12 بهمن 1395

جز اصلی خاک مصرفی برای تولید آجر، خاک رس است. اندازه ذرات خاک رس بی نهایت کوچک و معمولاً کمتر از 0/002 میلیمتر است. بین ذرات ریز خاک رس مرطوب نیروهای مختلفی عمل می کنند که باعث شکل گیری درون قالب می شوند. شکل به دست آمده در قالب پس از خشک شدن خاک رس پابرجا می ماند. میزان خمیری بودن مصالح رسی در حالت مرطوب با تماس دست قابل تشخیص است. 

طیف وسیع و متنوعی از مواد اولیه از گل های نرم چسبنده تا لایه های رسی سخت را می توان برای ساخت آجر مورد استفاده قرار داد. با وجود این، اندازه ی تمامی مواد مزبور باید مناسب باشد. ریز بودن بیش از حد ذرات خاک باعث انقباض بیش از حد آجر پس از خروج از قالب و خشک شدن و احتمالاً ترک خوردگی آن می شود. از طرف دیگر، نمونه فاقد خاک رس به حد کافی چسبندگی نخواهد داشت و خواهد ریخت. ماهیت معدنی و شیمیایی رس باید به نحوی باشد که تغییرات ناشی از حرارت کوره آن را به جسم محکم و مقاوم در برابر آب تبدیل نماید و بتواند ذارت درشت تر موجود در خاک را به یکدیگر بچسباند.

 خاک رس آجرسازی در اکثر کشورهای جهان یافت می شود. رسوب های جدید زمین شناختی در نواحی دره ها و رودخانه های موجود و اغلب نزدیک سطح زمین انباشته می شود. رسوب های قدیمی تر ممکن است به وسیله دیگر مواد غیر مفید در عمق های مختلف پوشیده شده و بر اثر لغزش از موقعیت اولیه شان تغییر مکان دهند. بدین ترتیب رسوب های خوب رس را می توان در تپه های مدور و نه در کوه ها یافت.

 اطلاعات مربوط به رسوب های رس در بسیاری از کشورها توسط سازمان های نقشه برداری زمین شناختی یا موسسات زمین شناختی جمع آوری و منتشر می شود. محل کارخانه های موجود در زمینه سرامیک و تولید کوزه و سفال و آجرسازی راهنمای مفیدی برای یافتن منابع خاک رس هستند. 

جستجو برای رسوب های جدید رسی را می توان ابتدا به وسیله بررسی بستر رودخانه و کناره های جاده تازه ساخته شده و یا مقاطع خط آهن انجام داد زیرا این مقاطع اطلاعات دقیقی از وضعیت خاک می دهند. در مرحله بعد لازم است جزییات و اطلاعات بیشتری از رسوب های تازه کشف شده به وسیله نمونه گیری از نقاط مختلف، روی یک شبکه منظم در منطقه مورد مطالعه استخراج شود. ساده ترین و تمیزترین وسیله نمونه گیری خاک، استفاده از یک مته حفاری است. نمونه گیری با این وسیله توسط یک یا دو نفر قابل اجراست. با گردش محور، مته راه خود را به درون زمین باز می نماید و نمونه مورد نظر را برداشت می کند. به طریق مشابه از یک بیلچه نیز می توان برای حفر سوراخ باریک استفاده نمود. با وجود این، بیلچه نمی تواند تا عمق مته حفاری فرو رود. به جای سوراخ می توان یک گودال حفر نمود طوری که یک کارگر همراه با بیلچه به راحتی بتواند در آن کار کند. این عمل نیازمند انتقال حجم زیادی از خاک است و از این رو نمی تواند روش موثر و مطلوبی برای نمونه گیری باشد. از نظر ایمنی، گودال نبایستی بیش از 2 متر عمق داشته باشد.

