ظهور آجر در ایران

آجر

«برای ساختن آجر، گل می سازند، با گل خشت می زنند( به گل شکل می دهند) و خشت را می پزند». آجر واژه ایست بابلی، نام خشت نوشته هایی بوده است که بر آن­ ها فرمان، منشور، قانون و جز این ها را می نوشتند. سومری ها و بابلی برای ساختن خشت، پس از فرو نشستن سیل، گل خمیری را ازکنار رودخانه ها به دست می آوردند. پختن آجر هم زمان با پیدایش آتش اختراع شد. بشر نخستین بار از پختن گل دیواره های اجاق پی به خاصیت آجر برد. پیشینه آجر سازی در میان رودان( بین النهرین) زیادتر از ایران است.

تاریخ آجر در ایران

 قدیمی ترین شواهد تولید آجر در ایران مربوط به کاوش­ های مناطق باستانی شوش وسیلک است. در این مناطق بقایای کوره های پخت آجر مربوط به 4000 سال پیش از میلاد کشف شده است.  سوابق تاریخی نشانگر آن است که ساکنان نواحی خوزستان و بین النهرین نخستین اقوامی بودند که به این موفقیّت دست یافتند .به طور کلی صنعت آجرپزی در عهد معماری پیش از هخامنشی تکامل یافت؛ تا جایی که در دوران هخامنشی پخت آجرهای لعاب دار منقوش و برجسته بسیار معمول شد.

پیدایش ساختمان های آجری در ایران را می­‌توان از 1250 سال قبل از میلاد در بنای چغازنبیل دنبال کرد. در دوره­‌های بعد؛ هخامنشیان، اشکانیان و به­‌ویژه ساسانیان توانستند با استفاده از آجر آثار باشکوهی خلق کنند که بخشی ازآنها هنوز هم پابرجاست. «طاق کسری» در تیسفون، بخش­هایی از کاخ­های به جامانده از دوران ساسانی در استان فارس و تعداد زیادی سد و پل باقی مانده از همان دوران در مناطق مختلف، نشان دهنده­‌ی آن است که ایرانیان پیش از اسلام به خوبی با آجر، شیوه­‌های تولید، ظرفیت‌­ها و موارد استفاده‌­ی آن آشنا بودند و توانسته­ بودند به خوبی از آن بهره‌­مند شوند.

 با این وجود پس از دوران اسلامی بود که آجر به اوج شکوفایی خود در معماری ایرانی رسید. دورة سلجوقی، عصر گسترش معماری و ترقّی فوق‌­العاده هنر آجرکاری است. در این دوره است که هنر معماری و آجرکاری در ایران تا سواحل مدیترانه و حتّی آفریقا پیش رفت و در معماری مصر و سوریه  تاثیر گذاشت. به کار بردن مستمر و گسترده ی آجر در معماری دوران بعد از اسلام ایران، موجب گردید تا مدول معماری ایرانی چه از نظر تناسب ها و چه از نظر استاتیکی تحت تاثیر قرار گیرد.

 مقبره‌­ی امیر اسماعیل سامانی، برج­‌های دوگانه­‌ی خرقان، سردر مسجد جورجیر، دو گنبدخانه‌­ی بی­نظیر و تعداد زیادی طاق با چینش‌­های متنوع در مسجد جامع اصفهان، رباط شرف و انواع برج­‌ها و میل‌­ها و مناره­‌های مختلف مانند برج مهماندوست در دامغان، برج علاء­الدین در ورامین، برج رادکان در خراسان و تعداد بسیار زیاد بناهای ارزشمند از این دست و مربوط به قرون اولیه­‌ی اسلامی،  مبین چنان احاطه­‌ی فنی و هنری در تولید و کاربرد آجر است که نه تنها در نقاط دیگر جهان وجود ندارد، بلکه در دوره‌­های بعدی معماری ایران هم کمتر دیده می­‌شود. در این بناها از روش‌­های مختلف آجرکاری و آجر تراشی استفاده شده است. استحکام، سختی، رنگ، تنوّع اندازه، تولید آسان، در دسترس بودن مواد اولیّه، قابلیّت تراش، رنگ‌­پذیری با لعاب و رنگ های معدنی، کشش و کنش، عایق بودن در برابر گرما و سرما، چیدمان راحت و  همخوانی با سایر مصالح همچون کاشی، سنگ و گچ از مزایای آجر است که سبب کاربرد زیاد آن در آثار معماری ایران بوده است.

مزایای استفاده از آجر

آجر مصالحی است که قرن ها سنجیده و آزموده شده و با وجود تنوع اقلیمی موجود در گستره ی جغرافیایی ایران، به صورت گسترده در مناطق مختلف به کار رفته است. خشت و آجر را می توان نزدیک ترین مصالح ساختمانی دست ساز آدمی به طبیعت به شمار آورد که طی قرون و اعصار متمادی نقشی پر رنگ در معماری ایران داشته است. خواص منحصر به فرد آجر، جایگاه ویژه ی آن را در بین سایر مصالح حفظ کرده و با گذر زمان و ظهور مصالح جدید، از اهمیت آن کاسته نشده است.

