با خاک رس و ترکیبات آن آشنا شوید!

خاک رس  Clay  از کانی های طبیعی آگلومره تشکیل شده است رس ها به همراه کلوئیدها از فعال ترین بخش خاک می باشند . رس دارای دانه های ریز است و اکثر آنها دارای ساختمان بلوری هستند و اغلب شامل گروهی کانی های متبلور بنام کانی های رسی و آلومینوسیلیکات ها می شود. بسیاری از رس ها با جذب آب توانایی شکل پذیری دارند . نوع دیگر آنها مانند هالویژیت و رس فلنیت این ویژگی را ندارند .

در دسته بندی خاک ها ، رس را جز خاک های ریز دانه دسته بندی می کنند . بر اساس تحقیقات زمین شناسی ایالات متحده (USGS) اکثر مواد معدنی رس در مکانی تشکیل می شوند که سنگ های خاک رس در تماس با آب، هوا یا بخارقرار بگیرند . رس ها به دلیل ارزان بودن و خاصیت چسبانندگی کاربرد زیادی در صنعت ساختمان سازی دارد. در این مقاله از نشریه علمی جهان شیمی فیزیک به مهمترین ویژگی های خاک رس و ترکیبات آن می پردازیم ، با ما همراه باشید.

دسته بندی خاک رس

از لحاظ دانه بندی ماکزیمم ، در طبقه بندی های مختلف دانه های رس ، مقادیر ناهمسانی دارند. بعضی از محققین اندازه ای که برای ذرات ریز دانه رس قرار دادند ۲ میکرون بوده است .در کل رس ها را می توان در ۳ طبقه بندی جای داد :

الف – رس های کائولینیتی و نسوز : این نوع خاک ها قبل از رسیدن به دمای زیر ۱۵۲۰ درجه سلسیوس تغییر شکل نداده و سیستم را حفظ می کنند و تغییر فاز نمی دهند . این دسته خاک ها شامل کائولینیت، هالویژیت، دیکیت، ناکریت و پیروفیلیت می شود.

ب – رس های بنتونیتی : این نوع خاک شکل پذیری ، جذب آب و چسبندگی بالایی دارد و زمانی که آب را جذب می کند ، وزن آن چند برابر افزایش می یابد و در صنعت سرامیک سازی استفاده می شود. مانند بنتونیت

ج- رس معمولی : رس معمولی یا خاک رس ، دانه های ریزی است که برای تهیه قالب خاصیت شکل پذیری خوبی دارد  و با کانی های رسی ، ایلیتی و کلریتی، کائولن و برخی کانی های کلسیت – کوارتز و فلدسپات های تجزیه نشده، میکا و آلومین همراه است .

منشا کانیهای رسی در رسوبات یا سنگهای رسوبی

• رس درجا که در زمان تشکیل خاک به وجود می آید .
• رس های تغییر مکان یافته که در اثر فرسایش  در مسیر حرکت کرده و درنهایت مجدداً در محل جدید رسوب می کنند .
• رس های تبدیل شده که از خاک رس های هوازده و فرسایش یافته حاصل می شود و در رسوبات و خاک ها رسوب گذاری می‌کنند.
• رسهای تشکیل شده جدید  این نوع رس ها در اثر متبلور شدن مجدد رس های موجود در محلول ها در خاک در حال تشکیل به وجد می آیند.

ابعاد خاک رس

رس ها از ذرات ریزی تشکیل شده است و براساس نظریه زمین شناسی ایالات متحده (USGS) ذرات رس از از نظر ابعادی کوچک تر از ۲ میکرومتر باشند .

پیوستگی خاک رس به آب

به طور کلی مواد معدنی رس پیوستگی زیادی با آب دارند و برخی از آن ها زمانی که در معرض آب و رطوبت قرار می گیرند ضخامت آنها افزایش پیدا می کند و متورم می شوند و معمولاً اندازه آنها دو برابر می شود. این خاصیت باعث متمایز شدن این خاک نسبت به دیگر مصالح شده است ، یعنی رس ها  قابلیت نگهداری آب بیشتری نسبت به سایر مصالح دارد. حفظ آب در بافت رس و تخلیه این رطوبت به صورت آهسته سبب پوسیدگی گیاهان در خاک می شود.

 ناخالصی ها ی موجود در خاک رس

در خاک رس علاوه بر مواد رنگ زا مانند مقادیری از ذغال که باعث سیاه شدن خاک رس می شود. ناخالصی های دیگری نیز در این خاک یافت می شود که ویژگی های  رس ها را تحت تأثیر قرار می دهد. از جمله این ناخالصی ها می توان به اجزای نباتی و ریشه ی گیاهان ،املاح آهنی ،سولفات ها ، ماسه آهکی ، فلدسپات ها ، ماسه ی سیلیسی اشاره کرد . وجود این ناخالصی ها می تواند خاک های رسی را به سه دسته ی پر مایه،کم مایع و میان مایع تقسیم بندی کند . همانطور که از اسم خاک ها مشخص است ، خاک رس پر مایع کمترین میزان ناخالصی را دارد و  مرغوبیت  آن بالاست .