 ثبت دقیق نتایج چنین بررسی هایی کاملاً ضروری است. روی نقشه ای از منطقه موقعیت سوراخ حفر شده بایستی مشخص و شماره گذاری گردد. نمونه های حاصل از حفاری می بایست به اندازه کافی کوچک باشند تا تشخیص وجود تغییرات از یک نوع خاک به نوع دیگر امکان پذیر گردد. معمولاً، قشر رویی زمین که گیاهان در آن رشد می کنند از خاک نباتی تشکیل شده و دارای محصولات ناشی از تجزیه گیاهان است. عمق خاک نباتی و لایه های دیگر خاک بایستی اندازه گیری و یادداشت گردد. به محض رسیدن به لایه رسی، خاک به بیلچه یا مته حفاری می چسبد و از این طریق قابل تشخیص خواهد بود. در صورتی که هنگام حفاری، مته به سنگ بزرگی برخورد کند، باید مته از مسیر قبلی منحرف گردد و یا سنگ را شکسته و یا نوع دیگر مته حفاری استفاده شود. نتیجه این بررسی ها نشان دهنده وسعت سطح منطقه رس، ضخامت و عمق لایه رسی که ممکن است به آن برسیم و ضخامت لایه خاک نباتی که لازم است طی عملیات استخراج جا به جا شود خواهد بود. چنانچه لایه خاک نباتی ضخیم باشد در این صورت جا به جا کردن آن به صرفه نخواهد بود، مگر این که لایه رسی از ضخامت مطلوبی برخوردار باشد.

 آزمایش های ساده برای تشخیص کیفیت خاک رس به دست آمده را می توان در محل انجام داد. برای آزمایش های مفصل تر، هر نمونه خاک بایستی به طور جداگانه روی تخته عریض انباشته گردد و سپس روی هر یک عمل چهارتایی انجام شود. بدین ترتیب که هر نمونه را به چهار قسمت یکسان تقسیم و پس از برداشتن دو قسمت قطری، دو قسمت باقیمانده را در هم آمیخته و عمل چهارتایی را آن قدر تکرار نموده تا نمونه کوچک چند کیلویی باقی بماند. نمونه حاصل می بایست در یک کیسه پلاستیکی محکم ریخته شود و بر روی برچسب آن، شماره حفاری های مربوط و عمق استخراج نمونه یادداشت گردد. 

انواع رس

 اصولاً لازم است مواد اولیه مورد استفاده برای ساخت آجر دارای خصوصیات زیر باشند:

 -نسبت رس در خاک به حد کافی باشد تا حالت خمیری و پلاستیسیته خوبی داشته باشد. شکل پذیری مخلوط بستگی به این نسبت دارد. در صورت کافی نبودن درصد ذرات ریز، مواد اولیه ضعیف و کم مایه خواهند بود. وجود رس بیش از حد مطلوب باعث چسبندگی زیاد آن و بروز اشکال در فرآیند می گردد. به علاوه در این حالت، آجر خشک شده به علت انقباض زیاد در معرض ترک خوردگی قرار می گیرد. چنین خاکی که بیش از حد رس دارد پرمایه و قوی خوانده می شود. بعضی انواع رس با خصوصیات فوق درصد انقباض زیادی دارند. 

-افزودن مقدار مناسبی از مواد درشت دانه غیر فعال، مانند ماسه باعث تعدیل و کاهش مسائل یاد شده می گردد. -نسبت مطلوب سیلیس به آلومینیوم در خاک رس و حرارتی تا حدود 1000 درجه سانتی گراد، جسم شیشه ای محکم و بادوامی را به دست می دهد.

 -وجود مواد قلیایی یا آهن که به تشکیل ترکیبات شیشه ای کمک می کند. -وجود موادی که در دمای آتش کوره تغییر شکل یا انقباض زیادی ایجاد نمی نمایند. 

-اجتناب از ناخالصی ها یا افزودنی هایی که باعث گسیختن ساختار آجر می شوند. اندازه ذرات موجود در رس تاثیر قابل توجهی در چسبندگی، خصوصیات شکل پذیری، خشک شدن و پخت آن دارد. 

انداره ذرات موجود در خاک آجرسازی 

اجزای مختلف ذرات موجود در خاک را معمولاً بر حسب اندازه آنها مطابق جدول زیر درجه بندی می کنند. 

در عمل مواد اولیه مورد استفاده در آجرسازی باید مقدار رس (10 تا 50 درصد)، سیلت و قدری هم ماسه باشند. بستر به نسبت درصد عناصر فوق چنانچه مواد اولیه محتوی مقداری رس و به همان نسبت لای و ماسه باشد به آن رس سیلتی اطلاق می شود، مانند لوم. به علت این که در خاک آجرسازی وجود رس و میزان مناسبی از سایر اندازه ها ضروری است، از این رو لوم ها به ویژه برای تولید آجر مناسبند. 

