طوبة واحدةجدار مبني بنمط ربط فلامنكي ذي رؤوس مزججة ، بألوان وأطوال متنوعة
الطوب نوع من مواد البناء يُستخدم في تشييد الجدران والأرصفة وغيرها من عناصر البناء الحجري . يشير مصطلح الطوب في الأصل إلى وحدة تتكون أساسًا من الطين ، ولكنه يُستخدم الآن بشكل غير رسمي للإشارة إلى وحدات بناء مصنوعة من مواد أخرى أو كتل بناء معالجة كيميائيًا.
يمكن ربط الطوب باستخدام الملاط أو المواد اللاصقة أو عن طريق التعشيق. [ 1 ] [ 2 ] يُنتج الطوب عادةً في مصانع الطوب بأنواع وأصناف ومواد وأحجام عديدة تختلف باختلاف المنطقة، ويُنتج بكميات كبيرة. [ 3 ]
البلوك مصطلح مشابه يشير إلى وحدة بناء مستطيلة الشكل مصنوعة من الطين أو الخرسانة، ولكنه عادةً ما يكون أكبر من الطوب. أما الطوب الخفيف (ويسمى أيضاً البلوك الخفيف) فيُصنع من ركام الطين المُمدد .
يُعدّ الطوب المحروق من أكثر مواد البناء متانة وقوة، ويُشار إليه أحيانًا بالحجر الصناعي، وقد استُخدم منذ حوالي 4000 قبل الميلاد . أما الطوب المجفف بالهواء، والمعروف أيضًا باسم الطوب اللبن ، فله تاريخ أقدم من الطوب المحروق، ويحتوي على مكون إضافي هو مادة رابطة ميكانيكية مثل القش.
يتم وضع الطوب في صفوف وأنماط عديدة تُعرف باسم الروابط ، وتُعرف مجتمعة باسم أعمال الطوب ، ويمكن وضعها في أنواع مختلفة من الملاط لربط الطوب معًا لتكوين هيكل متين.
كانت أقدم أنواع الطوب عبارة عن طوب طيني مجفف ، أي أنه كان يُصنع من تربة طينية أو طين ويُجفف (عادةً تحت أشعة الشمس) حتى يصبح قويًا بما يكفي للاستخدام. وقد عُثر على أقدم أنواع الطوب المكتشفة، والتي كانت مصنوعة في الأصل من طين مُشكّل وتعود إلى ما قبل 7500 قبل الميلاد، في تل أسود ، في منطقة أعالي نهر دجلة وفي جنوب شرق الأناضول بالقرب من ديار بكر . [ 4 ]
استُخدم البناء بالطوب اللبن في تشاتالهويوك ، منذ حوالي 7400 قبل الميلاد. [ 5 ]
عُثر على مبانٍ من الطوب اللبن، يعود تاريخها إلى حوالي 7200 قبل الميلاد، في أريحا ، وادي الأردن. [ 6 ] وقد شُيّدت هذه المباني من الطوب الأول بأبعاد 400 مم × 150 مم × 100 مم (16 بوصة × 6 بوصات × 4 بوصات) . [ 7 ]
بين عامي 5000 و4500 قبل الميلاد، اكتشفت بلاد ما بين النهرين الطوب المحروق. [ 7 ] وكانت أحجام الطوب القياسية في بلاد ما بين النهرين تتبع قاعدة عامة: عرض الطوبة المجففة أو المحروقة ضعف سمكها، وطولها ضعف عرضها. [ 8 ]
في منتصف الألفية الثالثة قبل الميلاد، شهدت مدن وادي السند ازدهارًا في فن العمارة الضخمة المبنية من الطوب المحروق. ومن الأمثلة على ذلك الحمام الكبير في موهينجو دارو ، ومذابح النار في كاليبانجان ، ومخزن الحبوب في هارابا . اتسمت أحجام الطوب في جميع أنحاء منطقة وادي السند بالتجانس ، حيث كانت مطابقة لنسبة 1:2:4 في السماكة والعرض والطول. ومع بداية انحسار حضارة وادي السند في مطلع الألفية الثانية قبل الميلاد، هاجر سكان هارابا شرقًا، ناشرين معهم معرفتهم بتقنيات صناعة الطوب. وقد أدى ذلك إلى ظهور مدن مثل باتاليبوترا وكوسامبي وأوجين ، حيث كان هناك طلب هائل على الطوب المصنوع في الأفران. [ 13 ]
بحلول عام 604 قبل الميلاد، كانت الطوب هي مواد البناء المستخدمة في روائع معمارية مثل حدائق بابل المعلقة ، حيث تم استخدام الطوب المزجج المحروق. [ 7 ]
ظهرت أقدم أنواع الطوب المحروق في الصين خلال العصر الحجري الحديث حوالي عام 4400 قبل الميلاد في تشنغتوشان ، وهي مستوطنة مسورة تابعة لحضارة داتشي . [ 14 ] صُنع هذا الطوب من الطين الأحمر، وتم حرقه من جميع جوانبه إلى درجة حرارة تزيد عن 600 درجة مئوية، واستُخدم كأرضيات للمنازل. وبحلول فترة تشوجيالينغ (3300 قبل الميلاد)، كان الطوب المحروق يُستخدم لرصف الطرق وكأساسات للمباني في تشنغتوشان. [ 15 ]
بحسب لوكاس نيكل، يعود استخدام القطع الخزفية لحماية وتزيين الأرضيات والجدران في مواقع ثقافية مختلفة إلى ما بين 3000 و2000 قبل الميلاد، وربما حتى قبل ذلك، ولكن ينبغي تصنيف هذه العناصر على أنها بلاطات . ولزمن طويل، اعتمد البناؤون على الخشب والطين والتراب المدكوك، بينما لم يلعب الطوب المحروق والطوب اللبن أي دور إنشائي في العمارة. ظهر البناء بالطوب بشكل صحيح، لإقامة الجدران والأقبية ، في القرن الثالث قبل الميلاد، عندما بدأ استخدام الطوب المحروق ذي الشكل المنتظم في بناء أقبية المقابر تحت الأرض. وازدادت شعبية غرف المقابر المجوفة المبنية من الطوب، حيث اضطر البناؤون إلى التكيف بسبب نقص الخشب أو الحجر المتاح بسهولة. [ 16 ] ويُحتمل أن يكون أقدم مبنى قائم من الطوب فوق سطح الأرض هو معبد سونغيو ، الذي يعود تاريخه إلى عام 523 ميلادي.
