خاک‌ها

به مصالح سنگی که قطر آن‌ها کمتر از ۰/۰۰۲ میلی‌متر است، «خاک» می‌گویند.

خاک بر اثر تجزیه‌ی شیمیایی و یا عوامل فیزیکی و مکانیکی مواد گوناگون پوسته‌ی زمین به‌وجود می‌آید و در دشت‌ها با قشرهایی به ضخامت‌های مختلف رسوب می‌کند. خاک‌ها می‌توانند دارای مواد چسباننده و یا فاقد آن‌ها باشند. به مواد چسباننده‌ی داخل خاک، «رُس» و مواد غیرچسباننده «ماسه» می‌گویند. البته ناخالصی‌های کربناتی مثل سنگ‌آهک و ناخالصی‌های سولفاتی مانند سنگ‌گچ و ترکیب‌های آهن‌دار و رستنی‌ها و مواد آلی هم در خاک وجود دارد.

دانه‌بندی خاک

در خاک‌ها با توجه به فراوانی دانه‌های خاک با اندازه‌های گوناگون، دانه‌بندی خاک دچار تحول می‌شود و از این جهت به دو دسته‌ی کلی خاک با دانه‌بندی خوب و خاک با دانه‌بندی ضعیف تقسیم‌بندی می‌گردد. خاک با دانه‌بندی خوب، خاکی است که تمام ذرات از بزرگ‌ترین تا کوچک‌ترین قطعه را دارا باشد. خاک با دانه‌بندی ضعیف نیز، خاکی است که شامل دانه‌های یک‌اندازه‌ بوده و تفاوت زیادی میان اندازه‌ی بزرگ‌ترین دانه با کوچک‌ترین آن وجود ندارد و خاکی که دانه‌بندی آن ناقص است(یعنی دانه‌بندی آن دارای توالی می‌باشد) صرفاً در یک یا چند دانه حد وسط در جای خود قرار ندارد.

در شکل بعدی می‌توانید خاک با دانه‌بندی‌های مختلف را مشاهده نمایید.

نکته: دانه‌بندی‌های گوناگون را باهم مقایسه نمایید. ترتیب استقرار آن‌ها را در کنار هم مشاهده کنید. خواهید فهمید که در توده خاک متشکل از دانه‌بندی خوب، چگونه همواره دانه‌ای وجود دارد که فاصله‌ی میان دو دانه سنگی دیگر را پر می‌نماید.

لازمه‌ی دستیابی به خاکی با تاب تحمل و باربری بالا و همچنین وزن مخصوص بالا کنترل درصد وزنی دانه‌بندی خاک است، به‌گونه‌ای که فضاهای خالی در این خاک توسط رده‌های مختلف ریزدانه‌ی بعدی پر شده و خاک مطابق شکل قبلی به حالت تراکم برسد.

الف) خاک رُس:

