بَحثٌ شَامِل•╬» طـــرق صنـــع الطـــوب الأحمـــــر

المادة الأولية: المادة الأولية لصنع الآجر هي الغضار، وهو ناتج من تفتت بعض الصخور الرسوبية بفعل عوامل الطبيعة، ويوجد في طبقات التربة بشكل صفائح وخيوط، وأشهر فلزات الغضار هي: الكاولينيت kaolinite (نسبة إلى تل كاولنغ في الصين)، والإيليت illite (نسبة إلى ولاية إيلينوي في الولايات المتحدة الأمريكية)، والمونموريُّونيت montmorillonite (نسبة إلى مدينة مونموريون في فرنسة). وتحتوي كلها على نسب مختلفة من السيليس (السيليكا) SiO2 والألمين (الألمينا) Al2O3.
لقد أختلفت المواد الخام Raw Materials المستخدمة فى صناعة الطوب من عصر الى اخر و كذلك اختلفت نسب التركيب ، وتتكون الخليط من طمى النيل Clay مضاف اليه الجير Lime والرملQuartz بنسب خلط: 3: 1:2.

وفي تركيب الغضار، إضافة إلى ذلك، شوائب من فلزات متحدة معه مثل الكوارتز وبعض أكاسيد الحديد وكربونات (فحمات) الكلسيوم والمغنزيوم، وأحياناً مواد عضوية. وتعطي أكاسيدُ الحديد غضاريات الآجر ألوانها التي تتميز بها.
مراحل صنع الآجر: -
1. استخراج المواد ونقلها إلى المصنع.

2. اختبار الطفل :-
وهى أولى خطواط صناعة الطوب وعليها يتوقف مدى جودة المنتج النهائى إذ لابد من تنقية الطفلة
أى استبعاد الكتل الحجرية وأى أحجار أو مواد غريبة

3. الخلط :
عد اختبار الطفلة والمواد المضافة المناسبة كما يتم الخلط الجيد لكل هذه المحتويات حتى يحدث
التجانس فى الشكل واللون والقوة والنسيج ويضاف الطين والرمل نسبته من التين أو قش الأرز بمقدار يتراوح بين 30 – 40 كجم لكل ألف طوبة أو ما يعادل 20 % من حجم الخلطة. (1)
4. التخمير :-
وهو يترك عجينة الطين محفوظة فى مائها فترة من الوقت قد تكون يوماً أو يومين أو حتى أسابيع
وخلال هذه الفترة تنتشر المياه وتتوزع توزيعاً منتظماً بين حبيبات الطين ونتيجة لتخمير المواد العضوية الموجودة أو المضافة للطين تتفكك حبيبات الطين إلى حبيبات أصغر وهذا يزيد من لدونة العجينة وقابليتها للتشكيل .
5. العجن :-
والطريقة التقليدية التى كانت تستخدم قديماً والتى لا تختلف عما نراه فى ريف مصر حديثاً كانت تقوم على إضافة الماء إلى الخليط فى حفرة مناسبة ثم يترك الخليط ليتخمر ثم يقلب هذا الخليط بالفؤوس ويدعك بالأيدى ويدهس بالأرجل لتفكيك الكتل المتماسكة من الطين وغالباً ما كانت تستخدم الخيول والبغال بهذا الغرض . وكانت هذه العملية تؤدى إلى ظهور الأجسام الصلبة كبيرة الحجم وغير المرغوب فيها مثل الحصى والزلط مما يسهل إذالتها حيث إن تتواجد فى الخليط سيؤدى إلى حدوث إضرار بالمنتج أثناء مرحلة التجفيف .
6. التشكيل:-
والطريقة التقليدية التى استخدمها قدماء المصريين كانت باستخدام قالب خشبى woodier
mouldكانوا هم أصحاب السبق فى أختراعه . هملية التشكيل فىابسط صورها تتم عن طريق
وضع الطين فى القالب الخشبى ويضغط عليه براحة اليد ثم نزع القالب الخشبى عن الطين المشكل
وتركه على الأرض فى مكانه ليجف وتكرر هذه العملية حتى ملء المكان بالطوب ومع ترك مقدار
سماكة جدار القالب الخشبى بين القوالب وبعضها ويترك ليجف، وفيه يتم تشكيل الخليطة الرطبة في
قوالب ومكابس خاصة لإعطائها الشكل المطلوب. وهناك ثلاث طرائق للتشكيل هي:
أ‌- طريقة التشكيل الرطبة :-
وفيها تراوح نسـبة الماء المضاف إلى العجينة الغضارية من 20٪ إلى 30٪ من الوزن الجاف للخليطة، وذلك تبعاً لدرجة لدونة الغضار المستخدم لتكون العجينة قابلة لأن تأخذ الشكل المطلوب من دون أن تتفتت عند فك القالب، أو أن تتكسر عند كبسها فيه. وهذه الطريقة
هي الأكثر شيوعاً في إنتاج الآجر المُصْمت والآجر المثقب والآجر المجوّف.