بحلول نهاية القرن الثالث قبل الميلاد في الصين، أصبح الطوب المجوف والصغير متوفرًا لبناء الجدران والأسقف. بدأ الإنتاج الضخم للطوب المحروق خلال بناء ضريح أول إمبراطور للصين، تشين شي هوانغدي . رُصفت أرضيات الحفر الثلاث لجيش التيراكوتا بما يُقدّر بنحو 230,000 طوبة، وكان معظمها بأبعاد 28×14×7 سم، بنسبة 4:2:1. ظهر استخدام الطوب المحروق في أسوار المدن الصينية لأول مرة في عهد أسرة هان الشرقية (25-220 م). [ 17 ] وحتى العصور الوسطى، كانت المباني في آسيا الوسطى تُبنى عادةً بالطوب غير المحروق. ولم يبدأ استخدام الطوب المحروق بالكامل في البناء إلا في القرن التاسع الميلادي. [ 16 ]
كان على رئيس الفرن التأكد من بقاء درجة الحرارة داخله عند مستوى يجعل الطين يتلألأ بلون الذهب أو الفضة المنصهرة. وكان عليه أيضًا معرفة متى يُطفئ الفرن بالماء لتكوين طبقة التزجيج السطحية. أما المراحل الأقل مهارة في صناعة الطوب، فكانت منوطة بعمال مجهولين: خلط الطين والماء، ودفع الثيران فوق الخليط لسحقه حتى يصبح عجينة سميكة، ثم غرف العجينة في قوالب خشبية موحدة (لإنتاج طوبة بطول 42 سم تقريبًا، وعرض 20 سم، وسماكة 10 سم)، وتنعيم الأسطح بقوس ذي وتر سلكي، وإخراجها من القوالب، وطباعة طوابع على وجهيها الأمامي والخلفي تُشير إلى مصدر الطوب وصانعه، وتزويد الأفران بالوقود (على الأرجح الخشب وليس الفحم)، وتكديس الطوب في الفرن، وإخراجه ليبرد بينما لا تزال الأفران ساخنة، ثم ربطه على منصات نقالة لنقله. لقد كان عملًا شاقًا وقذرًا.
اعتمدت الحضارات القديمة حول البحر الأبيض المتوسط ، بما في ذلك الحضارتان اليونانية والرومانية القديمتان ، استخدام الطوب المحروق. وبحلول أوائل القرن الأول الميلادي، كان إنتاج الطوب المحروق الموحد يُنتج بكميات كبيرة في روما. [ 18 ] شغّلت الفيالق الرومانية أفرانًا متنقلة ، [ 19 ] وبنت هياكل ضخمة من الطوب في جميع أنحاء الإمبراطورية الرومانية ، وختمت الطوب بختم الفيلق. [ 20 ] استخدم الرومان الطوب في بناء الجدران والأقواس والحصون والقنوات المائية، وغيرها. ومن أبرز الأمثلة على المباني الرومانية المبنية من الطوب بوابة هيركولانيوم في بومبي وحمامات كاراكلا . [ 21 ]
خلال العصور الوسطى المبكرة، شاع استخدام الطوب في البناء في شمال أوروبا ، بعد أن تم جلبه إليها من شمال غرب إيطاليا. وازدهر نمط معماري مستقل من الطوب، يُعرف باسم العمارة القوطية الطوبية (المشابهة للعمارة القوطية )، في المناطق التي تفتقر إلى مصادر محلية للصخور. ويمكن العثور على أمثلة لهذا النمط المعماري في الدنمارك وألمانيا وبولندا وكالينينغراد ( بروسيا الشرقية سابقًا ) في العصر الحديث. [ 22 ]
تطور هذا النمط إلى عصر النهضة الطوبية مع انتشار التغيرات الأسلوبية المرتبطة بعصر النهضة الإيطالية إلى شمال أوروبا، مما أدى إلى تبني عناصر عصر النهضة في بناء الطوب. وشملت السمات المميزة سقفًا منخفض الميل مائلًا أو مسطحًا، وواجهة متناظرة، ومداخل ونوافذ مقوسة، وأعمدة وأعمدة مسطحة، وغيرها. [ 23 ]
لم يتبلور تمييز واضح بين الأسلوبين إلا مع الانتقال إلى العمارة الباروكية . ففي لوبيك ، على سبيل المثال، يمكن تمييز أسلوب عصر النهضة الطوبي بوضوح في المباني المزينة بنقوش من الطين المحروق للفنان ستاتيوس فون دورين، الذي كان نشطًا أيضًا في شفيرين ( قلعة شفيرين ) وفيزمار (فورستنهوف). [ 24 ]
ظل النقل لمسافات طويلة بكميات كبيرة من الطوب ومعدات البناء الأخرى مكلفًا للغاية حتى تطوير البنية التحتية الحديثة للنقل، مع بناء القنوات والطرق والسكك الحديدية . [ 25 ]
ازداد إنتاج الطوب بشكل كبير مع بداية الثورة الصناعية وازدياد بناء المصانع في إنجلترا. ولأسباب تتعلق بالسرعة والاقتصاد، أصبح الطوب الخيار المفضل للبناء بدلاً من الحجر، حتى في المناطق التي كان الحجر متوفراً فيها بكثرة. وفي ذلك الوقت في لندن ، تم اختيار الطوب الأحمر الزاهي للبناء لجعل المباني أكثر وضوحاً في الضباب الكثيف وللمساعدة في منع حوادث المرور. [ 27 ]