عوامل موثر در کیفیت خاک رس کدام اند

اولین عواملی که روی کیفیت  رس ها تأثیر می گذارد ابعاد و انداره ی ذرات رس ها است . از دیگر عوامل موثر می توان به ناخالصی های این خاک اشاره کرد .  اگر در این خاک گیاهانی وجود داشته باشد به دلیل جذب رطوبت بالای این گیاهان ،  کیفیت  خاک به مقدار زیادی پایین می آید و نسبت به دیگر رس ها کارایی کمتری دارد.

تنوع رنگ در خاک رس به چه صورت است

رس ها در رنگهای متنوعی وجود دارد . طیف رنگی این نوع خاک ها از سفید تا رنگ مایل به خاکستری و از قهوه ای تا نارنجی پررنگ مایل به قرمز وجود دارد .  وجود ناخالصی ها در رس ها باعث این طیف رنگی می شود. اگر این خاک فاقد اکسید آهن باشد . رنگی بین سفید تا خاکستری دارد .

کاربردهای خاک رس و ترکیبات آن 

رس ها و ترکیبات آن ویژگی های منحصر به فردی دارند از جمله این ویژگی ها می توان به خاصیت مویینگی بالای آن اشاره کرد . این ویژگی باعث می شود که مولکول های آب به خوبی به آن متصل شوند و نفوذ کنند .  از دیگر ویژگی های رس ها انعطاف پذیری ، سخت شدن ، درجه بالای ورم کردن ، خاصیت تیزوتروپی یا شل و سفت شدن آن و … می توان  اشاره کرد . زمینه استفاده از رس ها به نوع کاربرد آن بستگی دارد . این خاک معمولاً در صنایع مختلف استفاده می شود. به طور مثال رس های کائولینیت بسیار مناسب ساخت و ساز هستند . در حالی که همین نوع خاک به دلیل ظرفیت کم مواد مغذی  برای کشاورزی مناسب نیست .

۱. پرورش گیاه

به طور کلی رس ها برای پروش گیاهان و کشاورزی مناسب نیست .دلیل این امر این است که دانه های خاک رس به هم چسبیده و فشرده هستند و در زمان آبیاری منافذ خاک مسدود می شود و هوای کافی به گیاهان برای رشد نمی رسد . ولیکن با این وجود برخی گیاهان مانند بید ، سیاه کاج سیب، نارون، درخت زبان گنجشک،  بسیاری گیاهان دیگر به سبب آب و رطوبت بالایی که در رس ها وجود دارد در آن به خوبی رشد می کنند .

هم چنین با افزودن مواد و کمپوست های مختلف به این خاک می توان شرایط خو بی را برای پرورش گیاهان ایجاد کرد تا همه گیاهان بتوانند از مواد مغذی و رطوبت موجود در این خاک بهره ببرند.

۲. ساختمان و ساخت و ساز:

این خاک و ترکیبات آن به دلیل ویژگی های منحصر به فردی که دارد از دیر باز در صنعت ساختمان سازی  استفاده می شود . رس ها را با آفتاب خشک می کنند و یا در آتش می سوزانند و در نهایت به خشت و آجر تبدیل می کنند  و با کمک ملات که آن هم از جنس خود رس است ، به هم می چسبانند و برای ساخت یک خانه استفاده می شود.

توانایی و قابلیت های رس ها و ترکیبات آن  و به علاوه قابلیت استحکام آن در شرایط خاص باعث شده است که از آن برای اهداف ساختمانی استفاده کنند .

۳. سرامیک:

مخلوط کردن رس و آب ، ترکیبی نرم و قابل انعطاف ایجاد می کند که می توان آن را به شکل ها و ساختار های مختلف تبدیل کرد . به همین دلیل از این مخلوط برای تولید سرامیک ، لوله ها ، اشیای زینتی و پر مصرف خانگی و گلدان ها استفاده کرد . از رس ها برای ساخت کاشی های سرامیکی که برای طراحی کانتر ، کف و دیوار های خانه به کار می روند ، استفاده می شود .

