مهندسی عمران و معماری بهشهر(تیسفون)

تاریخچه کاشی و سرامیک:

      سفال گري از جمله باستاني ترين هنرهاي بشري و در واقع سر منشأ هنر توليد كاشي و سراميك كه نخستين آثار اين هنر در ايران به حدود 10000 سال قبل از ميلاد مي‌رسد كه به صورت گل نپخته بوده و آثار اولين كوره هاي پخت سفال به حدود 6000 سال قبل از ميلاد بر مي گردد ادامه اين پيشرفت در صنعت سفال گري  منجر به تغييراتي در روش توليد كوره ها، اختراع چرخ كوزه گري و هم در كيفيت مواد سفال گري نظير رنگ آميزي و لعاب كاري بوده است . زمان آغاز لعاب كاري كه امكان ضد آب كردن وهمچنين نقاشي كردن و زيباسازي ظروف و سفال ها و تهيه كاشي را مقدور مي كرد به حدود 5000 سال پيش مي رسد .كاشي ها ، روش و دانش لعاب كاري را ازبابل به نقاط ديگر ايران رواج دادند بعد از اسلام و تشويق استفاده از ظروف سفالي و سراميكي به جاي ظروف فلزي – طلا و نقره ، صنعت سفالگري رشد تازه اي يا فت و صنعت سفالگري و كاشي سازي براي آرايش محراب مسجد ضد آب كردن ديوار حمام ها و ايجاد حوض و آب نما و همچنين شيب بندي بام استفاده شده است .

مقدمه:

      استفاده از سراميك در كف سازي و نماسازي يا در توليدات وسايل بهداشتي و مصالح ساختماني نظير انواع آجر سفال هاي تزئيني داخل و خارج ساختمان سفال هاي بام ساختمان ، كانالهاي فاضلابي ،سفالهاي ضد اسيدي همه از سراميكهايي است كه از ديرباز تهيه و مصرف مي شده همچنين كاربرد سراميك در صنايع مختلف نظير تهيه وسايل مقاوم در برابر حرارت و الكتريسيته ،فيوزهاي الكتريكي ،شمع اتومبيل، ريخته گري تهيه المانهاي حرارتي بسيار دقيق ، وسايل فضايي،سمباده، براده برداري تراشكاري ها ريخته گري فوق دقيق  آجرهاي نسوز، مقره هاي الكتريكي، المانهاي تصفيه آب ، پوسته موتور، گرافيت، بتن ، مواد نسوز ، بدنه سفينه هاي فضايي، انواع سيمانها ، محصولات شيشه اي و هزاران كاربرد ديگر كه روز به روز بر اهميت سرامیک می افزاید.

      كاشي يكي ديگر از محصولات سفالين و سراميكي است كه بویژه در ساختمان كاربرد و اهميت ویژه اي دارد.كاشي براي تزئينات داخل و خارج ساختمان و همچنين براي بهداشت و عايق رطوبت به كار مي رود . كاشي تزئيناتي خارج ساختمان را بویژه در اماكن مذهبي به كار مي برند.                                                                                                          كاشي كف و ديواري را در ابعاد زير 2×2 و 2 × 1 تا پنجاه در پنجاهسانتيمتر توليد مي كنند كه با رنگهاي گوناگون مي تواند يك نقاشي را در محل نصب نيز نشان دهد .كيفيت كاشي بايد به نحوي باشد كه تغييرات ناگهاني درجه حرارت 100 ـ 20 درجه سانتيگراد را به خوبي تحمل كرده و هيچگونه آثار ترك در بدنه و يا لعاب آن ظاهر نشود . كاشي ديواري را براي حفظ بهداشت و رطوبت در آشپزخانه  محيط هاي بهداشتي ، حمام و دستشويي استفاده مي كنند . كاشي كف را نيز به علت ضد سايش بودن و مقاومت حرارتي و الكتريكي بالا در آشپزخانه ها، حمام ها آزمايشگاهها ، رختشويخانه ها و كارخانجات شيميايي به كار مي برند همچنين كاشي بايد داراي ابعاد صاف و گوشه هاي تيز باشد .