شهد النصف الأول من القرن التاسع عشر تحولاً تدريجياً من أسلوب الإنتاج التقليدي المعروف بالتشكيل اليدوي إلى الإنتاج الآلي واسع النطاق. حصل ريتشارد أ. فير فالين من هافرستراو، نيويورك، على براءة اختراع أول آلة لصنع الطوب عام 1852. [ 28 ] وفي عام 1853، حصلت شركة برادلي وكرافن المحدودة على براءة اختراع "آلة صنع الطوب البلاستيكي الصلب". وأصبحت برادلي وكرافن فيما بعد شركة رائدة في تصنيع آلات صنع الطوب. [ 29 ] وفي عام 1855، حصل هنري كلايتون، الذي كان يعمل في مصانع أطلس في ميدلسكس ، إنجلترا، على براءة اختراع لآلة صنع الطوب قادرة على إنتاج ما يصل إلى 25000 طوبة يومياً بأقل قدر من الإشراف. [ 30 ] وسرعان ما حظي جهازه الميكانيكي باهتمام واسع النطاق بعد أن اعتمدته شركة سكك حديد جنوب شرق إنجلترا في صناعة الطوب في مصنعها بالقرب من فولكستون . [ 31 ]
في نهاية القرن التاسع عشر، أصبحت منطقة نهر هدسون في ولاية نيويورك أكبر منطقة لتصنيع الطوب في العالم، حيث امتدت 130 مصنعًا للطوب على ضفاف نهر هدسون من ميكانيكسفيل إلى هافرستراو، ووظفت 8000 شخص. وفي ذروة إنتاجها، بلغ إنتاجها حوالي مليار طوبة سنويًا، وكان يُرسل جزء كبير منها إلى مدينة نيويورك لاستخدامه في قطاع البناء. [ 32 ]
أدى الطلب المتزايد على بناء مباني المكاتب الشاهقة في مطلع القرن العشرين إلى زيادة استخدام الحديد الزهر والحديد المطاوع ، ولاحقًا الفولاذ والخرسانة . وقد حدّ استخدام الطوب في بناء ناطحات السحاب بشكل كبير من حجم المبنى - فمبنى مونادنوك ، الذي شُيّد عام 1896 في شيكاغو، تطلّب جدرانًا سميكة للغاية للحفاظ على السلامة الإنشائية لطوابقه السبعة عشر. [ 33 ]
بعد أعمال رائدة في خمسينيات القرن الماضي في المعهد الفدرالي السويسري للتكنولوجيا ومؤسسة أبحاث البناء في واتفورد بالمملكة المتحدة، أصبح استخدام البناء المحسن بالطوب لتشييد مبانٍ شاهقة يصل ارتفاعها إلى 18 طابقًا أمرًا ممكنًا. ومع ذلك، ظل استخدام الطوب مقتصرًا إلى حد كبير على المباني الصغيرة والمتوسطة الحجم، نظرًا لأن الفولاذ والخرسانة لا يزالان موادًا متفوقة في بناء الأبراج الشاهقة. [ 34 ]
طرق التصنيع
صناعة الطوب في بداية القرن العشرين
هناك أربعة أنواع أساسية من الطوب: الطوب غير المحروق، والطوب المحروق، والطوب المعالج كيميائياً، وكتل الطوب المضغوطة. ويتم تصنيع كل نوع بطريقة مختلفة لأغراض متنوعة.
تُجمع المكونات أولاً وتُضاف معاً، وتتراوح نسبة الطين فيها بين 30% و70%. [ 37 ] يُفتت الخليط بالمعاول أو الفؤوس ، ويُقلب بالماء حتى يصبح متجانساً. بعد ذلك، تُضاف المواد المُقوية والمواد الرابطة بنسبة تقريبية جزء واحد من القش إلى خمسة أجزاء من التراب لتقليل الوزن وتقوية الطوب عن طريق المساعدة في تقليل الانكماش. [ 38 ] مع ذلك، يمكن إضافة المزيد من الطين لتقليل الحاجة إلى القش، مما يمنع احتمالية تلف الحشرات للمادة العضوية للطوب، وبالتالي إضعاف بنيته. تُخلط هذه المكونات جيداً باليد أو بالدوس، ثم تُترك لتتخمر لمدة يوم تقريباً. [ 35 ]
يُعجن المزيج بالماء ويُشكّل على هيئة موشورات مستطيلة بالحجم المطلوب. تُصفّ الطوب وتُترك لتجف في الشمس لمدة ثلاثة أيام من كل جانب. بعد ستة أيام، يستمر تجفيف الطوب حتى يصبح جاهزًا للاستخدام. عادةً ما يُفضّل تركه ليجف لفترة أطول، ولكن متوسط مدة التجفيف يتراوح بين ثمانية وتسعة أيام، بدءًا من المراحل الأولية وحتى استخدامه في البناء. يمكن صنع الطوب غير المحروق في فصل الربيع وتركه ليجف خلال فصل الصيف لاستخدامه في الخريف. يُستخدم الطوب الطيني بكثرة في البيئات الجافة للسماح بتجفيفه بالهواء بشكل كافٍ. [ 35 ]
الطوب المحروق
الطوب الخام يجف تحت أشعة الشمس قبل حرقه
يُخبز الطوب المحروق في فرن خاص، مما يجعله متيناً. يُصنع الطوب الطيني المحروق الحديث بإحدى ثلاث طرق: الطين اللين، أو الضغط الجاف، أو البثق. وتبعاً للبلد، تُعدّ طريقة البثق أو الطين اللين الأكثر شيوعاً، لكونها الأقل تكلفة.