کانی های رسی

 مواد مورد استفاده در آجرسازی شامل گل های نرم، رس های نسبتاً فشرده و شیل های بسیار متراکم است. ذرات ریز در جزء رسی خاک شامل مخلوط گوناگونی از 12 گروه مختلف ترکیبات معدنی است که در زیر به طور خلاصه به آنها اشاره می شود: 

یکی از ترکیبات کائولین است که در ساختار مولکولی آن هزاران لایه مسطح سیلیس (اکسید سیلیسیوم) و ژیبسیت (اکسید الومینیوم) قرار گرفته و به ذرات آن، ساختار شش وجهی مسطح می دهد. این لایه ها 002/0 میلیمتر ضخامت دارند که به وسیله میکروسکوپ الکترونی قابل رویت اند. وجود این ترکیب معدنی مشکل خاصی در فرآیند تولید آجر ایجاد نمی کند.

 در گروه کانی های مونتموریلونیت به ازای هر لایه ژیبسیت، دو لایه سیلیس وجود دارد و اغلب در کوره پدید می آید. با چنین ساختمانی، مولکول های آب می توانند بین لایه ها وارد شده و آنها را از هم جدا کنند. انبساط خاک رس مرطوب ممکن است تا چندین هفته ادامه یابد. با خروج آب از این کانی، لایه ها دوباره به هم نزدیک می شوند. در نتیجه در مواردی که خاک رس حاوی مونتمورلونیت است، میزان انقباض در کوره زیاد خواهد بود. صفحات نازک این ترکیب از صفحات کائولینیت کوچکترند. سطح ویژه زیادی آن باعث افزایش حالت خمیری و پلاستیسیته، چسبندگی و مقاومت مونتموریلونیت می گردد. 

ترکیبات معدنی میکای آبدار و ایلیت با ساختمانی مشابه مونتموریلونت اغلب در مواد اولیه آجرسازی یافت می شوند. کلریت که مشابه میکای آبدار است نیز در خاک های رسی وجود دارد. در ساختار این ترکیب منیزیم و پتاسیم نیز مشاهده می شود.

 در انواع خاک رس، ذرات فوق العاده ریز کلوئیدی با قطرهای از میلیونیوم تا هزارم میلیمتر نیز وجود دارند. این ذرات حامل بار الکتریکی هستند. از این رو جابه جایی آنها در آب و دیگر خواص آنها تحت تاثیر املاح موجود در آب است. بدین ترتیب، خواص فیزیکی رس مرطوب را می توان با افزودن بعضی مواد شیمیایی تغییر داد، مثلاً آن را نرم تر نموده و یا از چسبندگی آن کاست. افزایش اسید باعث لخته شدن و ته نشینی ذرات کلوئیدی می شود در حالی که افزایش قلیا لخته ها را دوباره به صورت ذرات معلق در می آورد. 

انجام دادن آزمایش کانی شناسی به تشخیص هر یک از کانی های نام برده در نمونه و سودمندی آن، در امر تولید آجر کمک می کند. 

تجزیه شیمیایی 

تجزیه شیمیایی به شناسایی کانی های رسی موجود در مواد اولیه کمک می کند. مقدار نسبی سیلیس و آلومین به یکدیگر مربوط اند زیرا هر چه مقدار آلومین بیشتر باشد، در کوره دمای زیادتری برای تشکیل پیوند شیشه ای، که مشخصه فرآورده های سرامیکی است لازم خواهد بود. همچنین با تجزیه شیمیایی می توان به ترکیبات محلول در آب نظیر سولفات های پتاسیم، سدیم و منیزیم پی برد. با خشک شدن آجر خام در فضای آزاد و قبل از ورود به کوره، این نمک ها به سطح آجر مهاجرت نموده و ایجاد سفیدک می نمایند. پس از پخته شدن و خروج از کوره، در صورت دوام سفیدک در سطح آجر آن را بدنما نموده و باعث انبساط و تخریب ملات سیمان دار می گردد. سولفات کلسیم نیز می تواند چنین تاثیر نامطلوبی را به وجود آورد. با شناخت این گونه نمک های مضر در خاک رس می توان از طرق مختلف مسائل ناشی از آنها را حل نمود. راه حل این مسئله انتخاب رسوب رس بهتر و یا شست وشوی رس پس از استخراج به وسیله جریان آب به صورت بارش برای خارج کردن املاح آنهاست. همچنین می توان دمای کوره آجرپزی را زیاد نمود. 

