارات دانشگاه تهران، 540 ص.
رجبی، م.، 1403، کانی‌شناسی، بافت و ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی مواد اولیه مورد استفاده در ساخت آجر شرکت مرجان‌کار. پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهید بهشتی، 148ص.
سعیدی، ع. و فراهانی، م.، 1396، گزارش نقشه زمین‌شناسی 1:25000 گرگان، سازمان زمین‌شناسی کشور، 79ص.
صبوری، ج.، 1378، مطالعه پالینومورف‌های شیست‌های گرگان در نقشه زمین‌شناسی گرگان به مقیاس 1:100000، سازمان زمین‌شناسی کشور.
کریم‌پور، م.، ح.، 1378، کانی‌ها و سنگ‌های صنعتی. انتشارات دانشگاه فردوسی مشهد، 398ص.
 
Agbede, I.O., and Joel, M., 2011. Effect of rice husk ash on the properties of Ibaji burnt clay bricks, American Journal of Scientific and Industrial Research, 2(4), 674-677, https://www.scihub.org/AJSIR/PDF/2011/4/AJSIR-2-4-674-677.pdf.
Akintola, G.O., Amponsah-Dacosta, F., Mhlongo, S.E., Matsiketa, K.E., 2024. Mechanical evaluation of soil and artisanal bricks for quality masonry product management, Limpopo South Africa, Sci Rep, 14, 13921, https://doi.org/10.1038/s41598-024-64332-w.
Asadi-Kord, F., 2024. Textural, physical and chemical characteristics of bricks produced by Marjankar Company, M.Sc. thesis, Faculty of Earth Sciences, Shahid Beheshti University, 116 p. (In Persian).
Celik, H., 2010. Technological characterization and industrial application of two Turkish clays for the ceramic industry, Applied Clay Science, 50, 245-254, doi:10.1016/j.clay.2010.08.005.
Cheng, X., Ke, S., Wang, Q., Wang, H., Shui, A., and Liu, P., 2012. Fabrication and characterization of anorthite-based ceramic using mineral raw materials, Ceramics International, 38, 3227-3235, https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2011.12.028.
Cheng, Z., Chen, L., Liao, Y., Yuan, M., Zeng, L., Zuo, F., Chen, Y., and Ji, X., 2024. The effect of solid content on the anisotropy for 3D printed barium titanate piezoelectric ceramics, Ceramics International, 50(23), 50697-50703, doi:10.1016/j.ceramint.2024.09.414.
Darvishzadeh, A., 2010. Geology of Iran, 6th ed., University of Tehran Press, 540 p. (In Persian).
Dondi, M., Guarini, G., and Raimondo, M., 1999. Trends in the Formation of Crystalline and Amorphous Phases During Firing of Clay Bricks, Tile & Brick International, 15, 176-183, https://www.researchgate.net/publication/268506397_Trends_in_the_Formation_of_Crystalline_and_Amorphous_Phases_During_Firing_of_Clay_Bricks.
Elert, K., Clutrone, G., Navarro, C.R., and Prada, E.S., 2003. Durability of Bricks Used in the Conservation of Historic Buildings Influence of Composition and Microstructure, Journal of Cultural Heritage, 4(2), https://doi.org/10.1016/S1296-2074(03)00020-7.
Gado, R.A., Hebda, M., Lach, M., and Mikula, J., 2020. Alkali activation of waste clay bricks: influence of the silica modulus, SiO2/Na2O, H2O/Na2O molar ratio, and liquid/solid ratio, Materials, 13(2), 383, https://doi.org/10.3390/ma13020383.
Guzlena, S., Sakale, G., Certoks, S., and Grase, L., 2019. Sand size particle amount influence on the full brick quality and technical properties, Construction and Building Materials, 220, 102-109, doi:10.1016/j.conbuildmat.2019.05.170.
Iranian National Standard, 2005. No. 1162, Soil – Clay for burnt clay brick making – Specifications and test methods, Institute of Standards and Industrial Research of Iran (ISIRI). (In Persian).
Jordan, M.M., Sanfeliu, T., and de la Fuente, C., 2001. Firing transformations of tertiary clays used in the manufacturing of ceramic tile bodies, Applied Clay Science, 116-117, 83-91, https://doi.org/10.1016/S0169-1317(00)00044-2.
Karaman, S., Ersahin, S., and Gunal, H., 2006. Firing temperature and time influence on mechanical and physical properties of clay bricks, Journal of Scientific & Industrial Research, 65(02), 153-159, https://www.researchgate.net/publication/267807532_Firing_temperature_and_firing_time_influence_on_mechanical_and_physical_properties_of_clay_bricks.