الطين والطفل الصخري هما المكونان الأساسيان في صناعة الطوب المحروق. وهما نتاج آلاف السنين من تحلل وتآكل الصخور، مثل البغماتيت والجرانيت ، مما ينتج عنه مادة تتميز بثباتها الكيميائي العالي وخمولها. يحتوي الطين والطفل الصخري على مواد من ألومينوسيليكات ( طين نقي )، وسيليكا حرة ( كوارتز )، وصخور متحللة. [ 39 ]
تُستخدم ثلاث طرق رئيسية لتشكيل المواد الخام إلى طوب ليتم حرقه:
الطوب المقولب - يُصنع هذا الطوب من الطين الخام، ويفضل أن يكون مخلوطًا بنسبة 25-30% من الرمل لتقليل الانكماش. يُطحن الطين أولًا ويُخلط بالماء حتى الوصول إلى القوام المطلوب. ثم يُضغط الطين في قوالب فولاذية باستخدام مكبس هيدروليكي . بعد ذلك، يُحرق الطين المُشكّل عند درجة حرارة تتراوح بين 900 و1000 درجة مئوية (1650-1830 درجة فهرنهايت) لاكتساب المتانة.
الطوب المضغوط جافًا - تشبه طريقة الضغط الجاف طريقة التشكيل بالطين الناعم، ولكنها تبدأ بمزيج طيني أكثر كثافة، مما ينتج عنه طوب أكثر دقة وحوافًا حادة. وتزيد قوة الضغط ووقت الحرق من تكلفة هذه الطريقة.
الطوب المبثوق - في صناعة الطوب المبثوق، يُخلط الطين مع 10-15% ماء (للبثق الصلب) أو 20-25% ماء (للبثق المرن) في خلاط . يُدفع هذا الخليط عبر قالب لتشكيل سلك طويل بالعرض والعمق المطلوبين. ثم يُقطع هذا السلك إلى طوب بالطول المطلوب بواسطة جدار من الأسلاك. تُصنع معظم طوب البناء بهذه الطريقة لأنها تُنتج طوبًا صلبًا وكثيفًا، كما يمكن للقوالب المناسبة إحداث ثقوب فيه. يُقلل إدخال هذه الثقوب من حجم الطين المطلوب، وبالتالي التكلفة. الطوب المجوف أخف وزنًا وأسهل في التعامل، وله خصائص حرارية مختلفة عن الطوب المصمت. يُقسّى الطوب المقطوع بالتجفيف لمدة 20 إلى 40 ساعة عند درجة حرارة تتراوح بين 50 و150 درجة مئوية (120 إلى 300 درجة فهرنهايت) قبل حرقه. غالبًا ما تكون الحرارة المستخدمة في التجفيف هي الحرارة المهدرة من الفرن.
في العديد من مصانع الطوب الحديثة ، يُحرق الطوب عادةً في أفران نفقية تعمل بنظام الحرق المستمر ، حيث يُحرق الطوب أثناء تحركه ببطء داخل الفرن على سيور ناقلة أو قضبان أو عربات خاصة، مما يُنتج طوبًا أكثر تجانسًا. غالبًا ما يُضاف إلى الطوب الجير والرماد والمواد العضوية، مما يُسرّع عملية الحرق.
أما النوع الرئيسي الآخر من الأفران فهو فرن خندق بول (BTK)، والذي يعتمد على تصميم طوره المهندس البريطاني دبليو بول في أواخر القرن التاسع عشر.
يُحفر خندق بيضاوي أو دائري، بعرض يتراوح بين 6 و9 أمتار (20-30 قدمًا) ، وعمق يتراوح بين 2 و2.5 متر (6 أقدام و7 بوصات - 8 أقدام وبوصتين) ، ومحيط يتراوح بين 100 و150 مترًا (330-490 قدمًا) . تُبنى مدخنة عادم عالية في المنتصف. يُملأ نصف الخندق أو أكثر بالطوب الأخضر (غير المحروق) المرصوص على شكل شبكة مفتوحة للسماح بتدفق الهواء. تُغطى الشبكة بطبقة من الطوب المصقول.
أثناء العمل، تُكدّس الطوب الأخضر الجديد، إلى جانب طوب التسقيف، في أحد طرفي كومة الطوب. تاريخيًا، كانت كومة الطوب غير المحروق المغطاة لحمايتها من العوامل الجوية تُسمى "هاك". [ 41 ] يُنقل الطوب المُبرد والمُجهز من الطرف الآخر إلى وجهته. في المنتصف، يُنشئ عمال الطوب منطقة حرق عن طريق إسقاط الوقود (الفحم، الخشب، الزيت، الحطام، إلخ) من خلال فتحات الوصول في السقف فوق الخندق. قد يكون مصدر الوقود الدائم مُستزرعًا في قطع الأراضي الحرجية . [ 3 ] : 6
تتميز أفران BTK بكفاءة طاقة أعلى بكثير مقارنةً بأفران المشابك أو أفران السكوڤ . تُستخدم صفائح معدنية أو ألواح لتوجيه تدفق الهواء عبر شبكة الطوب، بحيث يمر الهواء النقي أولاً عبر الطوب المحروق حديثًا، مُسخنًا إياه، ثم عبر منطقة الاحتراق النشطة. يستمر الهواء عبر منطقة الطوب الأخضر (لتسخين الطوب وتجفيفه مسبقًا)، ثم يخرج أخيرًا من المدخنة، حيث تُحدث الغازات المتصاعدة قوة شفط تسحب الهواء عبر النظام. يُسهم إعادة استخدام الهواء الساخن في توفير تكاليف الوقود.