ب‌-طريقة التشكيل نصف الرطبة :-
وفيها تكون نسبة الماء بحدود 15٪ إلى 20٪ من وزن الخليطة الجافةويتم تشكيل العجينة في هذه
الطريقة بالبَثْق في مكابس وقوالب سحّابة.


ت‌-طريقة التشكيل الجافة :-
وفيها تكون نسبة الماء بحدود 8٪ إلى 12٪ من وزن الخليطة الجافة. ويتم تشكيلها في مكابس خاصة
معقدة تحت ضغط يصل إلى 250كغ/سم2. ومزايا هذه الطريقة أنها تخفف مرحلة التجفيف وتجعل
تقلص القطع المشكلة صغيراً جداً.


7. التجفيف :-
تعتبر هذه المرحلة من أهم مراحل صناعة الطوب إذ عليها يتوقف نجاح تلك الصناعة إلى حد كبير وبتدأ تلك المرحلة مباشرة بعد الأنتهاء من التشكيل الطوب وخلالها يتم التخلص من معظم الماء الموجود فى الطوب، وعملية التجفيف هى عملية عكسية لإضافة الماء إلى الطفلة لجعلها لدنة يسهل تشكيلها وتحدث التجفيف هذه عمليةو التجفيف نتيجة تبخر الماء من مسام الطفلة مما يترتب عليه حدوث تقارب لحبيبات الطفلة مع بعضها البعض لملء الفراغ الناتج عن تبخر الماء وبشكل غير كاما .
ويصاحب هذه العملية انكماش فى حجم الطوب يكون هذا الانكماش مساوياً لحجم الماء المتبخر
وفى حالة عدم انتظام الجفاف فإن معدل فقد الماء لايكون واحداً أيضاً وهو ما يؤدى إلى حدوث
تشققات والتواءات فى اللبنة نتيجة لضغوط داخلية .
وعملية التحفيف التقليدية والتى استخدمت قديماً كانت تتم فى الهواء الجوى بوضع الطوب بعد تشكيله على أرض جافة مستوية وفى صفوف منتظمة مع ترك مسافة حوالى 15 سم بين كل صفين لمرور العمال الذين يقومون بتقليب الطوب بعد عدة أيام وتركه لعدة أيام أخرى حتى يكتمل جفافه ويصبح جاهزاً للاستخدام.
8. الشيّ :-

وفيه تتم عملية إكساب القطع المشكّلة المجففة القساوة والصلابة بحرقها في أفران خاصة نفقية أو دوارة أو متعرجة. ويكتسب الغضار صلابته اللازمة في درجة حرارة 800ْ مئوية بالانصهار الذي يحدث للمكونات المعدنية الداخلة في تركيبه فتربط بين الحبيبات التي احتفظت بصلابتها في هذه الحرارة.وتتم عملية الشيّ بتدريج ارتفاع درجة الحرارة حتى تصل إلى 800ْ أو 1000ْ مئوية،ويُتَّخَذُ هذا التدريج للحيلولة دون التصلب السابق لأوانه لسطح القطع قبل انطلاق الماء الذي في أعماقها، مما يسبب ضعفاً في داخل القطعة، ويسبب تشققها وتصدعها عند الاستخدام، ويجب أن يتم تبريد القطع المشوية تبريداً متدرجاً للحيلولة دون تشققها أيضاً.