در تجزیه شیمیایی، وجود نمک های سدیم و پتاسیم نامحلول در آب می تواند نشان دهنده وجود گدازه هایی مانند فلدسپار و میکا در آن باشد. وجود این کانی ها از جهت کاهش دمای تشکیل شیشه مفید است. ترکیبات منیزیم، کلسیم و آهن نیز رفتاری مشابه گدازه ها دارند.

 تجزیه شیمیایی می تواند روی حجم های مختلفی از نمونه خاک انجام گیرد. این موضوع از این نظر مهم است که گدازه ها باید ریزترین ذرات باشند، از این رو در نمونه های درشت به ندرت از این کانی ها یافت می شود. مارن، خاک رس دارای مقدار زیادی کربنات کلسیم (گچ، آهک و غیره) است و در تجزیه شیمیایی کامل به وسیله کلسیم آزاد موجود در آن و کاهش وزن زیادی که بر اثر حرارت به همراه دارد شناسایی می گردد. این کانی ها دمای شیشه ای دارند که تنها در قلمرو محدودی از دما پابرجا خواهد بود. از این رو، در فرآیند تولید، ذوب آنی پدید می آید. در صورتی که کربنات کلسیم به شکل کلوخه های بزرگی باشد آجر حاصل از آن پس از خروج از کوره شکننده تر می شود. این کلوخه ها را باید از مواد اولیه جدا کرده و یا به اندازه کمتر از 2 میلیمتر آسیا نمود. 

فرآیند خشک شدن و انقباض ناشی از آن 

در یک توده خاک رس مرطوب لایه های نازک آب ذرات ریز رس را از یکدیگر جدا می سازد و مقداری نیز به درون ذرات رس نفوذ می نماید. در این حالت، خاک رس نرم و انعطاف پذیر است و می تواند شکل بگیرد. بر اثر خشک شدن، به تدریج، از مقدار آب کاسته می شود و ذرات رس به یکدیگر نزدیک می گردد. بدین ترتیب، میزان انقباض کلی جسم قابل مشاهده است. این روند آن قدر ادامه می یابد تا ذرات خاک کاملاً با یکدیگر تماس پیدا کنند، اما هنوز آب در حفره های خالی میان ذرات وجود دارد. پس خاک رس دارای حد رطوبت بحرانی است (CMC). با خشک شدن تدریجی آب، دیگر هیچ گونه انقباض مهمی اتفاق نمی افتد. اهمیت عملی این فرآیند این است که آجرها باید به آرامی تا رسیدن به مقدار رطوبت بحرانی، خشک شوند تا انقباض تمام قسمت های آجر (بالا، پایین و درون آجر) با سرعت یکسان انجام گیرد. چنانچه یک وجه آجر قبل از وجه مقابل آن خشک شود، وجه دوم ممکن است بر اثر خشک شدن ترک خوردگی پیدا کند. سرعت های مختلف انقباض باعث قوسی شدن آجر می گردد. با رسیدن نقطه ی بحرانی می توان به سرعت خشک شدن را افزایش داد زیرا دیگر هیچ گونه انقباض وجود نخواهد داشت.

 در صورت لزوم برای اجتناب از ترک خوردگی آجر باید سرعت انقباض خیلی کم باشد. اگر سرعت خشک شدن آجرهای قالب گیری شده کم باشد، می توان از مصالح با انقباض بیشتر استفاده کرد. مونتموریلونیت دارای انقباض استثنایی و زیادی است، بنابراین بهتر است خاک های دارای این کانی (مانند خاک های پنبه سیاه) را از خشک ترین مخلوط ممکن قالب گیری نمود و حتی الامکان به آرامی خشک کرد. عموماً هر چه در صد ذرات ریز در خاک بیشتر باشد، بر اثر خشک شدن انقباض بیشتری را به همراه خواهد داشت و ریزتر شدن ذرات نیز باعث افزایش میزان انقباض می گردد. بدین ترتیب، در خاک آجرسازی نباید به مقدار زیاد خاک رس وجود داشته باشد.

