تعريف طفلة الطين وخواصها

موعدنا اليوم مع موضوع شيق وهو تعريف طفلة الطين وخواصها وماهيتها، وأيضا سيتم ذكر التركيب البلورى والمعدنى لها، حيث شاع استخدام الطفلة كمادة للبناء في معظم بلاد العالم لما تمتاز به من امكانيات ومميزات سنعرفها في السطور التالية.

تعريف طفلة الطين وخواصها

تعريف طفلة الطين:
تُعَدُّ مادة الطين من أقدم مواد البناء التي عرفها الإنسان واستخدمها في البناء ، وتمتاز هذه المادة بالعديد من الإمكانات والمميزات المهمة ، كما أنها لا تخلو من بعض العيوب أو المعوقات ، التي يجب مراعاتها والعمل على الحدِّ منها ، وقد تنوعت طرق استخدام هذه المادة في البناء في الماضي والحاضر تنوعاً كبيراً ، استجاب للمحددات البيئية ؛ كالمناخ ونوعية التربة والمواد المتوفرة من جهة ، ونوعية الخبرات المتوفرة من جهة أخرى .

تاريخ الطفلة:
لقد كانت مادة الطين في العصور القديمة تستعمل على نطاق واسع، في حضارات ما بين النهرين ، وفي مصر ، وفي وقت لاحق استعملها الرومان وشعوب الشرق الأوسط، والهند، وأباطرة الصين. وخلال العصور الوسطى كان البناء بالطين لا يمارس في أوروبا فحسب ، بل كان يمارس أيضا في أمريكا الشمالية، من قبل الهنود، وفي المكسيك ، وفي منطقة جبال (الإنديز) . وكان هذا الفن المعماري يمارس في حضارات متنوعة بأفريقيا ، مثل حضارات البربر والهوسا وغيرهما. وفي الوقت الحاضر لا يزال يعيش أكثر من ثلث سكان العالم في مساكن طينية ، وعلى أية حال فان البقايا الأثرية للعديد من المدن والقرى ، في المناطق المختلفة من العالم ، هي خير شاهد على ما كانت تحظى به هذه المادة من أهمية ، في بناء تلك المستوطنات التي بُنِيَ معظمها بالطين الخام غير المحروق ، فمنها على سبيل المثال مدينة أريحا في فلسطين ، والتي تُعَدُّ أقدم مدينة في التاريخ.


ماهية الطفلة:
ان لفظ الطفلة Clay مشتق من الكلمة الانجليزية القديمة وله جذور فى اللغة التيتونية والمفهوم العلمى للفظ الطفلة انها تلك المادة الارضية دقيقة الحبيبات وعند تبليلها تصير لدنة وتركيبها الاساسى هو سيليكات الالمونيوم او المغنسيوم المائية.

والطفلة من وجهة النظر الجيولوجية فتحمل ثلاث مفاهيم اساسية وسوف نسردها فيما يلى :-
انها عبارة عن مادة طبيعية تتميز بخاصية اللدونة .
لها تركيب معدنى اساسه معادن متبلورة اساسها سيلكات الالمونيوم المائية واحيانا سيليكات الماغنسيوم المائية.
لها نسيج اساسه حبيبات دقيقة الحجم.
ولفظ غرين Silt او صلصال Clay فيطلق على كل صخر سائب مكون من حبيبات قطرها اقل من 1/16 مم وهى فى العادة عبارة عن فتات الصخور والمعادن المختلفة وان اغلبها عبارة عن معادن طينية Clay minerals مع تواجد معادن اخرى مثل الكوارتز والميكا والفلسبار وبقايا نباتات متحللة او متفحمة ومواد جيرية.

تكوين الطفلة واصلها الجيولوجى:
تعتبر الطفلة احد الصخور الرسوبية والتى تمثل 75% من سطح القشرة الارضية وتكونت هذه الصخور نتيجة تفتت الصخور البركانية بواسطة عمليات التجوية المختلفة ويحدث الترسيب بصفة عامة تحت الماء سواء فى الانهار او البحار او البحيرات وتعتبر الصخور الطينية اوفر الصخور الرسوبية حيث تشغل ما يقرب من نصف مساحة الصخور الرسوبية بينما تستغل هذه الصخور على نطاق واسع فى اعمال التشييد والبناء.

الاصل الجيولوجى للطفلة:-

تنقسم الطفلة من حيث اصلها الجيولوجى الى ثلاثة انواع وذلك على اساس مصادرها كالتالى:-
النوع الاول:-
ويسمى بالطفلات الرئيسية او الاصلية وهى التى نشات بفعل ميكانيكية التجوية الفيزيوكيميائية للصخور الفلسبارية وتتميز هذه الطفلات بدرجة نقائها العالية وقلة ما بها من شوائب وتكونت اسفل الجبال او الهضاب التى تحتوى على هذه الصخور ويعتبر معدن الكاولين اشهر معادن تلك الطفلات.
وبصورة مثالية فان هذا النوع من الطفلات يحدث كجيوب غير منتظمة فى الصخور الاصلية وتميل هذه الرواسب لان تختلط بحبيبات صغيرة لتكون نسيج خشن ذو درجة لدونة محدودة.

