گچ

گچ، پیش از ترکیب با آب
گچ، پس از ترکیب با آب
گچ کلسیم سولفات آبدار طبیعی است و در چندین فرم بلوری یافت می‌شود که در ذخایر پوسته جامد کره زمین به فرم قشرهای نسبتا ضخیم و کلفت یافت می‌شود که آن را از دل زمین استخراج می‌کنند و مورد به‌کارگیری قرار می‌دهند.
نخستین بار حدود ۱۶۰ تا ۲۰۰ میلیون سال پیش، زمانی که دریاها خشک شدند، لایه‌های سنگ گچ که در زیر آن‌ها به وجود آمده بودند پدیدار گشتند. گچ یکی از قدیمی‌ترین مصالح ساختمانی مورد استفاده در دنیا می‌باشد که در قرون گذشته با روش‌های دیگر تولید و به صورت‌هایی دیگر استفاده می‌شده‌است. مطابق تحقیقات زمین شناسان، دوران ناپدید شدن دایناسورها و پدیدار شدن لایه‌های سنگ گچ خیلی قدیمی‌تر از ایجاد تمدن‌ها بر روی زمین است.
در قرن ۱۷ پاریس پایتخت گچ بود و تمام دیوارهای چوبی خانه‌ها توسط گچ پوشانده شده بود. پادشاه فرانسه این قانون را بعد از این که لندن بزرگ در سال ۱۶۶۶ در اثر آتش‌سوزی از بین رفت اجباری نمود.
گچ را پس از استخراج از معدن مانند آهک به کوره می‌برند و تا دمای نزدیک به ۱۸۰ درجه سانتی‌گراد گرما می‌دهند تا شماری از مولکول‌های آب تبلورش را از دست بدهد و به فرم گچ قابل به‌کارگیری به عنوان مصالح ساختمانی و قالب گیری درآید. معمولا گچ را با آسیابهای مخصوص به صورت پودر درمی‌آورند و در کیسه‌ها یا به صورت فله به فروش می‌رسد. پودرهای گچ مرغوب باید کوچکتر از ۰٫۱۵ میلی‌متر باشد. در اکثر موارد ترکیب گچ و آب خالص برای کاربردهای مختلف استفاده می‌شود هر چند در موارد نیاز با اضافه کردن مقداری مواد مختلف می‌توان زمان سفت شدن آن را کاهش داد. مثلا با اضافه کردن ۱٪ نمک طعام به مخلوط گچ و آب زمان گیرش آن کم می‌شود و اگر میزان نمک بیش از ۴ درصد شود زمان گیرش زیاد می‌شود (تا ۳۰ دقیقه).
2CaSO4.4H2O → 2CaSO4 + H2O
(3H2O در اثر حرارت تبخیر می‌شود)
رنگ گچ به فرم طبیعی سفید بوده و ممکن است به دلیل ناخالصی‌های مواد آلی رس و اکسید آهن به رنگ‌های خاکستری، خاکستری مایل به آبی، صورتی یا زرد دیده شود. سنگ گچ دارای سیستم تبلور منوکلینیک، وزن مخصوص ۲/۲ و سختی ۲ می‌باشد.
ژیپس مورد به‌کارگیری با سنگ گچ به فرم توده‌ای بلوری‌شده که به فرم دانه‌های ریز و درشت است؛ در اسید کلریدریک و آب گرم به فرم محلول در می‌آید.
سنگ گچ خالص دارای ۹/۲۰ درصد آب ترکیبی و ۶/۴۶ درصد SO3 و ۵/۳۲ درصد CaO است.
خلوص سنگ گچ بر پایه درصد کانی ژیپس در آن تعریف می‌شود. بر پایه انجمن استاندارد مصالح آمریکا (ASTM) دست‌کم خلوص مورد نیاز برای سنگ گچ در مواد صنعتی ۷۰ درصد ژیپس است در صورتی که بیش‌تر سنگ گچ‌های تجارتی و بازرگانی دارای ۷۵ تا ۹۰ درصد خلوص می‌باشند.
نا خالصی‌های موجود در سنگ گچ بیش‌تر شیل، رس‌ها و کربنات کلسیم است و گاهی بازمانده کنش‌ها و فعالیت‌های حیاتی نیز در آن دیده می‌شود.
این واژه از فارسی میانه gač است که ریشه نهایی آن نامعلوم است، ولی با واژه‌های اکدی gaṣṣu، آرامی gaṣṣā، عربی جص، لاتین gypsum، و یونانی باستان gýpsos مرتبط است.
