مطالعه ویژگی‌های مهندسی اسلیت‌های شمال استان همدان به منظور تولید آجر

طالب بیدختی, علیرضا; محمدی استادکلایه, رضا; مومنی, علی اکبر

doi:10.22084/nfag.2023.27632.1549

مطالعه ویژگی‌های مهندسی اسلیت‌های شمال استان همدان به منظور تولید آجر

نویسندگان

¹ استادیار گروه زمین‌شناسی، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران

² کارشناس‌ارشد زمین‌شناسی، اداره کل استاندارد، همدان، ایران

³ دانشیار گروه زمین‌شناسی، دانشکده علوم‌زمین، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

10.22084/nfag.2023.27632.1549

چکیده

هدف از این پژوهش، بررسی ویژگی‌های اسلیت‌ها و شیل‌های دگرگون شده شمال استان همدان به منظور استفاده در ساخت آجر می‌باشد. در این پژوهش ابتدا، گسترش اسلیت‌ها و واحدهای شیلی دگرگون شده‌ی در چهار ورقه از نقشه‌های یکصد هزارم زمینشناسی کبودرآهنگ، رزن، همدان، تویسرکان مورد مطالعه قرار گرفت و اطلاعات زمین‌شناسی و سنگشناسی واحد‌های دگرگونی جمع‌آوری گردید. پس از بازدیدهای صحرایی، از پنج محل نمونه‌برداری بعمل آمد. نتایج آنالیز شیمیایی اکسیدهای اصلی و XRD نشان می‌دهد که ترکیب سنگ‌شناسی محل‌های نمونه‌برداری از نوع اسلیت و شیل‌های دگرگون شده می‌باشد. با توجه به نتایج داده‌های حاصل از آنالیز شیمیایی، ترکیب سنگ‌های مورد مطالعه، مطابق با استاندارد موجود با ساخت آجر (استاندارد شماره 1162 سازمان ملی استاندارد) می‌باشد. پس از آماده‌سازی نمونه‌ها اقدام به ساخت آجر گردید. بر روی آجر‌های ساخته شده آزمایش‌های فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی انجام گرفت. مقادیر دانسیته آجر تولیدی گویای سبک‌تر بودن آنها نسبت به آجرهای معمولی است. جذب آب آجرهای تولیدی بر اساس استاندارد شماره 7 سازمان ملی استاندارد ایران برای آجرنما و آجر توکار مناسب است. همه آجرهای ساخته ‌شده به لحاظ مقاومتی از وضعیت مناسبی برخوردار بوده و به منظور استفاده برای آجر مهندسی، نما و توکار قابل استفاده می‌باشند. نتایج آزمون یخ‌زدگی بر روی آجرهای تولیدی در 50 چرخه از انجماد و آب‌شدگی نشان‌ میدهد که افت وزنی نمونه‌ها در حد مجاز استاندارد ملی (شماره 7) ایران می‌باشد. همچنین میزان نمک‌های محلول آجرهای تولیدی نیز در حد مطلوب میباشند. در مجموع تمام ویژگی‌های بررسی شده در آجرهای ساخته شده از سنگ‌های اسلیتی با استانداردهای مربوطه مطابقت دارند که نشان‌دهنده مرغوبیت آجرهای ساخته شده است به نحوی که می‌توان از آنها در صنعت آجرسازی استفاده نمود که بسیار اقتصادی و از نظر زیستمحیطی حائز اهمیت است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Study of the engineering characteristics of slates for brick production in north Hamadan province

نویسندگان [English]

A. R. Taleb Beydokhti ¹
R. Mohamadi Ostadkalayeh ²
A. A. Moomeni ³

¹ Assist. Prof., Dept. of Geology, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran

² M. Sc., of Geology, national standards organization, Hamedan, Iran

³ Assoc. Prof., Dept. of Geology, Earth Sciences Faculty, Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran

چکیده [English]

The objective of this study is to investigate the characteristics of slates and metamorphosed shales in Hamadan province for their potential use in brick production. Firstly, the slatey and shaley units of geological Formations in Kabudar Ahang, Razen, Hamedan, and Tuserkan with a scale of 1:100,000 were identified, and their geological and petrological data of metamorphic units were collected. Following field visits, five sampling locations were selected. The results of the chemical analysis of the main oxides and X-Ray Diffraction analyses confirmed that the lithological composition of the sampling sites is slate and metamorphosed shales. According to the results of the data obtained from the chemical analysis, the composition of the studied rocks meets the required standards for brick preparation (Standard No. 7 of the National Standards Organization of Iran). After preparing the samples, physical, chemical, and mechanical tests were conducted on the bricks. The density values of the manufactured bricks indicate they are lighter than regular bricks. Water absorption of the produced bricks is within the acceptable range for facing bricks and pressed bricks according to Iran's national standard. All the slate and metamorphosed shale bricks are in good condition in terms of strength and can be used for engineering, facing, and pressed bricks. Results of the freezing test on the bricks subjected to 50 cycles of freezing and thawing show that the weight loss percentage of the samples falls within the permissible limit of Iran's national standard (No.7). Also, the amount of soluble salts in the bricks is at the optimal level. Overall, all the properties examined in the slate bricks comply with relevant standards, indicating their suitability for use in the brick-making industry, which is economically and environmentally significant.

کلیدواژه‌ها [English]

Brick
Slate
Metamorphosed shales
Engineering characteristics
Hamedan

مراجع

Alai-Mahabadi, M. and Foudazi, M (2003) Geological map of Razan, Scale 1:100,000, Geological survey & mineral exploration of Iran. (In persian).