اجزاء كاشي :

 كاشي از دو قسمت : 1- استخوان بندي   2- لعاب روي آن كه ماده اي است شيشه‌‌اي تشكيل شده است .

اين دو ماده بايد طوري انتخاب كرد كه ضريب انبساط آن ها مساوي باشند تا در معرض تغييرات درجه حرارت روي آنها ترك نخورد .

تهيه مكانيزه كاشي :

      نخستين مرحله براي تهيه كاشي انتخاب و آماده سازي مصالح آن مي باشد مصالح مورد نياز در كاشي سازي همان خاك رس است كه بعد از انتخاب مواد زائد و اضافي آن را به وسيله‌ي شستشوي خاك جدا مي كنند سپس آن را در مقابل هوا خشك و بعد آن را آسياب كرده تا به گردي يكنواخت تبديل شود .

اين شستشو در بعضي موارد مثل آجرهاي فشاري لازم نمي باشد ولي در ظروف چيني يا ظروف آزمايشگاهي به دليل اهميت در يكنواخت بودن خاك رس با ايجاد تغييراتي در pH آب ضروري مي باشد .

 1-ساختن گل:

     گل به معناي مخلوط مصالح تهيه شده با آب است كه بايد تمام ذرات رس در مجاورت آب قرار گيرند . براي جلوگيري از تغيير حجم و تغيير رنگ مقداري سنگ چخماق و اكسيد كرم اضافه  می    كنند .

2-قالب گيري :

     پس از آماده سازي گل آن را به مرحله‌ي قالب گيري برده ، براي تهيه كاشي هاي مرغوب اين قالب گيري در خلأ صورت مي گيرد براي جلوگيري از نفوذ هوا و مقاومت بيشتر كاشي براي اين كار مقداري ماده‌ي چرب اضافه كرده تا پس از پرس كردن، گل از قطعه خارج شود وبه دستگاه نچسبد  مقدار آب موجود در گل بايد به گونه اي باشد كه گل به راحتي در قالب شكل گرفته و جسم توپر و محكمي داشته باشيم و پس از بيرون آوردن از قالب وزن آن تغيير شكل ندهد تا بتوانيم در مرحله خشك كردن آن را جابجا نمود .

3- خشك كردن :

      مهمترين مرحله در توليد كاشي خشك كردن است به طوري كه اگر كاشي خوب خشك نشود كاشي دچار ترك يا تغيير حجم مي شود كه تمام اين عوامل باعث نامرغوب شدن كاشي مي شود اگر قطعه را پس از پرس كاري با حرارت خشك كنند سطح خارجي آن به سرعت خشك شده و رطوبت درون جسم باقي مي ماند و باعث ترك يا چرودگي در سطح بالا مي شود پس بنابراين براي قطعات مرغوب كاشي آنها را از تونل هواي گرم عبور مي دهند قطعات را برحسب اندازه آنها روي ريل قرار مي دهند ابتداي تونل هوا مثل خارج تونل مي باشد رفته رفته هواي تونل گرمتر مي شود به طوريكه در وسط تونل حرارت به حداكثر خود مي رسد در آنجا كليه‌ي آب فيزيكي قطعه گرفته مي شود و قطعه كاملاً خشك مي شود و ترك يا چرودگي در آن ايجاد نمي شود هرچه ريل با قطعه‌ي سفالي آن از وسط تونل دورتر مي شود حرارت هم كمتر مي شود بطوريكه در هنگام بيرون آمدن از تونل حرارت آن همچون هواي خارج تونل مي شود .

     در تمام طول تونل حرارت و رطوبت اندازه گيري مي شود و اگر رطوبت از ميزان معيني زيادتر شود توسط مكنده هايي كه در تمام طول تونل است مكيده مي شود هواي تونل در اثر رطوبت حاصل از خشك شدن كاشي هميشه نمناك است در نتيجه سطح خارجي كاشي مرطوب بوده و هم زمان با مغز قطعه خشك مي شود .