9. عمليات الحرق :-

ان عمليات للمواد الغير متبلورة داخل القمائن Kilns تعتبر العملية الأساسية لصناعة الطوب الأحمر الآجر والتى يتحدد على اثرها المميزات والصفات الجيدة التى يجب ان تتوافر فى الطوب يحدث الترابط بين الجسميات بواسطة الأنصهار الجزئى للمواد المتبلورة . ان عمليات الحرق تؤدى الى تحويل معادن الطين القابلةللتمدد و الأنكماش الى معادن طين صلبة غير قابلة للتمدد و الأنكماش ، بعد ان تم التخلص من الماء الممتص فيزيائيا عند درجة110 ْ مئوية والماء والممتص كيميائيا عند درجة من (330 ْ: 550 ْ) مئوية اىتحول الطين الى فخار ان اضافة الجير(Lime)الى خليط الطوب يزيد من ساعة الأنصهار كما يزيد من مسامية الطوب الناتج ، اما الرمل (Quartz ) يزيد من درجة حرارة الأنصهار و صلادة الطوب ، و هناك ثلاث مستويات لدرجات الحرارة المؤثرة فى صناعة الطوب الأحمر .

¨المستوى الأول :-
وهو درجات الحرارة أقل من 600ْ م وخلالها تصبح الطفلة جافة مع خروج وطرد الماء المتواجد فى الطفلة ويراعى فى هذه المرحلة التدرج فى الارتفاع بدرجة الحرارة لتجنب الخروج السريع للبخار مما قد يترتب عليه حدوث تشققات فى المنتج .

¨المستوى الثانى :-
عند 900ْ – 950ْ م وعندما تحلل المربونات المتواجدة فى الطفلة وهو ما قد يؤدى فى ظروف معينة إلى تكون لب أجود ( كربونى ) داخل لبنات الطوب .

¨المستوى الثالث:-
والتى خلالها يحدث الربط بين حبيبات الطفلة نتيجة لما يحدث من صهر لبعض المكونات كالسيليكا وهذا المرحلة أو هذا المستوى من الحرق يتم الوصول إليه أرتباطاً بالغرض من استخدام المنتج إذا أنه فى الغالب ما يكون إنتاج اللبنات بهدف البناء قد لا يتعدى درجة الحرق فيه عن 700ْ م .
* اذن تتم عمليه صناعة الطوب ( الآ جر ) المستخدم فى عمليات البناء المنشأت الأثرية من خلال ثلاث مراحل هى:-

1- إعداد وخلط المواد الخام Raw Materals
2- عملية التشكيل داخل القوالب Shaping process in moulds
3- عملية القمائن Firing process in kilns
4- مجد أنه كان يتم إعداد المواد الخام اللازمة لتصنيع الطوب المحروق من طمى النيل ويتكون الطمى من المعادن الطينية مثلــ
الكاولينيت Al4 (si4o10) (OH)8 Karolinite
المونتيمورلينيت Silicate Montmmorillonite Mg, Al (OH) (H2O)
والايلليت K,Mg,Al (OH) Silicate (1)