• انقباض و انبساط آجر در برابر گرما و سرما به گونه ای است که می تواند ترک های حاصل از تنش های حرارتی و اختلاف دمای شب و روز و فصول مختلف را تا حد زیادی کاهش دهد.
• آجر به نسبت بسیاری از مصالح، ظرفیت گرمایی بالایی دارد. از این رو استفاده از آن می تواند مصرف انرژی را هم در فصول گرم و هم در فصول سرد کاهش دهد و آسایش محیطی و حرارتی مناسبی فراهم سازد.
• پیشینه ی آجر و کاربرد آن در بخش­ های مختلف ساختمان نشان می دهد که این مصالح امکان پاسخگویی به نیازهای متفاوتی را دارد. ما می توانیم در بناها و دوران مختلف، آجر را در پی ها، کفپوش ها، جرزها، دیوارها، ستون ها و طاق ها ببینیم. آجر هم در استخوان بندی و سازه ی بنا ها دیده می شود و هم در آذین بندی و نماها پررنگ جلوه می کند.
• از دیگر وجوه مثبت آجر مقاومت بالای آن در برابر آتش سوزی است.

آنچه در بالا ذکر شد به علاوه ی پرشمار وجوه مثبت دیگر،  باعث شده است که آجر صرفا مصالحی متعلق به گذشته نباشد و انتظار می رود که در معماری امروز نیز نقشی شایسته ایفا کند.

خواص شیمیایی آجر

آجر: سنگی است مصنوعی و دگرگون شده که از پختن خشت به دست می آید. خشت: گلی است که به وسیله ی قالب به آن شکل داده شده است. گل: مخلوط همگن و ورزدیده ی آب و خاک است؛ مخلوط آب و خاک را ورز می دهند تا رطوبت به تمام دانه های خاک برسد و نمناک شوند( همه ی دانه های خاک بوسیله‌ی غشایی از آب محصور شوند). خاک: زمین خرده سنگی ریزدانه ای است که از  مخلوط جسم جامد به همراه مقداری آب و هوا تشکیل شده است. آب و هوای درون خاک در واقع فضای خالی آن است و جسم جامد خاک مخلوطی است از خاک رس، ماسه، سنگ آهک، سولفات ها، ترکیب های آهن ، مواد آلی و ...

خاک رس: از پوسیدن فلدسپات ها پیدا شده است. فلدسپات ها جزء مهمی از سنگ های آذری و سنگ های دگرگون  هستند. از این رو از پوسیدن این سنگ ها، به غیر از خاک رس، ماسه سیلیسی هم در خاک به جا مانده است. رس در تعریف کانی شناسی به گروهی از کانی های سیلیکاتی ورقه ای گفته  می شود که دارای یون OH منفی در ساختمان کریستالی خود هستند. رس ها محصول طبیعی فرآیند فرسایش سنگ ها هستند که به شکل فیزیکی یا شیمیایی اتفاق می افتند.

یکی از مهمترین ویژگی های رس ها دانه بندی است که رفتار فیزیکی آن ها را نشان می دهد؛ این رفتار شامل مشخصاتی چون ضریب انقباض، چسبندگی، پلاستیسیته، تورم و میزان جذب آب است. دانه های درشت تر از 0.06 میلی متر خاک، گوی شکل اند و تماسشان با یکدیگر نقطه ای است اما دانه های ریز تر بیشتر سوزنی یا پولکی شکل اند. تماس دانه های پولکی شکل خاک با یکدیگر، سطحی و نزدیک به صد برابر تماس دانه های گوی شکل است. دانه ای خاک رس خالص پولکی شکل و ریزتر از 0.002 میلی متر هستند.  اصطلاحا به خاک هایی که بیش از 50 درصد وزنشان خاک رس خالص باشد خاک های پرمایه می گویند.

خاصیت چسبندگی خاک رس به خاطر پولکی شکل بودن آن است؛ دانه های پولکی شکل خاک رس با یکدیگر تماس سطحی دارند. خاک رس خالص سفید رنگ است، رنگ های دیگری که در خاک رس دیده می شود به خاطر وجود سایرترکیبات است. وجود اکسید آهن  FeO و خاک های نباتی در خاک رس، رنگ آن را کبود می کند. خاک های رسی خاکستری رنگ گرافیت و خاک های زرد رنگ هیدروکسید آهن دارند.

آب حالت خاک را دگرگون می کند و به دو شکل در خاک یافت می شود؛ آب آزاد، که با مکیدن یا فشردن از خاک جدا می شود و آب «نم» که دور دانه های خاک را اندود می کند و باید به آن گرما داد تا بخار شود و بپزد. خاک رس بعد از مکیدن آب متورم می شود ( بعضی از انواع رس تا 7 برابر حجمشان جذب آب دارند). غشای آبی روی دانه های رس بین 6 تا 8 میلیونم میلیمتر ضخامت دارد. به دلیل متورم شدن خاک رس هنگام جذب آب فضاهای خالی بین ذرات خاک پر می شود و از نفوذ رطوبت به لایه های زیرین جلوگیری می کند، از این رو در اندود کاهگل بام ها از خاک های رسی استفاده می شود.