4- پختن كاشي :

     كاشي در دو نوبت خشك مي شود بار اول : قطعه سفالي پس از خشك شدن به كوره پخت مي برند كه اغلب از كوره هاي تونلي استفاده مي كنند ممكن است كوره هاي پخت و خشك كن داخل يك تونل بوده واين اعمال پشت سر هم انجام مي شود بدين طريق كه در ابتدا حرارت را تا 100 درجه مي رسانند تا آب فيزيكي متصاعد گردد و بتدريج حرارت بالا رفته تا 250 درجه كه كليه رطوبت متصاعد شود در حرارت 450 تا 600 درجه هم آب شيميايي آن تبخير مي شود و در حرارت 800 تمام مواد آلي خاك رس از بين رفته و به مرحله شيشه اي مي رسد قبل از اين مرحله واگن كه حاوي قطعات كاشي لعاب داده نشده مي باشد به جلو رفته و از حرارت كوره كاسته مي شود تا نزديك خروجي كه هواي مطابق محيط خارج مي شود.

5-لعاب  دادن روي كاشي :

     پس از اتمام اولين مرحله پخت كاشي ،كه هنوز قطعه كاملاً‌پخته نشده و به مرحله شيشه اي شدن نرسيده ،قطعه خارج از كوره را لعاب روي آن مي پاشند و اگر كاشي گلدار باشد قبل از پاشيدن لعاب گلها را كه شبيه عكس برگردان مي باشند روي كاشي مي چسبانند و بعد لعاب روي آن مي ريزند اين لعاب مايع است و توسط پيستوله ي رنگ كاري روي قطعه مي ريزند و بعد روي واگن هاي مخصوص چيده و دوباره به كوره مي برند و مرحله دوم پخت انجام مي گيرد اين كوره همانند كوره قبل عمل مي كند و پخت تكميل مي شود لعاب در اثر حرارت جاري شده و داخل سوراخهاي قطعه پر مي شود و با آن يكپارچه مي شود قطعه‌ي بيرون آمده از كوره را درجه بندي مي كنند .

      قطعه هايي كه خوب لعاب داده شده اند و كاملاً مستوي باشند درجه يك ناميده مي شوند  و كاشي هايي كه داراي يك يا دو نقطه ناصاف باشند درجه 2. و بالاخره كاشي هايي كه داراي لكه هاي بيشتري باشند درجه 3 و 4 مي نامند .كاشي ها را بسته بندي و به بازار عرضه مي كنند .كاشي مرغوب در ساختمان علاوه بر شكل ظاهري و نقش روي آن بايد كاملاً مستوي بوده و ابعاد آن كاملاً مستقيم و زواياي آن 90 درجه باشد .

 مدت پخت در هر مرحله در حدود سه روز مي باشد.

 كار كوره كاشي پزي پيوسته مي باشد يعني يك واگن از انتهاي كوره خارج مي شود و ديگري از ابتداي كوره وارد مي شود.

سوخت كوره :

      در انتخاب سوخت كوره بايد دقت نمود تا گازهاي حاصل از سوخت كوره با كاشي داخل كوره تركيب شيميايي نداشته باشد . بايد دقت كرد كه كاشي نزديك به شيشه اي شدن بايد در محيط اكسيد كننده باشد تا تمام مواد آلي خاك رس سوخته و از بين برود كه نباتها تجزيه و بصورت (co₂)و سولفورها به صورت(so₂)خارج گردد بهترين نوع سوخت براي كاشي پزي مخصوصاٌ كوره هايي كه قطعات چيني مثل ظروف آزمايشگاهي تهيه مي كنند سوخت الكتريكي است و تهيه اين سوخت در ممالكي كه برق گران است مشكل بوده در غير اين صورت بايد سوخت كوره و محيط داخل تونل جدا باشد و فقط حرارت ناشي از سوخت به تونل هدايت گردد و گازهاي متصاعد به بيرون فرستاده شود.