كما هو الحال في عملية البناء بالسكك الحديدية، فإن عملية BTK مستمرة. يستطيع ستة عمال يعملون على مدار الساعة حرق ما يقارب 15000 إلى 25000 طوبة يوميًا. على عكس عملية البناء بالسكك الحديدية، لا تتحرك الطوب في عملية BTK. بدلاً من ذلك، تدور المواقع التي يتم فيها تحميل الطوب وحرقه وتفريغه تدريجيًا داخل الخندق. [ 42 ]
يتأثر لون الطوب الطيني المحروق بالتركيب الكيميائي والمعدني للمواد الخام، ودرجة حرارة الحرق، والجو المحيط بالفرن. فعلى سبيل المثال، ينتج الطوب الوردي عن ارتفاع نسبة الحديد، بينما يحتوي الطوب الأبيض أو الأصفر على نسبة أعلى من الجير. [ 43 ] يحترق معظم الطوب ليتحول إلى درجات مختلفة من اللون الأحمر؛ ومع ارتفاع درجة الحرارة، يتغير اللون تدريجيًا من الأحمر الداكن إلى البنفسجي، ثم إلى البني أو الرمادي عند حوالي 1300 درجة مئوية (2370 درجة فهرنهايت) . وقد تعكس أسماء أنواع الطوب منشئها ولونها، مثل طوب لندن ستوك وطوب كامبريدجشير الأبيض. ويمكن تلوين الطوب لتغيير لونه بما يتناسب مع المناطق المبنية من الطوب مع البناء المحيط.
يمكن وضع سطح غير منفذ وزخرفي على الطوب إما عن طريق التزجيج الملحي ، حيث يُضاف الملح أثناء عملية الحرق، أو باستخدام الطين الزجاجي ، وهو مادة تزجيج تُغمس فيها الطوب. ثم يُعاد تسخينها في الفرن لدمج الطين الزجاجي مع قاعدة الطوب وتكوين سطح مزجج متكامل معها.
الطوب المعالج كيميائياً
لا يتم حرق الطوب المعالج كيميائياً، ولكن قد يتم تسريع عملية المعالجة عن طريق تطبيق الحرارة والضغط في جهاز التعقيم بالبخار.
طوب سيليكات الكالسيوم
الطوب السويدي الميكسيتيجيل هو طوب مصنوع من الرمل والجير أو الجير والأسمنت.
تُعرف طوب سيليكات الكالسيوم أيضًا باسم طوب الرمل والجير أو طوب الصوان والجير، وذلك تبعًا لمكوناتها. فبدلًا من صناعتها من الطين، تُصنع هذه الطوب باستخدام الجير كمادة رابطة لمادة السيليكات. تشمل المواد الخام المستخدمة في صناعة طوب سيليكات الكالسيوم الجير المخلوط بنسبة 1 إلى 10 تقريبًا مع الرمل أو الكوارتز أو الصوان المسحوق أو الصخور السيليسية المسحوقة، بالإضافة إلى الملونات المعدنية . تُخلط المواد وتُترك حتى يذوب الجير تمامًا، ثم يُضغط الخليط في قوالب ويُعالج في جهاز التعقيم بالبخار (الأوتوكلاف) لمدة تتراوح بين ثلاث إلى أربع عشرة ساعة لتسريع عملية التصلب الكيميائي. [ 44 ] تتميز الطوب النهائي بدقة عالية وتجانس كبير، على الرغم من أن الحواف الحادة تتطلب عناية فائقة لتجنب إتلاف الطوب أو عامل البناء. يمكن تصنيع الطوب بألوان متنوعة؛ فالأبيض والأسود والبيج والرمادي المائل للأزرق من الألوان الشائعة، كما يمكن الحصول على درجات ألوان الباستيل. يُعد هذا النوع من الطوب شائعًا في السويد وروسيا ودول أخرى من دول الاتحاد السوفيتي السابق ، وخاصة في المنازل التي بُنيت أو جُددت في سبعينيات القرن الماضي. يُعدّ نوع من الطوب يُعرف باسم طوب الرماد المتطاير ، ويُصنع باستخدام الرماد المتطاير والجير والجبس (عملية تُعرف باسم FaL-G)، شائعًا في جنوب آسيا. كما يُصنع طوب سيليكات الكالسيوم في كندا والولايات المتحدة، ويستوفي المعايير المنصوص عليها في المواصفة القياسية ASTM C73 – 10 لطوب سيليكات الكالسيوم (طوب الرمل والجير).
الطوب الخرساني
خط تجميع لإنتاج الطوب الخرساني في بلدة غويلينيانغ ، هاينان، الصين. ينتج هذا الخط منصة نقالة تحتوي على 42 طوبة، كل 30 ثانية تقريبًا.