النوع الثانى:-
ويتمثل فى الطفلات المنقولة او الثانوية او الرسوبية وقد نشات نتيجة تعرض الصخور الام لتاثير المياه الجارية كالامطار او الرياح والتى قامت بنقل هذه الحبيبات الى اماكن مختلفة بعيدة عن الاماكن التى تحتوى على الصخزر الام حيث ترسبت هذه الحبيبات على هيئة طبقات مختلفة السمك ومختلفة فى مكوناتها المعدنية وغير المعدنية وتتميز هذه الطفلات بارتفاع نسبة الشوائب بها كما تتميز بلدونتها العالية وكذا مرونتها العالية وذلك لان حبيباتها المعدنية تتميز باختلاف الحجم الناشئ عن احتكاك هذه الحبيبات بالمواد الصلبة خلال مراحل انتقالها من الاماكن التى تحتوى على الصخور الام الى الاماكن التى ترسبت بها فضلا عن وجود نسبة لا باس بها من المواد العضوية ضمن مكونات هذه النوعية من الطفلات.

النوع الثالث:-
ويطلق عليها الطفلة الحمراء وهى تلك الطفلات التى تعتبر من اشهر انواع الطفلات واكثرها انتشارا وخاصة فى التربة الموجودة على ضفتى الانهار مثل تربة وادى النيل وهى عبارة عن طفلات ثانوية منقولة وتحتوى على نسبة عالية جدا من اكاسيد الحديد لذا يمتاز هذا النوع من الطفلات بلونه الاحمر او البنى وبالتالى فهى اما ان تكون حمراء اللون او رمادية او خضراء او صفراء او سوداء وذلك طبقا لنسبة اكاسيد الحديد بها اونواعها.

التركيب البلورى والمعدنى للطفلة:-
تختلف الطفلة فى مكوناتها المعدنية ويرجع ذلك الى عملية تفتت الصخور و لظروف التجوية والترسيب لذلك فمن النادر ان تجد نوعين من الطفلة متشابهين فى تركيبهما المعدنى .

وتنقسم المعادن المكونة للطفلة الى مجموعتين اساسيتين هما:
المعادن غير الطينية :-
يمكن ان تشتمل مجموعة المعادن غير الطينية على العديد من المعادن مثل الرمل والفلسبارات والمعادن الفتاتية مثل الامثيبولات والبيروكسين والمعادن غير السيليكاتية مثل الكربونات والهاليدات والكبريتات واكاسيد الحديد المختلفة التى تساهم فى التركيب المعدنى للطفلات.

المعادن الطينية:-
والشكل البلورى لها يقترب من الشكل السداسى ولهذه البلورات بناء صفائحى يعرف باسم Sheet Silicat Structure يشبه معادن الميكا.

وعلى الرغم من ان المعادن الطينية تتميز بتركيب سيليكاتى صفائحى الا انها تختلف فيما بينها فى الشكل البلورى والترتيب الذرى "بناء فردى الطبقة او بناء مزدوج الطبقة " كما انها تختلف فى التركيب الكيميائى وفى المواضع المشغولة بالانيونات والكاتيونات فى بنائها الشبكى وهذا الاختلاف يؤثر فيما بعد فى الخصائص التكنولوجية للمادة الخام المستخدمة فى صناعة الطوب اللبن.

معادن الطفلة:
بصفة عامة توجد سبعة انواع من معادن الطفلة فى التربة وهذه المعادن هى: الكاولينيت والالوسيت والمنتمورلونيت والميكا المائية " الاليت" والفيرميكوليت والالوفان والمعادن الستة الاولى عبارة عن معادن متبلورة ذات تركيب كيميائى محدد وترتيب ذرى منتظم اما الالوفان فهو معدن غير متبلور.

واهم معادن الطفلة المستخدمة اساسا فى صناعة الطوب اللبن هي:
اولا مجموعة الكاولينيت:
تنتمى الى مجموعة معادن الطفلة مزدوجة البناء وتضم الكاولينيت والديكريت والناكريت وتركيبها الكيميائى Al2Si2O5(OH)4 حيث تتفق جميعها فى التركيب الكيميائى الا انها تختلف فى الشكل البلورى عن بعضها البعض وترتبط صفيحة الالومينا مع صفيحة السيليكات بقوى تسمى قوى " فاندر فالز " "van de Waals bonds" .
ويتركب الكاولينيت من صفيحتين تتبادلان مع بعضهما البعض الصفيحة الاولى صفيحة سيليكا silicate sheets (Si2O5) وصفيحة الومينا aluminum oxide/hydroxide layers (Al2(OH)4) ويطلق عليها صفيحة جيبسيت gibbsite layers .