ساخت كاشي دست ساز :

     براي ساختن اشكال كاشي بايد مقدار قابل توجهي از رس مرطوب را به صورت يك لوحه گلي در آوريم اين كار را با كشيدن يك تكه پارچه كتان برروي يك صفحه تخت شروع ميكنيم با استفاده از يك سيم تكه اي به ضخامت 1/5 تا 6/7 سانتي متر از آن جدا مي كنيم و برروي تخته اي كه با پارچه كتان ياكرباس پوشانيده ايم قرار مي‌دهيم رس مرطوب باقي مانده روي سيم را پاك مي كنيم و تكه‌ي باقيمانده‌ي رس را به ظرف بر ميگردانيم  تا از خشك شدن و تكه تكه شدن جلوگيري شود سپس با استفاده از عقب دست هاي خود برروي تكه هاي گل كوبيده تا صاف شود سپس 2 تكه‌ي باريك چوب به ضخامت 1 تا 3/1 سانتي متر تهيه مي كنيم  و هر كدام را در يكي از انتهاهاي تكه ‌ي رس قرار مي  دهيم تا به صورت موازي يكديگر قرار گيرند و فاصله‌ي بين آنها از اندازه‌ي وردنه مورد استفاده بيشتر نباشد.

     تكه‌ي ديگري از كرباس را برروي سطح بالايي گل بكشيد و وردنه را روي تكه مورد نظر مي كشيم كرباس به نچسبيدن گل به وردنه كمك مي كند و ضخامت لوحه يكسان شود . براي ساختن تعداد زيادي كاشي بايد از دستگاه هاي رولر براي تهيه لوحه هاي گلي استفاده كرد. 

 محاسبه انقباض :

     به دليل اينكه رس در حين خشك شدن و پخت منقبض مي شود اندازه‌ي اوليه كاشي به نسبت به اندازه‌ي نهايي مورد نظر ما بزرگتر باشد هر رس درصد انقباض متفاوتي دارد و اين ميزان  بر اثر دمايي كه به كاشي داده مي شود تغيير مي كند. رس هايي كه در آن مقدار بيشتر ( grog)  يا مواد پركننده نظير خاك ، اره ، كاه ، شن .... وجود دارد  از رس هاي ديگر كمتر منقبض مي شوند . صحيح ترين راه براي اندازه گيري انقباض در دماي مخصوص تهيه نمونه هايي به صورت تكه هاي باريك و حرارت دادن آن هاست براي اندازه گيري درصد انقباض بايد روي رس نرم نشانه گذاري كنيد و بعد از حرارت دادن مورد نظر  دوباره طول آن را اندازه گيري كنيد تا درصد انقباض محاسبه شود .

كوره ها :

     مهمترين وسيله مورد نياز در روند توليد وساخت كاشي كوره مي باشد كه اتاق داغي است كه گل در آن گرم يا پخته مي شود تا سفت و سخت شود كاشي هاي سفالي معمولاً‌ 2 بار دركوره پخته ميشوند يك بار پخت بيسكوئيت و يك بار ديگر پخت لعاب .