خاک رُس از فرسوده گردیدن سنگ‌های آذرین و دگرگون شده مانند فلدسپات‌ها، گرانیت‌ها و گنایس‌ها به‌وجود می‌آید، لذا علاوه بر خاک رس، ماسه و لای نیز در خاک باقی می‌ماند. از میان علت‌های خاصیت چسبندگی خاک رس می‌توان به ریزی دانه‌ها و پولکی شکل بودن آن‌ها اشاره کرد.دانه‌های با قطر بیشتر از ۶۰ میکرون، به شکل کره‌ هستند و تماس دانه‌ها با هم نقطه‌ای است، اما دانه‌های کوچکتر از ۶۰ میکرون به صورت سوزنی یا پولکی شکل بوده و تماس آن‌ها با یکدیگر به حالت سطحی است که این تماس نسبت به دانه‌های کره‌ای شکل، خیلی بیشتر و در حدود ۱۰۰ برابر می‌باشد.به خاک‌رس به دلیل ریز بودن دانه‌ها، «کلوئید» نیز می‌گویند. خاک رس خاصیت جذب آب زیادی را دارا است و پس از جذب آب، حجم آن افزایش می‌یابد و زمانی که از آب اشباع گردد، دیگر آن را از خود عبور نمی‌دهد و به همین خاط خاک ‌رس را برای آب‌بندی‌کردن بام‌ها به صورت کاه‌گل به‌کار می‌گیرند.خاک‌ رس از جمله ارزان‌ترین و فراوان‌ترین مواد چسباننده برای مصارف ساختمانی به‌شمار می‌آید و مطابق تعریف، نوعی چسباننده‌ی هوایی است که به‌صورت فیزیکی خشک و سفت می‌شود.فرمول شیمیایی خاک رس به صورت هیدروکسات آلومینیوم، MSio2، PH2O،MAl2O­۳  به همراه اکسیدهای قلیایی و قلیایی خاکی است. خاک رس خالص، سفید رنگ می‌باشد و ناخالصی‌ها رنگ آن را تغییر می‌دهند. به عنوان مثال خاک رس کبود رنگ، حاوی FeO یا خاک نباتی است، خاک رس سیاه یا خاکستری، کم‌ و بیش دارای زغال می‌باشد. خاک رس سرخ Fe2O3 و خاک رس زرد، هیدروکسید آهن به همراه دارد. وزن ویژه‌ی خاک رس معمولاً از ۱۵۰۰ (به حالت سست) تا ۱۷۰۰ کیلوگرم بر ‌مترمکعب (به حالت فشرده و سخت) می‌باشد.خاک رس‌های آبرفتی توسط آب، باد و یا در بستر یخچال‌ها جابه‌جا گردیده و ناخالصی‌هایی در طول مسیر به آن اضافه می‌شود که تغییر رنگ آن را به‌دنبال دارد.خاک‌ رس‌های آبرفتی نظیر آجر، خاک سرامیک و خاک نسوز، از ته‌نشین شدن مواد در کف بستر آب‌های جاری به‌دست می‌آیند. به غیر از مواد رنگ‌زا، ناخالصی‌های دیگری هم در خاک موجود است که از میان آن‌ها می‌توان به ماسه سیلیسی، ماسه آهکی، فلدسپات‌ها، سولفات‌ها، املاح آهن، لای و اجزای نباتی به‌خصوص ریشه‌ی گیاهان اشاره نمود.

خاک رس‌ها با توجه به میزان ناخالصی‌هایشان به سه گروه طبقه‌بندی می‌شوند:

۱- خاک‌ رس‌های پرمایه

۲- خاک رس‌های میان‌مایه

۳- خاک رس‌های کم‌مایه

طبیعتاً خاک‌ رس‌های کم‌مایه کمترین میزان ناخالصی را دارا هستند.

از خاک رس به منظور ساخت سفته، ملات‌های گل آهک، گچ و خاک، گل و همچنین کاه‌گل استفاده می‌شود.

دلیل مصرف خاک رس در ملات گچ و خاک، ارزانی قیمت و کندگیر بودن آن است. در ملات گل‌آهک و سفته، خاک رس با آهک ترکیب گردیده و پس از مدتی سیلیکات‌ها و آلومینات‌های کلسیم ایجاد می‌شود. این ترکیب نیاز به هوا ندارد لذا ملات گل‌آهک و شفته در زمره‌ی ملات‌های آبی به شمار می‌آیند. میزان آب مکیدن خاک رس به نوع دانه‌ها و ریزی آن‌ها وابسته است.

ویژگی‌ها و حدود مورد پذیرش:

خاک رس مصرفی در هر پروژه بایستی تا حد امکان خالص و عاری از مواد آلی، ریشه‌ی گیاهان و دیگر بقایای نباتی باشد. میزان سولفات‌ها در خاک رس برحسب SO3نباید بیش از ۰/۵ درصد و میزان کلرورهای سدیم و پتاسیم آن نبایستی در مجموع بیشتر از ۰/۱ درصد باشد. وجود دانه‌های سنگی درشت به منظور مصرف خاک در شفته به شرط اینکه دانه‌بندی مناسبی داشته باشد، ایرادی ندارد اما در مورد دانه‌های خاک رس مصرفی در ملات‌ها، حداکثر ۷/۵ درصد دانه‌ها قادرند که روی الک ۱۴۹ میکرون باقی بمانند.

۲- خاکِ ‌چینی:

همانطور که قبلا بیان کردیم، خاک رس خالص به رنگ سفید می‌باشد. در صنعت سفال‌سازی به این خاک، خاک چینی می‌گویند. رنگ خاک ‌رس‌های معمولی در اثر مواد خارجی از قبیل اکسید آهن و گرافیت، سفید نیست.

۳-مخلوط (دِج):

به خاکی که انواع دانه‌های ریز و درشت و درصدی از خاک رس در آن وجود داشته باشد، مخلوط و یا دج می‌گویند.