برای کاهش انقباض زیاد می توان مواد غیر فعال درشت دانه را با خاک مخلوط کرد. بدین منظور در صورت دسترسی از ماسه استفاده می نمایند و در غیر این صورت آجرهای مرجوعی و ناسالم را آسیا کرده و خاک حاصل را که گرگ (Grog) اطلاق می شود با دیگر مواد اولیه مخلوط می نمایند.

آجرها قبل از ورود به کوره پخت باید حتی الامکان خشک شوند، در غیر این صورت ممکن است تشکیل بخار آب در درون آجر باعث ترکیدن آنها گردد.

 فرآیند پخت و انقباض ناشی از آن

 در دمای کمتر از 100 درجه سانتی گراد، هر گونه رطوبتی از آجر زدوده می شود. در چنین شرایطی ماهیت رس تغییر نمی کند، بدین معنی که، خاک رس پس از خنک شدن و کسب رطوبت خواص اولیه خود را حفظ می کند

 نخستین فعل و انفعال های غیر بازگشتی تقریباً دمای 450 تا 500 درجه سانتی گراد با وقوع دی هیدراکسیلاسیون آغاز می گردد. قسمتی از ساختار واقعی خاک رس، یعنی گروه های هیدروکسیل، به صورت بخار از آن خارج و منجر به انبساط بسیار کم آجر می شود.

 مواد آلی موجود در خاک که منشا گیاهی دارند، در دمای 400 تا 700 درجه سانتی گراد می سوزند و گاز دی اکسید کربن حاصل می شود. برای گرم شدن آجر، نفوذ اکسیژن به درون آن و خروج دی اکسید کربن از آن به زمان کافی نیاز است. در صورت سوختن مواد آلی قبل از رسیدن دما به نقطه تشکیل ساختمان شیشه ای، فرآیند نفوذ غیر ممکن خواهد بود و کربن به صورت زغال نامطلوب در درون آجر باقی خواهد ماند. این موضوع بر اثر فقدان اکسیژن نیز پدید می اید. برای بهبود خاصیت نفوذ پذیری خاک و پختن می توان مقدار مواد نفوذ پذیر نظیر خاک چینی سوخته را با آن مخلوط کرد. 

در محدوده بالای دمای سوختن مواد آلی، کربنات ها و سولفیت های موجود تجزیه می شوند، دی اکسید کربن و دی اکسید گوگرد متصاعد می گردد.

 در دمای 573 درجه سانتی گراد، شکل بلوری سیلیس که به صورت کوارتز در خاک آجرسازی وجود دارد، تغییر می کند. این تغییر و تحول با انبساط همراه است. در نتیجه، برای یکنواختی توزیع دما در نقاط مختلف آجر لازم است این سرعت افزایش دما کم باشد. رعایت این نکته از ایجاد تنش های بیش از حد و ترک خوردگی ناشی از آنها جلوگیری می کند.

 مرحله تشکیل شیشه، که برای چسبیدن ذرات خاک به یکدیگر و ایجاد جسم با دوام و محکم ضرورت دارد، بسته به ترکیب خاک مورد مصرف تقریباً در دمای 900 درجه سانتی گراد آغاز می گردد. در فرآیند تشکیل شیشه، ترکیبات گدازه با سایر کانی های موجود در خاک ترکیب شده و مایعی تشکیل می دهند. هر چه دما بیشتر باشد، میزان مایع ایجاد شده و میزان انقباض مواد بیشتر خواهد بود. در عمل، گرما را باید متوقف نمود تا مبادا تشکیل زیاده از حد مطلوب مایع و وزن لایه های فوقانی باعث تغییر شکل آجر گردد. در نهایت آجرهای موجود در کوره با یکدیگر ذوب می شوند. گاز متصاعد شده باعث پف کردن سطح آجر می شود. 

در مرحله پایانی برای اطمینان از یکنواختی عمل پخت آجر بهتر است چندین ساعت آجرها به آرامی حرارت داده شوند. مواد جدید، مانند مولیت، در دماهایی که تقریباً می تواند به 1100 درجه سانتی گراد نیز برسد ممکن است به حال بلور درآید. در چنین فعل و انفعالاتی فرآیند پخت دراز مدت در دمای کم می تواند تاثیر مشابهی با فرایند پخت در مدت کوتاه تر و دمای بیشتر داشته باشد. با آغاز مرحله تبرید، مایع بر اثر انجماد به شیشه تبدیل می شود و سایر ذرات را به یکدیگر می چسباند. برای جلوگیری از ایجاد تنش های حرارتی زیاد در آجر، بایستی سرعت تبرید کند باشد. این موضوع به ویژه در دمای تغییر ساختمان کوارتز (573) درجه سانتی گراد اهمیت دارد، زیرا در حضور کوارتز انقباض قابل توجهی پدید می آید. 

