همه چیز درباره پوکه معدنی: از معدن تا ساختمان

پوکه معدنی، سنگی سبک و متخلخل با منشأ آتشفشانی، از دیرباز به عنوان ماده‌ای ارزشمند در صنعت ساختمان مورد استفاده قرار گرفته است. این سنگ با خواص منحصر به فرد خود، فواید قابل توجهی را در مراحل مختلف ساخت و ساز به ارمغان می‌آورد. در این مقاله از پورتال جامع مهندسین ایران، سفری را از معدن تا ساختمان آغاز می‌کنیم و به بررسی جنبه‌های مختلف پوکه معدنی، از استخراج تا کاربردهای متنوع آن در ساختمان‌ سازی می‌پردازیم.

پوکه معدنی چیست؟

پوکه معدنی (به انگلیسی Pumice) سنگی آذرین است که در اثر فوران‌های آتشفشانی انفجاری و سرد شدن سریع ماگمای پرگاز تشکیل می‌شود. این فرآیند سبب ایجاد ساختاری متخلخل و حفره‌های ریز در پوکه می‌شود که به آن چگالی کم و وزن بسیار سبک می‌بخشد.

انواع پوکه معدنی

پوکه‌های معدنی بر اساس نوع و اندازه حفره‌ها به دسته‌های مختلفی تقسیم می‌شوند:

– پوکه سفید: این نوع پوکه با حفره‌های ریز و تراکم بالا، سبک‌ترین نوع پوکه معدنی است و در مصارف عایق‌کاری و بتن سبک کاربرد دارد.
– پوکه سیاه: پوکه سیاه با حفره‌های درشت‌تر و وزن بیشتر، برای ساخت بلوک‌های سبک و همچنین زهکشی خاک مورد استفاده قرار می‌گیرد.
– پوکه نخودی: این نوع پوکه با ابعاد متوسط، کاربردهای متنوعی در کشاورزی، تصفیه آب و ساخت بلوک‌های سبک دارد.

پوکه معدنی چگونه تشکیل می‌شود؟

پوکه معدنی نوعی سنگ آتشفشانی است که در اثر فوران آتشفشان‌ها به وجود می‌آید. فرآیند تشکیل آن به شرح زیر است:

۱- فعالیت آتشفشانی: در زیر پوسته زمین، لایه‌هایی از سنگ وجود دارند که بر اثر گرمای شدید ذوب شده و تبدیل به ماگما می‌شوند. این ماگما علاوه بر مواد معدنی موجود در سنگ‌ها، حاوی گازهای زیادی مانند دی‌اکسید کربن، بخار آب و دی‌اکسید گوگرد نیز هست.
۲- حرکت ماگما: به دلیل اینکه چگالی ماگما از سنگ‌های اطرافش کمتر است، به سمت بالا حرکت می‌کند و در نهایت از طریق دهانه آتشفشان به بیرون فوران می‌کند.
۳- کاهش فشار و دما: هنگامی که ماگما به سطح زمین می‌رسد، ناگهان با هوای سرد روبرو می‌شود. این افت فشار و دما باعث می‌شود که گازهای موجود در ماگما به سرعت منبسط شده و از آن خارج شوند.
۴- تشکیل حفره‌ها: با خارج شدن گازها از ماگما، حفره‌های زیادی در آن ایجاد می‌شود. این حفره‌ها به تدریج سرد شده و پوکه معدنی را تشکیل می‌دهند.

پوکه معدنی به دلیل داشتن حفره‌های زیاد، بسیار سبک و متخلخل است. این سنگ معمولاً به رنگ سفید یا خاکستری است و می‌تواند در اندازه‌های مختلفی یافت شود.

عوامل دیگری نیز می‌توانند بر تشکیل پوکه معدنی تاثیر بگذارند، مانند نوع ماگما، میزان گاز موجود در آن و سرعت سرد شدن.

مزایای استفاده از پوکه معدنی در ساختمان سازی

– وزن کم: پوکه معدنی به دلیل تخلخل بالا، وزنی بسیار سبک‌تر از مصالح سنگی رایج مانند ماسه و شن دارد. این خاصیت سبب کاهش بار مرده سازه و افزایش مقاومت آن در برابر زلزله می‌شود.
– عایق حرارتی و صوتی: پوکه معدنی به دلیل وجود حفره‌های هوا، عایق حرارتی و صوتی بسیار مناسبی است. استفاده از این سنگ در دیوارها و سقف‌ها، به کاهش هدررفت گرما و انرژی در ساختمان کمک می‌کند و همچنین، آلودگی صوتی را به طور قابل توجهی کم می‌‌کند.
– مقاومت در برابر آتش: پوکه معدنی به طور طبیعی در برابر آتش مقاوم است و می‌تواند از گسترش حریق در ساختمان جلوگیری کند.
– قابلیت جذب آب: پوکه معدنی به دلیل ساختار متخلخل خود، قابلیت جذب آب بالایی دارد. این خاصیت سبب می‌شود تا از این سنگ در زهکشی خاک و همچنین ساخت بلوک‌های سبک سیمانی استفاده شود.
– دوستاندار محیط زیست: پوکه معدنی، ماده‌ای طبیعی و تجدیدپذیر است و در فرآیند تولید آن، آلاینده‌های مضر کمی به محیط زیست وارد می‌شود.