* أنواع الآجر:-

أشكال الآجر الرئيسية يقسم الآجر بحسب استخدامه إلى الأنواع الرئيسة التالية :-
الآجر العادي :-
وهو آجر مصمت أو مثقب أو مجوف. تراوح مقاومته للضغط بين 50 و300 كغ/ سم2. ويستخدم هذا النوع في إنشاء الجدران الحمّالة والجدران الحاجزة والعناصر القوسية والأعمدة والسقوف المقببة.
الآجر التزييني :-
وهو آجر مصمت أو مثقب تراوح مقاومته للضغط بين 100 و500كغ/سم2 وهو في العادة قليل الثخانة يتم شيه في حرارة تصل حتى 1200ْ مئوية لإكسابه صلابته العالية، ويستخدم هذا الآجر في تغطية مقدمة البناء وجدرانه. وهناك أنواع خاصة منه لتغطية الأرضيات.
الآجر الحراري :-
وهو آجر مقاوم للحرارة من الشكل المصمت. يتم شيّه في حرارة عالية تصل إلى 2000ْ مئوية. ويستخدم هذا الآجر في تبطين جدران الأفران والمداخن.
القرميد: وهو آجر قليل الثخانة مسطح يستخدم في تغطية السطوح المائلة في البناء، وتكون مقاومته للضغط بحدود 80كغ/سم2.


* أنواع خاصة من الآجر :-

وهي ذات أشكال ومقاومات واستخدامات مختلفة مثل الآجر المزجج، والآجر الإسفلتي، والآجر المخرَّق، والآجر المقاوم للكبريتات، والأنواع المختلفة للمواد السيراميكية.
* مواصفات الآجر :-
مواصفات الطوب الجيد فى مدينة القاهرة:
1- اللون : أحمر زردى – أحمر غامق – أسود معدنى.
2- الصلادة : عالية.
كما يتمتع الآجر بمواصفات إنشائية جيدة، فهو مادة عالية المقاومة للضغط وخفيفة الوزن، وجيدة العزل للحرارة والرطوبة والصوت، واقتصادية الكلفة إضافة إلى كونها جميلة شكلاً ولوناً.
يراوح الوزن الحجمي للآجر بين 1200 و1500كغ/م3 للآجر المثقب والمجوف، و1800 كغ/م3 للآجر المصمت. وتراوح مقاومة الآجر العادي للضغط بين 50 و300 كغ/ سم2 وهناك أنواع من الآجر يتم إنتاجها بتقنيات خاصة تصل مقاومتها إلى 1000كغ/ سم2. ويتصف الآجر بتحمله للضغط وضعفه بتأثير الشد. لذلك يستخدم في العناصر الخاضعة لقوى ضغط في البناء. وتختلف الناقلية الحرارية للآجر باختلاف وزنه الحجمي وحجم الفراغات والثقوب والمسامّ فيه. ويُراوح معامل الناقلية الحرارية للآجر بين 0.5و0.7 كيلو كالوري/م2 ساعة درجة مئوية. لذلك يعد الآجر عازلاً حرارياً جيداً يضمن أجواء داخلية مريحة في البناء. ويجب ألا تقل نسبة امتصاص الآجر للماء عن 8٪، أما الآجر المستخدم في تغطية مقدم البناء فيجب أن يكون مقاوماً لتغيرات الجو وقليل الامتصاص للرطوبة فلا يتشقق بفعل الصقيع والعوامل الجوية الأخرى.
إعدادالطوب المحروق (الآجر ) لعملية البناء :-

Preparing of fired bricks for building process
يبلل الطوب قبل البناء به خصوصا فى جو مصر الحار الكثير الأتربة وذلك لسببين هما :-
1- إذا بنيت القوالب بدون عمليه بلل بالماء فإنها لا تتماسك مع المونة المستخدمة للبناء تماسكا جيدا وذلك لوجود طبقة من الأتربة تحول دون تماسك أسطح القالب بالمونة.
2- إذا بنيت القوالب بدون بلل فإنها تمتص معظم الماء الموجود بالمونة مما يسبب جفاف المونة فى وقت أقل من وقت الشك ( التصلب ) اللزم وبذلك تتشقق المونة وتفقد متانتها وتماسكها.



المراجع "المصادر"

محمد أحمد عوض : ترميم المنشأت الأثرية – دار النهضة الشرق للطباعة والنشر والتوزيع – بدون – الطبعة الأولى – يناير 2002

محمد عز الدين حلمى : علم المعادن ، مكتبة الأنجلو المصرية ، 1984

حسين محمد أمين و أخرون : فن البناء ، الجزء الأول ، فى أصول الصناعة لأعمال البناء و النحت ، المطابع الأميرية ، 1990م