انقباض اجتناب ناپذیر در کوره پخت می بایست نسبتاً اندک باشد، در غیر اینصورت حفظ پایداری آجرها در کوره مشکل خواهد بود. 

سایر نیازهای اساسی

 فن آوری پیشرفته از تنوع خاک رس و دستگاه های تولیدی و سوخت مصرفی در آنها کاسته است، در حالی که در سیستم های آجر سازی قدیمی تر محدوده وسیعی از انواع مواد اولیه و سوخت ها قابل استفاده اند. برای فرآیند آجرسازی باید سوخت مطلوب، یعنی نفت، گاز، زغال سنگ، هیزم، خار و خاشاک و فضولات گیاهی به حد کافی در دسترس باشد. از نظر بهداشتی این مواد ارجحیت دارد. آب نیز از نیازهای اولیه است و برای انواع رس های بسیار خمیری ممکن است ماسه نیز مورد احتیاج باشد. 

آزمون خاک رس و تفسیر نتایج 

در این قسمت آزمایشهای معمول به منظور بررسی خواص مفید خاک در آجرسازی شرح داده می شود. در ابتدا شیوه های اساسی آزمایش زمین بررسی گردیده و سپس به شرح آزمون های فنی ساده و متوسط می پردازیم. در پایان این قسمت آزمایش های پیچیده تری که در صورت وجود تجهیزات مربوط ممکن است انجام گیرد، به طور خلاصه تشریح و ارائه می گردد. 

اندازه ذرات با بررسی ظاهری مواد اولیه می توان به وجود ماسه در آن پی برد. استفاده از یک ذره بین ساده به این بررسی کمک می کند.

 لمس خاک در زیر دست معیاری از نسبت اندازه های مختلف ذرات به دست می دهد. وجود ماسه در خاک خشک، احساس سنگریزه های خشنی زیر دست به همراه دارد. در این صورت خاک پخش شده به وسیله پشت ناخن دست صیقلی نخواهد بود. بر اثر خیس و له نمودن خاک بین دو انگشت دست، ذرات ماسه مشهود تر خواهد بود. 

در صورت زیاد بودن نسبت رس، خاک نرم بوده و به راحتی با دست پاک می شود. به علاوه، با پخش کلوخه ای از خاک رس روی سطح صاف می توان آن را با پشت ناخن صیقلی نمود. خاک مرطوب را می توان به هر شکلی درآورد، اما به علت چسبندگی زیاد به دست می چسبد. با افزایش درصد رس در خاک، جدا کردن آن از دست مشکل تر خواهد بود.

 خاک مناسب برای آجرسازی باید دارای درصد زیادی ماسه باشد تا سطح آن صیقلی نشود. در صورت زیاد بودن نسبت رس لازم است ماسه اضافی به خاک افزوده گردد. 

با استفاده از ظرف رسوب گیری می توان درصد اندازه های مختلف ذرات را تخمین زد. هر گونه ظرف شفاف، دارای کف مسطح و دیواره های مستقیم را می توان برای انجام دادن این ذرات این آزمون ها به کار برد. ابتدا یک سوم بطری را خاک می ریزیم و سپس آب پاکیزه به آن اضافه می کنیم. با تکان دادن بطری سعی می کنیم که محتویات آن به خوبی مخلوط شود. پس از مدتی دوباره بطری را تکان می دهیم و مدتی ثابت می گذاریم تا خاک موجود در آن ته نشین شود. پس از گذشت یک ساعت، دیگر اجزای مختلف ذرات خاک به خوبی از یکدیگر جدا می شوند و قابل تشخیص و اندازه گیری خواهند بود. لایه زیرین شامل ماسه و هر گونه ذرات درشت تر و لایه میانی از سیلت و لایه فوقانی از رس تشکیل شده است. اغلب، دو لایه فوقانی در هم نفوذ می کنند. در بعضی خاک ها رسوب رس به آرامی صورت می گیرد. مصرف آب نمک دار در این آزمون باعث تسریع در ته نشینی رس و سهولت انجام دادن آزمایش می شود.