Karimpour, M.H., 1999. Industrial minerals and rocks, Ferdowsi University of Mashhad Press, 398 p. (In Persian).
Ma, H.Q., Tian, Y.M., Zhou, Y., Li, G.M., and Wang, K.Y., 2018. Effective reduction of sintering temperature and breakage ratio for a low-cost ceramic proppant by feldspar addition, International Journal of Applied Ceramic Technology, 15(1), 191-196, doi:10.1111/ijac.12774.
Madavi, A., 2022. Environmental impact of bricks making, Scieng Poblication, 26, 196-202, doi:10.researchgate.net/publication/369042839_Environmental_Impact_of_Bricks_Making.
Martinez, S.M., Villarejo, L.P., Garzon, E., and Sanchez, P., 2023. Influence of firing temperature on the ceramic properties of illite-chlorite-calcitic clays, Ceramics International, 49, 24541-24557, doi:10.1016/j.ceramint.2022.11.077.
Pedro, J., Dolores, E., Sergio, M., Luis, P., and Eduardo, G., 2022. Study of a Waste Kaolin as Raw Material for Mullite Ceramics and Mullite Refractories by Reaction Sintering, Materials, Volume 15, Issue 2, Article 583, https://doi.org/10.3390/ma15020583.
Peters, T., and Iberg, R., 1978. Mineralogical changes during firing of calcium-rich brick clays, American Ceramic Society Bulletin, 57(5), 503-509, doi:10.scienceopen.com/document?vid=8351a5fb-704e-43e3-bfd9-1c94c89aa0f5.
Rajabi, M., 2024. Mineralogy, texture, and physical and chemical characteristics of raw materials used in brick manufacturing of Marjankar Company, M.Sc. thesis, Faculty of Earth Sciences, Shahid Beheshti University, 148 p. (In Persian).
Sabouri, J., 1999. Study of palynomorphs from Gorgan schists in the 1:100,000 scale geological map of Gorgan, Geological Survey of Iran. (In Persian).
Saeidi, A., and Farahani, M., 2017. Geological map of Gorgan, scale 1:25,000, Geological Survey of Iran, 79 p. (In Persian).
Shirgire, A., Deepak, M., Thenmozhi, S., Sharma, A., Pawar, S., and Jose, P., 2024. Experimental study on brick performance using quartz material and woods ash, Materials Today, 103, 609-613, doi:10.1016/j.matpr.2023.11.054.
Sokolar, R., 2010. Effect of calcite on the brick body closing, Interceram, 59(2), 123-127, doi:10.researchgate.net/publication/291987515_Effect_of_calcite_on_the_brick_body_closing.
Stocklin, J., 1968. Structural correlation of the Alpine ranges between Iran and Central Asia, Mémoire hors-série de la Société géologique de France, 8, 333-353.
Tite, M.S., and Maniatis, Y., 1975. Examination of ancient pottery using the scanning electron microscope, Nature, 257, 122-123, https://doi.org/10.1038/257122a0.
Trindade, M.J., Dias, M.I., Coroado, J., and Rocha, F., 2009. Mineralogical transformations of calcareous rich clays with firing, Applied Clay Science, 42(3-4), 345-355, doi:10.1016/j.clay.2008.02.008.
Wang, S., Gainey, L., Mackinnon, I.D.R., Allen, C., Gu, Y., and Xi, Y., 2023. Thermal behaviors of clay minerals as key components and additives for fired brick properties, Journal of Building Engineering, 66, 105802, doi:10.1016/j.jobe.2022.105802.
Whitney, D., and Evans, B., 2010. Abbreviations for Names of Rock-Forming Minerals, American Mineralogist, Volume 95, pages 185187, doi: 10.2138/am.2010.3371.
Yang, L., Sega, M., and Harting, J., 2021. Capillary-bridge forces between solid particles: Insights from lattice Boltzmann simulations, Aiche Journal, 67(9), https://doi.org/10.1002/aic.17350.
Yuan, C., Zhao, C., Wang, F., and Yuan, S., 2022. Characterization of ceramic from the Early Bronze Age Xinzhai site, Henan Province, China, by using a multi-analytical approach, Journal of Archaeological Science: Reports, Volume 44, 103551, ISSN 2352-409X, https://doi.org/10.1016/j.jasrep.2022.103551.
Zhang, X., Li, Y., Cui, Y., Tian, Z., Sun, L., Ma, C., and Sun, Y., 2023. Corrosion mechanism of silica bricks containing high amorphous for hot stoves, Ceramics International, 49, 40746-40753, doi:10.1016/j.ceramint.2023.10.058.
 
دوره 36، شماره 1 - شماره پیاپی 139
بهار 1405، دوره سی و ششم، شماره 1، پیاپی 139
بهار 1405
صفحه 39-56