تُعرف الطوب المصنوع من الخرسانة عادةً باسم البلوك أو وحدات البناء الخرسانية ، وهي عادةً ما تكون رمادية فاتحة اللون. تُصنع هذه الطوب من خرسانة جافة ذات حبيبات صغيرة، تُشكّل في قوالب فولاذية عن طريق الاهتزاز والضغط، إما في آلة ضغط أو آلة ثابتة. تُعالج البلوكات النهائية بالبخار منخفض الضغط بدلاً من حرقها. تُصنع طوب وبلوكات الخرسانة بأشكال وأحجام وتشطيبات سطحية متنوعة، بعضها يُحاكي مظهر الطوب الطيني.
تتوفر قوالب الطوب الخرساني بألوان عديدة، كما تتوفر قوالب هندسية مصنوعة من أسمنت بورتلاند المقاوم للكبريتات أو ما يعادله. عند تصنيعها بكمية كافية من الأسمنت، تصبح مناسبة للبيئات القاسية كالمناطق الرطبة والجدران الاستنادية. تُصنع هذه القوالب وفقًا للمعايير البريطانية BS 6073، أو الأوروبية EN 771-3، أو الأمريكية ASTM C55. تتقلص قوالب الطوب الخرساني، لذا فهي تحتاج إلى فواصل تمدد كل 5 إلى 6 أمتار، ولكنها تُشابه أنواع الطوب الأخرى ذات الكثافة المماثلة في مقاومتها للحرارة والصوت والحريق. [ 44 ]
الطوب الهندسي - نوع من الطوب الصلب والكثيف يُستخدم حيث تكون هناك حاجة إلى القوة، أو انخفاض المسامية المائية، أو مقاومة الأحماض (غازات المداخن). ويُصنف كذلك إلى النوع أ والنوع ب بناءً على قوة الضغط الخاصة بهما.
مقارنة بين أحجام الطوب النموذجية في بلدان مختلفة مع إسقاطات متساوية القياس وأبعادها بالملليمتراتجدار من الطوب القديم مبني على الطريقة الإنجليزية ، مع صفوف متناوبة من الطوب الرأسي والطولي .
لضمان سهولة التعامل مع الطوب ووضعه، يجب أن يكون صغيرًا وخفيفًا بما يكفي ليتمكن البنّاء من حمله بيد واحدة (مع إبقاء اليد الأخرى حرة لاستخدام المجرفة). عادةً ما يُرصّ الطوب بشكل مسطح، وبالتالي، فإن الحد الأقصى لعرض الطوبة هو المسافة التي يمكن تغطيتها بسهولة بين إبهام وأصابع يد واحدة، والتي تبلغ عادةً حوالي 100 ملم (4 بوصات) . في معظم الحالات، يكون طول الطوبة ضعف عرضها مضافًا إليه عرض مفاصل المونة، أي حوالي 200 ملم (8 بوصات) أو أكثر قليلاً. يسمح هذا بوضع الطوب مترابطًا في بنية تزيد من الثبات والقوة (للاطلاع على مثال، انظر الرسم التوضيحي للطوب المرصوف بطريقة الربط الإنجليزية ، في بداية هذه المقالة). يُبنى الجدار باستخدام صفوف متناوبة من الطوب الطولي (الطوب الممتد) والطوب العرضي ( الطوب الممتد). يربط الطوب العرضي الجدار معًا على امتداد عرضه. في الواقع، بُني هذا الجدار بنمطٍ مُعدّل من نمط البناء الإنجليزي يُسمى نمط البناء الإنجليزي المتقاطع ، حيث تُزاح الطبقات المتتالية من الطوب أفقيًا عن بعضها البعض بمقدار نصف طول الطوبة. أما في نمط البناء الإنجليزي الأصلي ، فتكون الخطوط العمودية لصفوف الطوب متوازية.
يؤدي استخدام طوب أكبر إلى بناء جدار أكثر سمكًا (وبالتالي أكثر عزلًا). تاريخيًا، كان هذا يعني ضرورة استخدام طوب أكبر في المناطق الباردة (انظر على سبيل المثال الحجم الأكبر قليلًا للطوب الروسي في الجدول أدناه)، بينما كان الطوب الأصغر حجمًا كافيًا وأكثر اقتصادية في المناطق الدافئة. ومن الأمثلة البارزة على هذه العلاقة بوابة غدانسك الخضراء ؛ التي بُنيت عام 1571 من طوب هولندي مستورد ، كان صغيرًا جدًا بالنسبة لمناخ غدانسك البارد، واشتهرت بكونها مسكنًا باردًا وعاصفًا. أما اليوم، فلم تعد هذه مشكلة، إذ تتضمن الجدران الحديثة عادةً مواد عزل متخصصة.
يمكن اختيار الطوب المناسب للمشروع من بين مجموعة من الخيارات تشمل اللون، وملمس السطح، والكثافة، والوزن، والامتصاص، وبنية المسام، والخصائص الحرارية، والحركة الحرارية والرطوبة، ومقاومة الحريق.
في إنجلترا، ظل طول وعرض الطوب العادي ثابتًا إلى حد ما منذ عام 1625 عندما تم تنظيم الحجم بموجب قانون عند 9 × 4 + 1 ⁄ 2 × 3 بوصات [ 45 ] (ولكن انظر ضريبة الطوب )، ولكن العمق اختلف من حوالي بوصتين (51 مم) أو أصغر في الأوقات السابقة إلى حوالي 2 + 1 ⁄ 2 بوصة (64 مم) في الآونة الأخيرة. في المملكة المتحدة، يبلغ الحجم المعتاد للطوب الحديث (من عام 1965) [ 46 ] 215 مم × 102.5 مم × 65 مم ( 8 + 1 ⁄ 2 بوصة × 4 بوصة × 2 + 1 ⁄ 2 بوصة) ، والذي يشكل، مع وصلة مونة اسمية تبلغ 10 مليمترات ( 3 ⁄ 8 بوصة) ، وحدة بحجم 225 × 112.5 × 75 مليمترًا (9 بوصة × 4 + 1 ⁄ 2 بوصة × 3 بوصة) ، بنسبة 6:3:2.