 در مواردی که تجهیزات آزماشگاهی در دسترس باشد، با به کارگیری سرند مرطوب می توان درصد ذرات مختلف ماسه را تخمین زد. در این آزمایش، نمونه خاک را روی چند سرند که اندازه چشمه های آن به ترتیب افزایش می یابد شستشو می دهیم. سرندها باعث جداشدن اجزای مختلف موجود در خاک می گردند. با خشک نمودن سرندها و توزین هر یک و محاسبه ساده می توان به درصد اجزای تشکیل دهنده خاک پی برد. اختلاف بین وزن اجزاء و وزن نمونه اولیه خاک برابر با مقدار سیلت و رس موجود در خاک خواهد بود. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد این جزء از خاک لازم است از دستگاه دیگری به نام پی پت رسوب گیری یا از روش هیدرومتری استفاده شود. جزییات این آزمایش ها در روش های استاندارد بریتانیا تحت شماره 1377: 1975 BS تشريح گردیده است. خاک مورد استفاده در آجرسازی به روش سنتی، بایستی دارای 20 تا 25 درصد سیلت و رس و 50 تا 75 درصد ماسه و ذرات درشت تر باشد. پراکندگی اندازه ذرات خاک هر چه بیشتر باشد بهتر است. 

خاک 

خاصیت خمیری و چسبندگی خاک

 نمونه ای از خاک مرطوب را با کمک دست روی یک سطح صاف به شکل فتیله در می آوریم. جدا شدن قسمت هایی از این خاک مرطوب فتیله شده بر اثر مالش، بیانگر خاصیت خمیری کم خاک و وجود مقدار زیادی ماسه در آن است. از سوی دیگر، چنانچه فتیله بر اثر کشش قبل از جدا شدن نازک و باریک شود، در این صورت خاک مزبور برای آجرسازی مناسب خواهد بود. 

در آزمایش دیگر، فتیله درازی به قطر 10 میلیمتر از خاک مرطوب ساخته و به طور آزاد از یک سر آویخته می شود. طولی از فتیله که باعث پارگی آن می شود محک نسبتاً دقیقی از خاک را در بر خواهد داشت. در این مورد، لازم است مقداری رس به خاک افزوده گردد. از سوی دیگر، طول فتیله بیش از 150 میلیمتر نشان دهنده غلظت زیاد خاک رس است و باید مقدار کافی ماسه یا شن به خاک اضافه شود. خاک مناسب برای آجرسازی خاکی است که طول فتیله مربوط در لحظه پارگی 50 تا 150 میلیمتر باشد. 

خواص خاک مرطوب بستگی به مقدار رطوبت موجود در آن دارد. رطوبت خاک مرغوب موقعی مناسب است که گلوله ای از آن بر اثر سقوط از ارتفاع معینی بر روی زمین سخت به چندین قسمت معدود تقسیم شود. از طرف دیگر، پخ شدن گلوله بیانگر وجود رطوبت زیاد در آن و تقسیم گلوله به تعداد زیاد نشان دهنده رطوبت کم خاک است. با آزمون های ساده آزمایشگاهی می توان به ارزیابی دقیق تری از خواص خمیری خاک دست یافت. برای ساختن خمیر خیلی روان بایستی مقدار زیادی آب با خاک مخلوط گردد. بدین منظور خمیر را روی یک صفحه پلاستیکی مشبک قرار می دهیم و به کمک کاردک خوب به هم می زنیم. با جداشدن آب از خمیر و جذب آن به وسیله صفحه مشبک خمیر سفت تر می شود. با کاردک یک شکاف روی خمیر می دهیم. در صورت وجود رطوبت زیاد شکاف بسته می شود. هر گاه شکاف روی خمیر باز بماند و بسته نشود، بایستی حدود 5 گرم از آن برای تعیین میزان رطوبت برداشته و بلافاصله توزین شود. آن گاه پس از چندین ساعت قرار گرفتن در کوره با دمای 110 درجه سانتی گراد، این نمونه دوباره توزین می شود. با یک محاسبه ساده میزان رطوبت موجود در خاک به دست می آید که حد روانی خاک خواهد بود. 