     پخت بيسكوئيت باعث سخت شدن كاشي و در نتيجه ساده تر شدن كار بر روي كاشي مي شود (زيرا گل خشك و نپخته نرم و شكننده است ) پخت لعاب ، لعاب روي كاشي را ذوب مي كند و از آن يك پوشش محافظت شيشه اي مي سازد اندازه كوره ها متفاوت است . اندازه‌ي يك كوره قدرت پخت آن و سوختي كه مصرف ميكند ، گاز ، برق ، سوخت هاي خشك مثل چوب ، ممكن است در نوع كاشي كه شما مي سازيد و راههايي كه براي تزئين آن استفاده مي كنيد تأثير گذار باشد .دماي داخل كوره توسط مخروطهاي گرماسنج اندازه گيري مي شود .اين مخروطها قطعات گلي مخروطي شكل يا ميله اي شكل هستند و در دماي خاصي ذوب مي شوند وقتي شما كوره را روشن مي كنيد معمولاً‌وسيله اي به نام پك مخروطي را آماده مي سازيد و در داخل كوره قرار ميدهيد . پك مخروطي يك بدنه رسي مرطوب است كه در آن يك يا تعداد بيشتري  مخروط  جاي داده اند هريك از مخروط ها با افزايش دما يكي پس از ديگري ذوب مي شوند بانگاه كردن به پك مخروطي از طريق سوراخ تعبيه شده روي كوره مي‌توانيد دماي داخل كوره را اندازه گيري كنيد . براي خاموش كردن كوره از طريق متصل كردن مخروط، گرماسنج به يك اهرم و تغيير شكل آن صورت مي گيرد. بدين منظور يك مخروط ميله اي يا مخروط ساده در نگهدارنده قرار داده مي شود يك اهرم روي قسمت بالاي مخروط قرار مي گيرد و تا زماني كه مخروط حالت اوليه‌ي خود را حفظ مي كند از حركت اهرم به سمت پايين جلوگيري مي كند ولي وقتي كه مخروط مي‌افتد به يك دكمه برخورد مي‌كند و كوره خاموش مي شود . پك هاي مخروطي هميشه به عنوان يك وسيله‌ي ايمني استفاده مي شوند حتي اگر كوره‌ داراي دستگاه‌هاي نگهدارنده ‌ي اتوماتيك باشد قبل از خريد كوره حتماً به دستورالعمل سازنده‌ي آن مراجعه كنيد چون كوره ها به روش هاي مختلف كار ميكنند نصب كوره بايد در يك اتاق جداگانه و يا خارج از ساختمان باشد زيرا كه مواد شيميايي خارج شده از آن مي تواند سمي و خطرناك باشد.

 خشك كردن كاشي :

      كاشي هايي كه به صورت خام و با استفاده از زير لعابي دكور مي شوند مي بايست قبل از پخت  خشك شوند و براي كاشي هاي خام در روش هاي مختلف دكوراسيون بايد مراحل مختلف خشكايش اجرا شود . فرآيند خشكايش كه مي تواند مفيد باشد به حالتي كه در آن رس، نسبتاً خشك شده و همانند يك تكه چرم سفت به نظر مي رسد ، گفته مي شود . ولي رس مقداري رطوبت در خود دارد و هنوز قابليت كار شدن و تغيير شكل را دارا مي باشد كه به آن مرحله‌ي لدرهارد(چرمينگي)مي گويند. كاشي در اين مرحله قابليت تغيير شكل به طور كامل را ندارد و اثر انگشت برروي آن باقي مي ماند هنگامي كه كاشي خشك مي شود قطره‌ي آب را جذب مي كند و سطح آن  سفت مي شود واثر انگشت باقي نمي ماند كاشي خشك شده حساس و شكننده است و بايد در هنگام حمل و نقل دقت كافي كرد ايجاد خراش روي كاشي در اين مرحله موجب شكسته شدن آن مي گردد مي بايست براي اين كار از مرحله‌‌ي چرمينگري استفاده كرد .اگر كاشي هاي سريع خشك شوند سطح بالايي زودتر از سطح پاييني خشك شده و سريع تر انقباض مي يابد در نتيجه كاشي تغيير شكل مي‌دهد .در كاشي هاي ضخيم تر لبه ها زودتر از قسمت داخلي خشك مي شود و در نتيجه باعث ايجاد بيچشن در كاشي مي شود.

پيشتر انقباض ها و پيچش هاي كاشي نتيجه كاهش سريع رطوبت در مراحل اوليه خشك كردن كاشي است و خشك كردن آهسته و با سرعت كنترل شده مي تواند از اين موضوع جلوگيري كند.

يك راه براي اطمينان از خشك كردن آهسته با سرعت كنترل شده اين است كه روي كاشي را به مدت يك روز يا بيشتر با يك صفحه پلاستيكي  بپوشاند و سپس آن را كنار بزنيد تا هوا به آهستگي جريان يابد .