ASTM (1985) Standards Specification for Brick, American Standard for testing and Materials, Vol.4.02, PA.USA.

ASTM (2017) Standard test methods for liquid limit, plastic limit and plasticity index of soils, No. D4318-17E1.

ASTM C20-00 (2010) Standard Test Methods for Apparent Porosity, Water Absorption, Apparent Specific Gravity, and Bulk Density of Burned Refractory Brick and Shapes by Boiling Water. DOI: 10.1520/C0020-00R10.

Awadh S. M. & Abdalla H. H (2009) Mineralogical, geochemical and geotechnical evaluation of Al-Sowera soil for building bricks industry in Iraq. Journal of Geology and Mining Research, 1: 118-125. doi.org/10.1007/s12517-009-0081-x.

Bauluz, B., Mayayo, M., Femandez- Nieto, C., Cultrone, G., Gonzlez Lopez, J. M (2003) Assessment of technological properties of calcareous and non-calcareous clays used for the brick-making industry of Zaragoza (Spain). Applied Clay Sciense. 24: 121-126. doi.org/10.1016/S0169-1317(03)00152-2.

Borna, B (2014) Exploration of brick raw materials in shaley and marly Formations in North Khorasan province, Geological survey & mineral exploration of Iran. (In Persian).

Casagrande, A (1948) Classification and identification of soils. Transactions of the American of Civil, 113: 901–930.

Danesh Zemin Engineering Company (1999) The project of regional exploration of non-metallic minerals in Hamadan province: Marl exploration project in Hamedan province from the point of view of use in brick industries. Organization of Industries and Mines of Hamedan province. (In Persian).

Dosti Roudi, Y (2013) Study of engineering geology properties of Qom Formation marls in the North-East of Hamadan province with an emphasis on brick-making materials, M. SC. thesis, Bu-Ali Sina University. (In Persian).

Eghlimi, B (2000) Geological map of Hamadan, Scale 1:100,000, Geological survey & mineral exploration of Iran. (In Persian).

Eliche- Quesada, D., Martinez- Garcia, C., Martinez- Cartas, M. L., Cotes- Palomino, M. T., Perez- Villarejo, N., Cruz- Perez, N., CorpasIglesias, F. A (2011) The use of different forms of waste in the manufacture of ceramic bricks. Applied Clay Science, 52: 270- 276. doi.org/10.1016/j.clay.2011.03.003.

Eshragi, S. A., and Mahmoudi-Garai, M (2003) Geological map of Tuserkan, 1:100000 sheet, Geological survey & mineral exploration of Iran. (In Persian).

Francisco, M., Fernandes, P., Lourence, B. & Fernando, C (2009) Ancient Clay Bricks: Manufacture and Properties (chapter 3), Materials & Technologies and practice in Historic Heritage Structures, Eds M. Bostenaru Dan et al, Springer, pp. 1-21.

Ghorbani, M., Ajayebi, K., Sadeghi, S (2003) Exploration plan of geological Formations for brick production, Organization of Industries and Mines of Kermanshah Province, 159 p. (In Persian).

Hami, A (2009) Building materials, Tehran university press, 299 p. (In Persian).

Holtz, R. D., Kovacs, W. D (1981) An Introduction to Geotechnical Engineering; Prentice-Hall, Inc.: Upper Saddle River, NJ, USA.733 p.

INSO (1997) Iranian National Standardization Organization, Soil – Soil clay for making clay brick – Specification and test method, 1th- Revision, No. 1162. (In Persian).

INSO (2006) Iranian National Standardization Organization, Clay Brick-Specification and Test methods, 4th- Revision, No. 7. (In Persian).

Khaksar, M. and Rezaei, P (2013) Geochemical study of marl deposits of Aghajari Formation in West of Bandar Abbas (Soro section) for clay brick production, 4th Conference of Iranian Society of Economic Geology, pp.546-550. (In Persian).

Liao, Y. C., Huang, C. Y (2011) Effects of heat treatment on the physical properties of lightweight aggregate from water reservoir sediment. Ceramics International, 37: 3723-3730. doi.org/10.1016/j.ceramint.2011.04.122.

Murmu A. L., Patel, A (2018) Towards sustainable bricks production: An overview. Construction and Building Materials, 165: 112–125. doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.01.038.

Organization of Industries and Mines of Kohkilouyeh and Boyer-ahmad (1998) Report on the study shaley-marly units of Mishan-Aghajari-Gachsaran Formations for use in brick production industry, 99 p. (In Persian).

Pourkaseb, H., Veuseh, S., Niknam, S. H., Zarosvandi, A. R (2014) Investigating the technical and engineering characteristics of the marls of the Mishan Formation in the north of Ahvaz for the production of light bricks, Iranian Journal of Mining Engineering, 9 (22): 37-51. (In Persian).

Prentice, J. E (1990) Geology of Construction Materials, Springer Science & Business Media, 202 P.

Shafeii, A (2004) Geological map of Kabodar Ahang, Scale 1:100,000, Geological survey & mineral exploration of Iran. (In persian).

Shakir, A. A., Mohammed, A. A (2013) Manufacturing of Bricks in the Past, in the Present and in the Future: A state of the Art Review. International Journal of Advances in Applied Sciences, 2: 145-156.

Trindade, M. J., Dias, M. I., Coroado, J., Rocha, F (2009) Mineralogical transformations of calcareous rich clays with firing: a comparative study between calcite and dolomite rich clays from Algarve, Portugal. Applied Clay Science, 42: 345– 355.