علاوه بر این می توان چند تکه کوچک خمیر را از روی صفحه شیشه ای برداشت و به کمک صفحه شیشه ای مسطحی به صورت فتیله هایی به قطر 3 میلیمتر درآورد. در ابتدا که حالت خمیری خاک زیاد است، این عمل به راحتی انجام می گیرد. سپس با تبخیر رطوبت خاک در لحظه معینی در فتیله های مزبور ترک های طولی ظاهر می گردد و به قطعاتی به طول تقریباً 10 میلیمتر خرد می شود. در لحظه وقوع چنین پدیده ای آزمایش تعیین رطوبت دوباره روی آن انجام می گیرد. بدین ترتیب که 5 گرم از خرده های مزبور دقیقاً توزین می گردد و پس از خاک شدن در گرمخانه و رسیدن به وزن ثابت درصد رطوبت آن محاسبه می شود، این درصد حد خمیری خاک خواهد بود. 

تفاوت دو حد فوق، یعنی حد خمیری و حد روانی، ضریب خمیری خاک محسوب می گردد. 

مواقعی که دستگاه های پیشرفته تری در دسترس باشد، حد روانی را می توان به وسیله نفوذسنج مخروطی تعیین نمود. در استاندارد بریتانیا به شماره 1377BS روشي براي این آزمون ارائه شده است. در این آزمون، میزان نفوذ مخروطی فلزی به وزن 80 گرم با زاویه راس 30 درجه به مدت 5 ثانیه در درون خاک مرطوب اندازه گیری می شود. با اندازه گیری این میزان برای رطوبت های مختلف حد روانی به دست می آید که عبارت است از درصد رطوبت خاکی که نفوذسنج 20 میلیمتر در آن نفوذ کند. حدخمیری نیز با آزمایشی مشابه این تعیین می شود.

 در آزمایشگاه های مجهز روش های دیگری نیز برای تعیین خواص مزبور به کار می رود. ساخت آجر با خاک دارای ضریب خمیری کم به سختی انجام پذیر لست. آجر خام قالب گیری شده از چنین خاکی در صورت دارابودن رطوبت اندکی، بیش از حد مطلوب از هم می پاشد در حالی که اگر رطوبت به حد کافی نباشد خمیر آن برای قالب گیری خیلی سفت خواهد بود. بنابراین خاک دارای ضریب خمیری بیشتر نسبت به این نوع خاک ارجحیت دارد. 

خاک های با حد خمیری زیاد، قبل از آماده شدن جهت قالب گیری به آب فراوانی نیاز دارند. در این صورت، قبل از ورود به کوره مرحله خشک شدن طولانی تری خواهند داشت. حد خمیری زیاد و حد روانی فوق العاده زیاد می تواند نشان دهنده وجود مونتموریلونیت در خاک باشد که در این حالت، مسائل عمده ای پیش می آِید و نیازمند توجه ویژه ای است، زیرا در روش های ساده تولید آجر این نوع خاک ها بایستی مقدار آب بیشتری داشته باشند یا باید روی مخلوط های نیمه خشک فشارهای تراکمی بیشتری اعمال گردد و یا مواد رقیق کننده ای که طی فرآیند دچار انقباض نمی شوند به کار رود. وجود مونتموریلونیت در خاک باعث ایجاد تغییرات ابعادی قابل توجهی در آجرهای در حال خشک شدن می گردد. 

کانی شناسی و زمین شناسی

 کانی شناسی وجود مواد کانی معین در زمین را مشخص می کند، در حالی که زمین شناس با مطالعه ساختار زمین امکان دستیابی به منابع مواد اولیه مناسب را بررسی می کند. 

کانی شناس نمونه های به دست آمده از زمین را زیر میکروسکوپ مورد مطالعه قرار می دهد و بر اساس اطلاعات حاصل از سایر آزمایش ها، اجزای تشکیل دهنده خاک را شناسایی می کند. در نتیجه، قابلیت مصرف خاک را در تولید آجر با روش های متنوع موجود تعیین می کند. در آزمایشگاه های پیشرفته تر به کارگیری میکروسکوپ الکترونی تقطیعی (Scanning Electron Microscope) و دستگاه تفرق اشعه ایکس کمک زیادی به شناسایی کانی های موجود در خاک می نماید.