گچ در معماری ایران
یکی از کاربردهای ویژه گچ، اندون کردن دیوارها و آراستن سطوح داخلی ساختمان هاست و با استفاده از هنر گچبری به آن زیبایی می‌بخشند. از میان نمونه‌های به جا مانده می‌توان به گچبری، چفت‌گیری و ابزار زنی طاقچه بازمانده از کاخ بیشابور نام برد.
پس از ظهور اسلام نیز از هنر گچبری در بناها استفاده می‌شده‌است، ولی این هنر به دلیل حرمت پیکره‌سازی در قالب نقوش برجسته از گل و گیاه و نیز انواع طرح‌های اسلیمی و بندهای ختایی و حط‌های مختلف تجلی یافت. از نمونه‌های به جا می‌توان به مسجد فریومد در سبزه وار اشاره کرد.
گچبری دوره سلجوقی
هنر گچبری در انواع خط کوفی همراه نقوش اسلیمی خرطوم فیلی روند تحول این هنر در دوره سلجوقی بوده‌است. به‌طور کلی هنر گچبری در دوره سلجوقی مورد توجه در نماسازی داخلی بوده‌است. از میان آثار این دوره می‌توان به گچبریهای مسجد اردستان با خط کوفی «مزهر» و گنبد و مسجد علویان در همدان اشاره داشت.
گچبری دوره ایلخانی
در این دوره گچبری رونق یافت. به وجود آمدن محراب‌های گسترده با انواع خط کوفی و خط‌های سلطانی، دیوانی، رقعی و به‌کارگیری انواع گره هندسی با نقوش اسلیمی توماری و اسلیمی ماری در لابلای کتیبه و اسپرهای خط با گل و برگ‌های پهن گود و برجسته در آن به وجود آورده شد.
از آثار این دوره به بقعه بایزید بسطامی و مسجد الجایتو در اصفهان اشاره کرد.
استانداردهای ملی ساختمان
استاندارد شماره ۱۲۰۱۵–۱: گچ‌های ساختمانی و اندودهای گچی آماده -قسمت ۱- تعاریف و ویژگی‌ها
استاندارد شماره ۱۲۰۱۵–۲: گچ‌های ساختمانی و اندودهای گچی آماده -قسمت ۲- روش‌های آزمون
استاندارد شماره ۲۶۹: ویژگی‌ها و روش آزمون گچ ساختمانی
استاندارد شماره ۱۱۶۱: سقف پوش گچی
استاندارد شماره ۲۷۸۵: ویژگی‌های گچ قالب‌سازی
استاندارد شماره ۲۷۸۶: قطعه‌های پیش‌ساخته دیوارهای گچی
استاندارد شماره ۵۰۲۹: روش‌های آزمون شیمیایی گچ‌های ساختمانی
استاندارد شماره ۵۰۳۰: ویژگی‌های سنگ گچ
استاندارد شماره ۵۰۳۱: ویژگی‌های گچ استریش
استاندارد شماره ۵۰۳۲: ویژگی‌های بتن گچی
استاندارد شماره ۵۰۳۳: ویژگی‌های سنگدانه‌های معدنی مورد به‌کارگیری در گچ ساختمانی
استاندارد شماره ۵۴۸۱: روش آزمون فیزیکی گچ پلاستر
استاندارد شماره ۵۴۸۲: روش‌های آزمون گچ‌های ساختمانی
گچ
گچ از جمله مصالحی است که در صنایع ساختمان‌سازی از اهمیت مخصوص برخوردار است و به علت ویژگی‌هایی که دارد از زمان‌های قدیم در امر ساختن مسکن مورد مصرف قرار می‌گرفت. در بسیاری از ساختمان‌های قدیمی مخصوصا در دوران صفویه که اغلب آن‌ها در اصفهان موجود می‌باشد گچ نقش موثری داشته و گچ بریها ی بسیار زیبائی از آن دوران باقی مانده‌است.
قدمت استفاده بشر از گچ به حدود پنج هزار سال قبل می‌رسد. دیواره‌های قبرهایی در مصر که مربوط به آن دوران است بوسیله گچ اندود شده‌است.
در ایران نیز استفاده از گچ به زمان اشکانیان می‌رسد و گچ بری‌های بجا مانده از آن تاریخ گواه این موضوع می‌باشد.
گچ به علت خواص خود از اولین قدم در ایجاد یک بنا که پیاده کردن حدود زمین باشد و با اصطلاح برای ریختن رنگ اطراف زمین مورد نیاز بوده و همچنین تا آخرین مراحل کار که سفیدکاری و نصب سنگ است باز هم گچ مورد نیاز است و حتی در نقاشی هم از گچ استفاده می‌نماید.