في الولايات المتحدة، تُحدد مواصفات الطوب القياسي الحديث لاستخدامات متنوعة؛ [47] يُعد الطوب المعياري الأكثر شيوعًا، بأبعاده الفعلية 7 + 5/8 × 3 + 5/8 × 2 + 1/4 بوصة ( 194 × 92 × 57 مم ) . ومع وصلة المونة القياسية 3/8 بوصة ، تصبح الأبعاد الاسمية 8 × 4 × 2 + 2/3 بوصة ، مما يُسهل حساب عدد الطوب في أي جدار. [ 48 ] تعني نسبة 2: 1 في الطوب المعياري أنه عند الانعطاف، يتشكل رباط متداخل بمقدار 1/2 دون الحاجة إلى قص الطوبة أو ملء الفراغ بطوبة مقطوعة؛ كما أن ارتفاع الطوب المعياري يعني أن صفًا واحدًا من الطوب المعياري يُعادل ارتفاع ثلاثة صفوف متداخلة من الطوب المعياري، أو صفًا واحدًا من الطوب الخرساني القياسي .
يبتكر بعض صانعي الطوب أحجامًا وأشكالًا مبتكرة للطوب المستخدم في أعمال التجصيص (وبالتالي غير المرئي من داخل المبنى)، حيث تكون خصائصه الميكانيكية أكثر أهمية من خصائصه البصرية. [ 49 ] عادةً ما يكون هذا الطوب أكبر قليلًا، ولكنه ليس بحجم الطوب الكتلي، ويتميز بالمزايا التالية:
يتطلب استخدام طوبة أكبر قليلاً كمية أقل من الملاط والتعامل (عدد أقل من الطوب)، مما يقلل التكلفة.
يساعد سطحها الخارجي المضلع في عملية التجصيص
تسمح التجاويف الداخلية الأكثر تعقيدًا بتحسين العزل مع الحفاظ على المتانة.
تتوفر قوالب البناء بأحجام متنوعة. تشمل الأحجام القياسية المتناسقة للطول والارتفاع (بالملليمتر) 400×200، 450×150، 450×200، 450×225، 450×300، 600×150، 600×200، و600×225؛ أما الأعماق (حجم العمل، بالمليمتر) فتشمل 60، 75، 90، 100، 115، 140، 150، 190، 200، 225، و250. [ 43 ] وهي مناسبة للاستخدام ضمن هذا النطاق الواسع نظرًا لخفة وزنها مقارنةً بالطوب الطيني. تبلغ كثافة الطوب الطيني الصلب حوالي 2000 كجم/م 3 : يتم تقليل هذا عن طريق التقسيم، والطوب المجوف، وما إلى ذلك، ولكن الخرسانة المعالجة بالبخار والمهواة، حتى كطوب صلب، يمكن أن تكون كثافتها في نطاق 450-850 كجم/م 3 .
يمكن تصنيف الطوب أيضًا إلى طوب مصمت (أقل من 25% من حجمه مثقوب، مع إمكانية وجود تجاويف على أحد أوجهه الطويلة)، وطوب مثقب (يحتوي على نمط من الثقوب الصغيرة التي لا تزيل أكثر من 25% من حجمه)، وطوب خلوي (يحتوي على نمط من الثقوب التي تزيل أكثر من 20% من حجمه، ولكنه مغلق من أحد أوجهه)، وطوب مجوف (يحتوي على نمط من الثقوب الكبيرة التي تزيل أكثر من 25% من حجمه). أما البلوك، فقد يكون مصمتًا أو خلويًا أو مجوفًا.
قد يشير مصطلح "الضفدع" إلى التجويف أو الأداة المستخدمة لصنعه. يستخدم صانعو الطوب المعاصرون عادةً ضفادع بلاستيكية، ولكن في الماضي كانت تُصنع من الخشب.
تتراوح قوة الضغط للطوب المُصنّع في الولايات المتحدة بين 7 و103 ميجا باسكال (1000 إلى 15000 رطل/بوصة مربعة ) ، وتختلف هذه القوة باختلاف استخدام الطوب. أما في إنجلترا، فقد تصل قوة ضغط الطوب الطيني إلى 100 ميجا باسكال، مع أن قوة ضغط الطوب المنزلي العادي تتراوح عادةً بين 20 و40 ميجا باسكال.
في الولايات المتحدة، استُخدم الطوب في بناء المباني ورصف الطرق. ويمكن رؤية أمثلة على استخدام الطوب في المباني في مباني الحقبة الاستعمارية وغيرها من المنشآت البارزة في جميع أنحاء البلاد. كما استُخدم الطوب في رصف الطرق والأرصفة، خاصةً خلال أواخر القرن التاسع عشر وأوائل القرن العشرين. ومع ظهور الأسفلت والخرسانة، انخفض استخدام الطوب في الرصف، ولكنه لا يزال يُستخدم أحيانًا كوسيلة لتهدئة حركة المرور أو كسطح زخرفي في مناطق المشاة . على سبيل المثال، في أوائل القرن العشرين، كانت معظم شوارع مدينة غراند رابيدز بولاية ميشيغان مرصوفة بالطوب. أما اليوم، فلم يتبق سوى حوالي 20 مربعًا سكنيًا من الشوارع المرصوفة بالطوب (أي أقل من 0.5% من إجمالي شوارع المدينة). [ 50 ] ومثلما حدث في غراند رابيدز ، بدأت البلديات في جميع أنحاء الولايات المتحدة باستبدال شوارع الطوب بالخرسانة الإسفلتية الرخيصة بحلول منتصف القرن العشرين. [ 51 ]
في شمال غرب أوروبا، استُخدم الطوب في البناء لقرون. وحتى وقت قريب، كانت جميع المنازل تقريبًا تُبنى بالكامل من الطوب. ورغم أن العديد من المنازل تُبنى الآن باستخدام مزيج من كتل الخرسانة ومواد أخرى، إلا أن العديد منها يُغطى بطبقة من الطوب من الخارج لإضفاء لمسة جمالية.