کاربردهای پوکه معدنی در ساختمان‌سازی:

– بتن سبک: پوکه معدنی یکی از اصلی‌ترین مصالح در تولید بتن سبک است. استفاده از این سنگ در بتن، سبب کاهش وزن سازه، افزایش مقاومت در برابر زلزله و عایق شدن حرارتی و صوتی آن می‌شود.
– بلوک‌های سبک: پوکه معدنی در ساخت انواع بلوک‌های سبک سیمانی و پوکه‌ای کاربرد دارد. این بلوک‌ها به دلیل وزن کم و عایق بودن، جایگزینی مناسب برای بلوک‌های سنتی هستند و در ساخت دیوارهای داخلی و خارجی ساختمان‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.
– عایق‌کاری: پوکه معدنی به دلیل ساختار متخلخل و وزن کم، عایق حرارتی و صوتی بسیار مناسبی است. از این سنگ می‌توان در عایق‌کاری دیوارها، سقف‌ها ساختمان‌ها استفاده کرد.
– زهکشی: پوکه معدنی به دلیل قابلیت جذب آب بالا، در زهکشی خاک و جلوگیری از تجمع آب در اطراف ساختمان‌ها کاربرد دارد.
– سایر کاربردها: از پوکه معدنی در مصارف دیگری مانند کشاورزی، تصفیه آب، ساخت سرامیک و همچنین به عنوان ساینده در مواد شوینده و پولیش استفاده می‌شود.

استخراج و فرآوری پوکه معدنی

استخراج:

پوکه معدنی از معادن مخصوص استخراج می‌شود. روش‌های مختلفی برای استخراج پوکه معدنی وجود دارد، از جمله:

• روش معدن روباز: این روش رایج‌ترین روش استخراج پوکه معدنی است و در آن از ماشین‌آلات سنگین مانند بولدوزر و لودر برای برداشت پوکه از سطح زمین استفاده می‌شود.
• روش معدن زیرزمینی: از این روش برای استخراج پوکه از معادن عمیق‌تر استفاده می‌شود. در این روش، تونل‌هایی در زیر زمین حفر می‌شود و پوکه از طریق این تونل‌ها به سطح زمین منتقل می‌شود.

فرآوری:

پس از استخراج، پوکه‌ها به کارخانه‌های فرآوری منتقل شده و در آنجا به مراحل زیر فرآوری می‌شوند:

• آسیاب کردن: پوکه‌ها در آسیاب‌های مخصوص خرد شده و به قطعات کوچکتر تبدیل می‌شوند.
• غربالگری: پوکه‌های خرد شده با استفاده از الک‌هایی با اندازه‌های مختلف به دانه‌های با ابعاد مختلف graded می‌شوند.
• شستشو: پوکه‌ها با آب شسته می‌شوند تا گرد و غبار و ناخالصی‌های آنها از بین برود.
• خشک کردن: پوکه‌های شسته شده در دستگاه‌های مخصوص خشک می‌شوند.

علت تشکیل بافت اسفنجی در پوکه معدنی چیست؟

بافت اسفنجی پوکه معدنی به دلیل نحوه تشکیل آن در دل زمین است. در توضیح این فرآیند به نکات زیر توجه کنید:

۱- حضور گاز در ماگما: ماگمایی که از دهانه آتشفشان خارج می‌شود، علاوه بر مواد مذاب، حاوی گازهای زیادی مانند بخار آب، دی‌اکسید کربن و دی‌اکسید گوگرد نیز هست. این گازها در داخل حباب‌هایی در ماگما محبوس شده‌اند.
۲- کاهش فشار و دما: هنگامی که ماگما به سطح زمین می‌رسد، ناگهان با هوای سرد روبرو می‌شود. این افت فشار و دما باعث می‌شود که گازهای موجود در ماگما به سرعت منبسط شده و حجم آنها افزایش یابد.
۳- ایجاد حفره‌ها: به دلیل افزایش حجم گازها، حباب‌های موجود در ماگما بزرگ‌تر شده و به دیواره‌های ماگما فشار می‌آورند. این فشار باعث ترک خوردن و شکستن دیواره‌ها و ایجاد حفره‌های متعدد در ماگما می‌شود.
۴- سرد شدن و انجماد: با گذشت زمان، ماگمای حاوی حفره‌ها سرد شده و به تدریج انجماد می‌یابد. در این فرآیند، حفره‌ها نیز حفظ شده و به part of the solid rock تبدیل می‌شوند.