منابع تهیه گچ
گچ از پختن و آسیاب کردن سنگ گچ بدست می‌آید. سنگ گچ از گروه مصالح ساختمانی کلسیم دار است که به‌طور وفور در طبیعت یافت می‌شود و تقریبا در تمام نقاط روی زمین وجود دارد و از لحاظ فراوانی در طبیعت در ردیف پنجم می‌باشد. در ایران هم تقریبا در تمام نقاط کشور مخصوصا در کویر مرکزی از جمله سمنان و اطراف تهران – جاجرود – آذربایجان – هرمزگان (بندر خمیر) - اطراف مشهد و … یافت می‌شود.
مصارف گچ
گچ در صنعت ساختمان‌سازی مصارف متعدد دارد از جمله ریختن رنگ ساختمان برای مشخص کردن اطراف زمین و پیاده کردن نقشه – ملات سازی- گچ و خاک- سفیدکاری- سنگ کاری که در مورد اخیر برای نگه داشتن سنگ به‌طور موقت در جای خود تا ریختن ملات پشت آن مورد مصرف قرار می‌گیرد و همچنین در صنایع مجسمه‌سازی و ریخته‌گری برای قالب‌سازی مصرف می‌شود و در کارهای طبی برای شکسته بندی مورد نیاز است؛ و همچنین در صنایع سیمان پزی و دارویی نیز مصرف می‌شود.
خواص گچ
گچ علاوه بر دو خاصیت عمده (زود گیر بودن و ازدیاد حجم به هنگام سخت شدن) دارای خواص دیگری نیز هست از جمله آنکه گچ آکوستیک است. در آتش‌سوزی مقاوم می‌باشد. ارزان و فراوان است. دارای رنگی سفید و خوش آیند است
علاوه بر مصرف فوق گچ در صنایع چینی‌سازی و سرامیک به عنوان قالب – در صنایع شیشه‌گری – در کشاورزی- صنعت کاغذ سازی- پتروشیمی- چرم‌سازی و ده‌ها مورد دیگر مصرف می‌شود.
آماده‌سازی سنگ گچ برای خوراک کوره
سنگ گچ از معدن با وسائل مختلف مانند آتش کاری یا برش و غیره جدا شده در محل معدن یا کارخانه با سنگ‌شکن‌های چکشی به کلوخه هائی در حدود ۴۰ سانتیمتر تبدیل می‌گردد آنگاه این کلوخه‌ها را با قیف‌های مخصوص به سنگ‌شکن‌های فکی هدایت کرده و در آنجا کلوخه‌ها را تا ابعاد چند میلی‌متر خرد می‌نمایند.
قطعات ریز این محصول پس از عبور از الک‌های مخصوص با نوارهای نقاله به سیلوها ذخیره هدایت می‌شود و قطعات درشت‌تر دوباره به آسیاب‌های فکی یا گلوله‌ای هدایت شده و خرد می‌گردد. ظرفیت سیلوها ذخیره و تعداد آن‌ها با توجه به بزرگی و کوچکی کارخانه به گونه‌ای است که می‌تواند حداقل خوراک یک هفته کارخانه را در خود جای دهد. محصول سیلوها با توجه به نیاز کارخانه با تسمه‌های نقاله و به‌طور خودکار وارد کوره می‌شود و پس از طی مراحل پخت با آسیاب‌های گلوله‌ای به گچ ساختمانی تبدیل می‌گردد و به بازار مصرف عرضه می‌شود.
کوره‌های گچ پزی
۱-کوره‌های گچ پزی چاهی
قدیمی‌ترین نوع کوره گچ پزی در ایران کوره‌های چاهی می‌باشد که هم‌اکنون نیز در بسیاری از شهرهای ایران متداول است.
این نوع کوره‌ها که مانند تنوره‌ای است که سنگ گچ را در آن می‌چینند و آن را حرارت می‌دهند تا پخته شود. در این نوع کوره‌ها که حرارت آن قابل کنترل نیست همه نوع سنگ گچ از گچ پخته تا گچ ساختمانی و گچ تشنه و گچ سوخته و انیدریت و سنگ گچ تجزیه شده بدست می‌آید بدیهی است محصول این نوع کوره‌ها به علت یکنواخت نبودن آن مرغوب نمی‌باشد. کار این نوع کوره‌ها پیوسته نیستو سوخت این نوع کوره‌ها می‌تواند چوب- زغال سنگ و غیره باشد.