في المملكة المتحدة، تُطلق تسمية " الجامعة ذات الطوب الأحمر" على الجامعات التي تأسست في أواخر القرن التاسع عشر أو أوائل القرن العشرين. ويُستخدم هذا المصطلح للإشارة إلى هذه المؤسسات مجتمعةً لتمييزها عن جامعتي أكسفورد وكامبريدج الأقدم ، ويشير إلى استخدام الطوب، بدلاً من الحجر، في مبانيها.
اشتهر المهندس المعماري الكولومبي روجيليو سالمونا باستخدامه المكثف للطوب الأحمر في مبانيه، واستخدامه للأشكال الطبيعية مثل الحلزونات والهندسة الشعاعية والمنحنيات في تصاميمه. [ 52 ]
القيود
ابتداءً من القرن العشرين، تراجع استخدام الطوب في بعض المناطق بسبب المخاوف من الزلازل. فقد كشفت زلازل مثل زلزال سان فرانسيسكو عام ١٩٠٦ وزلزال لونغ بيتش عام ١٩٣٣ عن ضعف جدران الطوب غير المسلحة في المناطق المعرضة للزلازل. أثناء الهزات الأرضية، يتشقق الملاط ويتفتت، مما يؤدي إلى فقدان الطوب تماسكه. ولذلك، تم استخدام الطوب المدعم بالفولاذ ، الذي يساعد على تماسك البناء أثناء الزلازل، كبديل للطوب غير المسلح في العديد من المباني. وقد أصبح ترميم المباني القديمة غير المسلحة إلزاميًا في العديد من المناطق. ومع ذلك، وكما هو الحال مع تآكل الفولاذ في الخرسانة المسلحة ، فإن صدأ حديد التسليح يُضعف السلامة الإنشائية للطوب المسلح، ويحد في النهاية من عمره الافتراضي، لذا توجد مفاضلة بين السلامة من الزلازل وطول العمر إلى حد ما.
لا يحدد مجلس الوصول الأمريكي المواد التي يجب أن تُصنع منها الأرصفة لتكون متوافقة مع قانون الأمريكيين ذوي الإعاقة (ADA )، ولكنه ينص على ألا تتجاوز فروق سطح الأرصفة بوصة واحدة (25 مم) . [ 53 ] ونظرًا لتحديات سهولة الوصول التي تُسببها الطوب، توصي إدارة الطرق السريعة الفيدرالية بعدم استخدام الطوب، وكذلك الحجارة المرصوفة، في دليلها الخاص بسهولة الوصول للأرصفة وممرات المشاة. وتضع رابطة صناعة الطوب معايير لجعل الطوب أكثر سهولة في الوصول إليه للأشخاص ذوي الإعاقة، مع ضرورة الصيانة الدورية والمناسبة للحفاظ على سهولة الوصول إليه. [ 54 ]
↑ أوستبورن، بير؛ جيردينج، هنريك (1 مارس 2015). "انتشار الطوب المحروق في أوروبا الهلنستية: تحليل شبكة التشابه". مجلة المنهج والنظرية الأثرية . 22 (1): 306-344 . doi : 10.1007/s10816-014-9229-4 . ISSN 1573-7764 . S2CID 254606236 .
↑ آش، أحمد (20 نوفمبر 2014). علم المواد في البناء: مقدمة . ستورجيس، جون. أبينغدون، أوكسون. ISBN978-1-135-13841-7. OCLC 896794727 .{{cite book}}: CS1 maint: موقع الناشر مفقود ( رابط )
↑أُرشف بتاريخ ٢٩ ديسمبر ٢٠١٦ في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine ). رابطة صناعة الطوب. المذكرة الفنية ٩أ، مواصفات وتصنيف الطوب. تم الاطلاع عليها بتاريخ ٢٨ ديسمبر ٢٠١٦.
↑مؤرشف بتاريخ ١١ مايو ٢٠١٧ على موقع Wayback Machine bia.org. المذكرة الفنية رقم ١٠، تحديد أبعاد وتقدير أعمال البناء بالطوب (ملف PDF). تم الاطلاع عليها بتاريخ ٨ نوفمبر ٢٠١٦.
أراغوس ، فيليب (2003)، Brique et architecture dans l'Espagne médiévale ، Bibliothèque de la Casa de Velazquez، 2 (بالفرنسية)، مدريد{{citation}}: CS1 maint: موقع الناشر مفقود ( رابط )
كامبل، جيمس دبليو؛ برايس، ويل، مصور (2003)، الطوب: تاريخ عالمي ، لندن ونيويورك: تيمز وهدسون{{citation}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط )
كوماندز، توماس. فان روين، هاري، محرران. (2008)، “Novii Monasterii، 7”، العمارة المبنية من الطوب في العصور الوسطى في فلاندرز وشمال أوروبا ، Koksijde: Ten Duinen
داس، سايكيا ميمي؛ داس، بهارجاب موهان؛ داس، مادان موهان (2010)، عناصر الهندسة المدنية ، نيودلهي: دار نشر PHI Learning Private Limited، رقم ISBN978-81-203-4097-8