ويمتاز الكاولينيت عن بقايا مجموعة معادن الطين بالمميزات التالية:-
يعتبر الكاولينيت طفلة تتميز بنقاء بدرجة عالية حيث لا يحتوى على الحديد ونتيجة لذلك فانها لا تحتوى بين صفائحها على شحنات سالبة تستطيع جذب المياه وتكون الصفائح مرتبطة ببعضها بواسطة حلقات الهيدروجين القوية ولذلك لا تستطيع المياه ان تفصل هذه الصفائح بسهولة ولذلك تعد بلورة الكاولينيت ثابتة الى حد كبير ويصعب تشتيتها وغالبا ما تستطيع المياه ان تفصل هذه البلورات عند تجمع المياه فوق سطح هذه البلورات لفترة طويلة.
تعتبر خواص الليونة والالتصاق والانتفاش والانكماش للكاولينيت اقل بكثير من معادن الطين الاخرى ولذلك لا يؤثر الكولينيت بشكل كبير فى الخواص الفيزيوكيميائية للطفلة.

مجموعة المنتمورلونيت:
تتكون بلورات المنتمورلونيت الصفائحية من وحدات متبلورة وتتكون هذه الوحدات من صفيحتى سيليكا مع صفيحة الومينا كما بالشكل مرتبطة فيما بينها بشدة بواسطة ذرات اكسجين مشتركة ولذلك يكون تشابك من نوع 2:1
غير ان الترابط بين وحدات مجموعة المنتمورلونيت يعتبر ضعيفا وتبعا لذلك فان البلورات تكون قادرة على التمدد بسهولة وكذلك قابلة للكسر صناعيا حيث تفتت الى حبيبات تقترب من حجم الوحدات البنائية الفردية ويزداد حجم بلورة المنتمولونيت زيادة كبيرة جدا.

اهم خصائص المنتمورلونيت:
نظرا لزجود ايونات موجبة بين وحدات بلورة المنتمورلونيت مثل ايونات الصوديوم لذلك تستطيع المياه ان تتسرب الى البلورة بسهولة ويسر مجذوبة الى هذه الطفلة بواسطة مجموعات الهيدروكسيل السالبة وتؤدى زيادة المياه المتسربة بين الوحدات الى تباعد المسافات بين الطبقات وزيادة حجم البلورة وانتفاشها
تتراوح المسافات بين صفائح المنتمورلونيت بين 0.001 الى 0.01 ميكرون وتستطيع الايونات الموجبة وجزيئات الماء التحرك بين وحدات بلورة هذا المعدن وذلك لسهولة تمدد النسيج البلورى حتى انها تصل الى 2*10-8 سم وتبعا لذلك فان امتصاص الكاتيونات لن تكون فقط على الاسطح الداخلية ولذلك اهمية كبرى فى الامتصاص مما يرفع من سعة الامتصاص الكاتيونى من 10 – 15 ضعف اكثر من الكاولينيت.
ونتيجة لكل ما سبق فان المنتمورلونيت يمتاز بدرجة عالية جدا من الليونة والالتصاق والانكماش الشديد عند الجفاف وقابلية حبيباته للتشتت والتفرق .

مجموعة الايليت:
لقد تكونت مجموعة الايليت نتيجة عملية التجوية المستمرة للميكا الاولية الموجودة فى الصخور النارية ولها تركيب يشبه تركيب الميكا والتركيب العام لمجموعة الايليت هو KyAl4(Si8-y,Aly)O20(OH)4 حيث 1 < y < 1.5, but always with y < 2 وذلك على اساس ان المايكا تحتفظ ببعض خواص الميكا الولية ولكن فى تركيب غير منتظم نتيجة لفقد البوتاسيوم من اطراف الميكا ودخول الكالسيوم والماغنسيوم مع جزيئات الماء بدلا منه وتشبه المنتمورلونيت فى البناء كما بالشكل المقابلومع ذلك فان حبيباتها اكبر نسبيا كما ان 15% من السيليكون مستبدل بالالمونيوم وتغطى فروق التكافؤ الناشئة عن هذا الاحلال بالبوتاسيوم الى درجة كبيرة وترتبط ذرات البوتاسيوم بين الوحدات البنائية وتعطى ثبات واضحا فى نسيج البلورة وعلى ذلك فان بلورات الاليت اقل قابلية للتمدد من المنتمورلونيت عند امتصاصها الماء.

شاهد أيضاٌ :-

تعريف طفلة الطين وخواصها