۴. سفال گری و صنایع دستی :

این ماده از هزاران سال پیش برای صنایع دستی و سفالگری استفاده می شد و یک منبع درآمد خوبی برای افراد به حساب می آید . برای تهیه  رس باید آن را در محیط تاریک و مرطوب نگهداری کنید تا از خشک شدن آن جلوگیری شود و خواص آن برای تبدیل به اشکال مختلف حفظ شود. با مخلوط کردن رس و آب ، گل مخصوص سفال گری به دست می آید که از آن برای ساختن ظروف سفالی و اشیای مختلف استفاده می شود. در پایان ظروف سفالی را در کوره های مخصوص قرار می دهند تا رطوبت آن تبخیر و کاملاًسفت و محکم شود. ساخت ظروف سفالی زمان بر است و و ساعت ها صرف می شود تا رس ها به آرامی حرارت داده شود تا خشک شود . اگر رطوبت در زمان کوتاهی و یک جا تبخیر شود ، ظروف ترک می خورد .

۵. پزشکی :

این ماده به دلیل داشتن مواد معدنی مفید کاربرد های دارویی و پزشکی دارد . این خاک  باعث بهبود درمان ناراحتی معده و بهبود عفونت زخم می شود . مواد معدنی این خاک دارای خاصیت آنتی باکتریال است و باعث ازبین رفتن باکتری های بیماری زا و مقاوم به آنتی بیوتیک ها می شود .

رس و مواد معدنی آن از بهترین ترکیبات مورد استفاده در بسیاری از محصولات مراقبت از پوست است . از این ماده به صورت مستقل در درمان اگزما و جوش های پوستی استفاده می شود .

۶. صنایع مختلف

این خاک کاربردهای فراوانی دارد . از آن در صنعت کاغذ سازی و زمین شناسی ، معادن و تآسیسات زیر زمینی و غیره استفاده می کنند . به طور مثال گل حفاری که از رس و آب است به دلیل خاصیت کلوئیدی بالایی که دارد به عنوان سیالات حفاری نفت و گاز، انتقال مواد زیر زمین تا سطح زمین و همچنین خنک و چرب کردن ابزار برش و مته ها استفاده می شود.از این ماده هم چنین در صنعت فولاد سازی برای اتصال گلوله های سنگ آهن از آن استفاده می شود. ا ین ماده نقش مهمی در حفاظت از محیط زیست دارند و از آن به عنوان جاذب در صنایع غذایی استفاده می شود.

مزایا و معایب رس ها در سیستم زمین

مزایا : فراوانی در طبیعت ، ترک کمتر نسبت به بنتونیت در صورت کم آبی ، دسترسی ساده به آن و ارزانی ، امکان اختلاط با الیاف اکریلیک و یا شیشه در زمان کم آبی

معایب : عدم وجود الکترولیت که باید اجباراً الکترولیت را به صورت دستی به آن وارد کرد ، جذب کمتر آب

خاک رس چه رنگی است؟

خاک رسی شامل ذرات بسیار ریز، عمدتاً مواد معدنی رسی و درصد کمی از مواد آلی است. بافتی متمایز دارد، اغلب در هنگام خیس شدن چسبناک و متراکم است و به راحتی می توان آن را به شکل قالب درآورد. یکی از ویژگی های متمایز خاک رسی رنگ آن است که بسته به منطقه و مواد معدنی موجود می تواند از خاکستری روشن تا قرمز تیره متغیر باشد. هنگامی که خشک می شود، اغلب کلوخه های بزرگ و سختی را تشکیل می دهد که کار با آن را دشوار می کند.

یکی از ویژگی های بارز خاک رسی ظرفیت نگهداری آب بالای آن است. ذرات ریز موجود در خاک رس آب را برای مدت طولانی نگه می دارد و آن را به گزینه ای عالی برای مناطق مستعد خشکسالی تبدیل می کند. با این حال، احتباس بیش از حد آب نیز می تواند منجر به زهکشی ضعیف شود و باعث پوسیدگی ریشه در برخی از گیاهان شود. خاک رسی به دلیل ساختار محکمی که دارد، قابلیت زهکشی کندی دارد. هنگامی که آبیاری می شود، زمان لازم است تا رطوبت اضافی در خاک نفوذ کند، که منجر به شرایط اشباع در هنگام بارندگی شدید می شود.

خاک رسی مستعد تراکم است، به خصوص زمانی که خیس باشد یا روی آن کار شود یا روی آن راه برویم. فشرده سازی فضاهای منافذ را کاهش می دهد و رشد ریشه را محدود می کند و بر سلامت کلی گیاهان تأثیر می گذارد. علیرغم چالش های موجود، خاک رسی دارای مزیت غنی بودن از مواد مغذی است. ذرات رس با بار منفی مواد مغذی ضروری را جذب و حفظ می کنند و منبع ثابتی برای گیاهان فراهم می کنند. کار با خاک رسی می تواند سخت و چالش برانگیز باشد. هنگامی که خیس می شود سنگین و چسبناک می شود و باعث می شود کاشت آن سخت باشد. از طرفی وقتی خشک می شود، کندن آن سخت و دشوار می شود.