خاک رس تا خشک است چسبنده نیست، همین که گل شد چسبناک می شود و تا سیراب نشده چسبناک می ماند. میزان تخلخل آجرها بر اساس میزان آب جذب شده در آجر درحالت اشباع محاسبه می شود. میزان جذب آب در آجر ها بسیار مهم است. چانچه میزان تخلخل از حد معینی بیشتر باشد، از یک سو باعث پوکی آجر می شود و توان مقاومتی آن را کاهش می دهد و از سوی دیگر با افزایش جذب آب شرایط فرسایش در مقابل یخ زدگی در آن تشدید می شود. اما با کاهش بیش از اندازه ی جذب آب، امکان جذب رطوبت ملات توسط آجر مهیا نمی شود و چسبندگی مد نظر بین ملات و آجر به وجود نمی آید.

گل آجر باید دارای استخوان بندی ماسه ای متراکم باشد. دانه های رس آب دار دور دانه های ماسه را اندود می کند و با توجه به افزایش حجمی که رس هنگام جذب رطوبت دارد فضای استخوان بندی را پر می کند و دانه های ماسه را به همدیگر می چسباند. خاک رس زیاد در گل، آجر را توپر می کند ولی هنگام خشک شدن، خشت ترک بر می دارد و هنگام پختن در کوره از شکل می افتد.

همه ی خاک های رس کم و بیش دارای ماسه سیلیسی هستند. با توجه به افزایش حجم سیلیس  با بالا رفتن دما، اگر در خشت تهیه شده دانه های درشت سیلیسی وجود داشته باشد، در فرآیند پخت می تواند منجر به ایجاد ترک های مویی در آجر بشود. از این رو پیش از ساختن گل،  خاک به خوبی آسیاب می شود تا دانه های درشت در آن وجود نداشته باشد. در ساختار خشت، ماسه نقش پرکننده دارد و رس در نقش ماده ی چسبنده عمل می کند از این رو اگر مقدار ماسه زیاد باشد، آجر ترد، پوک و کم تاب می شود.

سنگ آهک CaCO3: آهک به اندازه ی کم و به شکل پودر به آجر آسیب نمی رساند و باعث سفید تر شدن رنگ آجر می گردد. اما وجود مقدار زیاد آن در خشت می تواند موجب پایین آمدن درجه ذوب خاک و در نتیجه خمیری شدن خشت و بوجود آمدن آجر جوش گردد. به علاوه اگر دانه های درشت سنگ آهک در خشت وجود داشته باشد، پس از پخته شدن در کوره به آهک زنده تبدیل می شود. این آهک زنده به هنگام مصرف آجر آب ملات را می مکد، می شکفد، متورم می شود و در نتیجه باعث ترک خوردن آجر می گردد (اصطلاحا به این پدیده آلوئک می گویند).

سولفات ها: سولفات منیزیوم MgSO4، سولفات پتاسیوم K2SO4 و سولفات سدیوم NaSO4 به شکل ریزدانه و پودر و سنگ گچ CaSO4.2H2O هم به شکل پودر  و هم به شکل دانه های درشت کم و بیش در خاک آجر پیدا می شوند. البته سنگ گچ هم هنگام آسیاب کردن خاک به شکل پودر در می آید سولفات ها اگر به مقدار زیاد در آجر وجود داشته باشند، با جذب آب به سطح رویی آجر می آیند و باعث سفیدک زدن نمای ساختمان می شوند.

آهن: ترکیب های آهن؛ سولفور آهنFeS2 در کوره به اکسید آهن و SO3 تجزیه می شود. SO3  آن با CaO و MgO و K2O و Na2O ترکیب سولفات می دهد. اکسید آهن در آجر نقش گداز آور را ایفا می کند. از این رو درصد اکسید آهن در آجر های نسوز می بایست بسیار پایین باشد. اگر میزان Fe2O3 خاک به 5 درصد وزن آن برسد، رنگ آجر سرخ می شود و درجه ذوب آن پایین می آید.

پخت آجر: به مراحل گرمادهی خشت خام تا تبخیر آب شیمیایی رس و تشکیل جسم سخت و یکپارچه اصطلاحا پختن آجر می گویند. خشت خام در معرض حرارت تا 100 درجه ی سانتی گراد، خشک شده و حالت خمیری خود را از دست می دهد. در گرمای بالاتر از 500 درجه، کم کم آب شیمیایی خاک جدا می شود و در دمای بالای 900 درجه خشت می پزد و دانه های خاک به هم چسبیده که آب شیمیایی ندارند، تبدیل به جسمی یکپارچه می شوند. رس در دمای 2050 درجه و سیلیس در 1685 درجه ذوب می گردد. وجود گدازآورها مثل سنگ آهک و اکسید آهن در خاک می تواند دمای ذوب آن را تا زیر 900 درجه پایین آورد.