۲- کوره‌های تاوه‌ای
این نوع کوره‌ها که دارای محصولی یکنواخت می‌باشد تشکیل شده‌است از یک سینی بزرگ که سنگ گچ آسیاب شده را در آن می‌ریزند.
وبه آن حرارت می‌دهند این کوره‌ها دارای دستگاهی می‌باشد که پیوسته دانه‌های سنگ گچ را هم می‌زند تا کلیه کلوخه‌های سنگ گچ یکنواخت حرارت ببینند این دستگاه همزن مانند شانه‌ای است که در محور وسط تاوه قرار دارد و حول محور خود می‌چرخد و کلوخه‌ها را هم می‌زند عمل این نوع کوره‌ها مانند بو دادن تخمه می‌باشد.
۳- کوره‌های گردنده خفته
این نوع کوره‌ها که رایج‌ترین نوع کوره‌های گچ پزی است به صورت استوانه ایی خفته حول محور خود که با افق در حدود ۴ درجه شیب دارد می‌گردد و در ضمن گردش کلوخه‌های سنگ گچ را به جلو هدایت می‌نماید این کلوخه‌ها به تدریج که جلو می‌روند پخته شده پس از خروج از کوره بوسیله دمیدن هوای سرد به روی آن کلوخه‌ها را خنک نموده و برای نرم کردن به آسیاب می‌برند از هوای دمیده شده روی کلوخه که پس از خروج در حدود ۱۰۰ درجه سانتی گراد حرارت دارد برای گرم کردن مصالح اولیه و تبخیر آب فیزیکی آن استفاده می‌نمایند. حرارت در این نوع کوره‌ها قابل کنترل بوده و دارای محصول یکنواخت و مرغوب می‌باشد. کار این کوره‌ها پیوسته‌است یعنی همیشه می‌تواند بدون توقف به کار خود ادامه دهد هر قدر محصول کوره در اثر گردش به جلو هدایت شود می‌توان به همان نسبت کوره را بارگیری نمود.
در کارگاه‌های ساختمانی که از کوره‌های گچ پزی و آجرپزی دور می‌باشند و برای تامین آجر مورد نیاز خود مجبور هستند که در کارگاه اقدام به ایجاد کوره آجرپزی نمایند با قرار دادن مقداری سنگ گچ به روی کوره آجرپزی با توجه به حرارت کمی که سنگ گچ جهت پخته شدن نیاز دارد پس از مدت کوتاهی پخته می‌شود آنگاه آن را با وسائل ابتدائی مانند تخماق یا آسیاب‌های محلی کوبیده و سرند نموده و مورد استفاده قرار می‌دهند.
مقاومت گچ در مقابل آب
گچ در مقابل آب و رطوبت مقاومت نکرده و بسیار ضعیف است و لایه‌های سفیدکاری اگر در مجاورت رطوبت قرار بگیرند طبله کرده و به صورت جدا از هم در دیوار ظاهر می‌شود و البته پس از آنکه رطوبت از بین رفت و محل خشک شده گچ طبله شده بحالت اولیه خود برنمی‌گردد به همین علت از بکار بردن گچ در مکان‌هایی که با آب در تماس است مانند توالت‌ها- حمام‌ها و آشپزخانه باید خودداری کرد و همچنین از بکار بردن ملات گچ و اندود گچ و خاک و سفیدکاری به وسیله گچ در ساختمانهایی که در مناطق مرطوب قرار دارند باید خود داری نمود مانند مناطق شمالی ایران. در این نوع مناطق برای سفیدکاری ساختمان از سیمان سفید یا آهک استفاده می‌نمایند.
طریقه استفاده
دو اصطلاح رایج درباره گج، گج زنده و کشته‌است بدان معنی که گچ زنده خمیرش هنوز آنقدر سفت نشده‌است که تغییر شکل آن موجب شکننده شدن پس از سفت شدن شود در نتیجه پس از استفاده بسیار محکم‌تر و مقاوم‌تر می‌شود اما گج کشته اینطور نیست. در زمان مخلوط کردن گچ و آب با تناسب تقریبی یک به ۳ مخلوط در ابتدا بیشتر شبیه مایع است اما اگر مخلوط هم زده نشود با گذشت زمانی بسیار کوتاه تبدیل به سنگ می‌شود به ویژه اگر هوا خنک باشد. فرایند افزودن گچ به آب بسیار آرام انجام می‌شود تا گج گلوله نشود و حاوی گلوله گچ شنی نباشد. گچ نامرغوب را پیش از استفاده الک می‌کنند.
گچ پلیمری
سیمان
ملات
انیدریت
اندود گچ و سیمان