سنگ مصنوعی یا سنگ های ریخته گری به سنگهایی گفته میشود که عملاً به شکل طبیعی فراوری نشده و با استفاده از ترکیبی از مواد عالی و غیر عالی سنگ هایی تولید می شود که بسیار شبیه سنگ های طبیعی وحتی مقاوم تر و زیباتر می باشد. در جایی که سنگ طبیعی بادوام با قیمت مناسب در دسترس نباشد، یا قیمت هنگفتی داشته باشد سنگ مصنوعی یا سنگ ریختهگری انتخاب میشود. بنابراین از سنگ مصنوعی یا سنگ ریخته گری زمانی برای ساخت و ساز استفاده می شود که نتوان به سنگ طبیعی مقرون به صرفه و بادوام دست یافت.
سنگ مصنوعی از سیمان یا پلی استر غیر اشباع به عنوان عامل اتصال، سنگدانه های طبیعی سنگ خرد شده و ماسه (پودر معدنی سنگ مرمر طبیعی یا کلسیت، دولومیت، ماسه سیلیسی و گرد و غبار شیشه و غیره) و مقدار مناسب بازدارنده آتش و تثبیت کننده به دست می آید. گاهی اوقات از رنگدانه های خاصی برای رسیدن به رنگ خاصی استفاده می شود. افزودن رنگدانه ها نباید بیش از 15 درصد حجمی کل باشد. برای نسبت مخلوط سنگ مصنوعی، سیمان و سنگدانه ها به نسبت سه به یک مخلوط می شوند.
سنگ مصنوعی با قالب گیری و انجماد از طریق اختلاط، بتن ریزی، ارتعاش، فشرده سازی و پرس پردازش می شود. سنگ مصنوعی را می توان به اشکال پیچیده و با جزئیات قابل توجهی ریخته و در اندازه های مختلف تولید کرد. علاوه بر آن، می توان آن را برای افزایش استحکام تقویت کرد. در پایان شایان ذکر است که سنگ های مصنوعی به راحتی و به صرفه ریخته گری می شوند. سنگ مصنوعی به عنوان ماده روکش کف در دکوراسیون داخلی ساختمان ها استفاده می شود.
پس از آن سنگ ویکتوریا تولید شد که شامل سه فرایند عمده عبارت از خرد کردن گرانیت مانتسورل به شکل سیمان پرتلند، صورت مخلوط مکانیکی و قالب گیری بود. پس از تنظیم، قالب ها شل می شوند و بلوک ها به مدت حدود دو هفته در محلول سیلیکات سودا قرار می گیرند تا سفت و سخت شوند.
در این زمان بسیاری از تولیدکنندگان محصولی بسیار غیر متخلخل را تولید کردند که قادر به مقاومت در برابر هوای خورنده دریا و آلودگی هوای صنعتی و مسکونی بود.
مواد تشکیل دهنده سنگ مصنوعی
سنگ مصنوعی که در بازارهای جهانی با نامهایی چون “Engineered Stone” یا “Cast Stone” شناخته میشود، یک ترکیب مهندسیشده از خردهسنگهای طبیعی معدنی، پودر سنگ، سیمانهای خاص و افزودنیهای پلیمری نوین است که تحت فرآیندهای لرزشی و فشاری به هم متصل شدهاند. این محصول در واقع بازسازی فرآیند چند میلیون ساله تشکیل سنگ در طبیعت است که در آزمایشگاههای مدرن با سرعت بسیار بالاتر و کنترل دقیقتر بر روی بافت و رنگ انجام میگیرد. استفاده از رزینهای پلیمری در ساختار این سنگها باعث میشود که مولکولهای مواد به شکلی به هم جوش بخورند که کمترین فضای خالی در میان آنها باقی نماند و محصولی با تراکم خیرهکننده تولید شود که از نظر سختی و یکپارچگی، استانداردهای جدیدی را در صنعت ساختمان تعریف کرده است.
تاریخچه سنگ مصنوعی
ایده ساخت سنگ توسط انسان به دوران باستان بازمیگردد، اما تحول واقعی در اواخر دهه ۱۹۶۰ میلادی در ایتالیا رخ داد، زمانی که اولین سیستمهای مکانیزه برای تولید سنگهای فشرده پلیمری ابداع شد. هدف اولیه از تولید این محصولات، کاهش ضایعات سنگهای معدنی و ایجاد متریالی بود که محدودیتهای ابعادی سنگهای طبیعی را نداشته باشد. با گذشت زمان و ورود تکنولوژی نانو به این صنعت، سنگهای مصنوعی از بلوکهای ساده بتنی به قطعاتی با ظرافت فوقالعاده تبدیل شدند که امروزه در پیشرفتهترین پروژههای معماری از برجهای تجاری تا دکوراسیونهای ظریف داخلی به کار گرفته میشوند و جایگاه خود را به عنوان یک متریال لوکس و پایدار تثبیت کردهاند.
تفاوت سنگ مصنوعی با سنگ طبیعی
اصلیترین تفاوت میان این دو متریال در میزان تخلخل و یکنواختی ساختار آنها نهفته است؛ سنگهای طبیعی به دلیل فرآیند تشکیل تصادفی، اغلب دارای رگههای سست، حفرههای پنهان و ناخالصیهایی هستند که آنها را در برابر ضربه و یخبندان آسیبپذیر میکند. در مقابل، سنگ مصنوعی دارای ساختاری کاملاً همگن و فشرده است که تحت نظارت مهندسی تولید شده و فاقد هرگونه نقطه ضعف داخلی میباشد. همچنین در حالی که سنگهای طبیعی با محدودیت رنگ و طرح مواجه هستند، سنگهای مصنوعی را میتوان در هر طیف رنگی و با هر بافت دلخواهی تولید کرد که این موضوع آزادی عمل بینظیری به معماران و طراحان داخلی برای خلق فضاهای منحصربهفرد میدهد.
سنگ مصنوعی چگونه اختراع شد؟
با تکامل دانش بشری هم اکنون سنگ های نمای داخلی و نمای بیرونی ساختمانها تولید می شود که باعث زیباسازی فضای خانه ها می شود. این سنگ ها به شدت نزدیک به سنگ های طبیعی بوده و محدودیت های نماها و اشکال متختلف مورد پسند مشتری را از بین برده است . سنگ ریخته گری مدرن یا سنگ مصنوعی یک واحد ساختمانی بتنی معماری است که برای شبیه سازی سنگ برش طبیعی ساخته شده است. سنگ ریخته گری یک محصول مهندسی است که به عنوان یک المان معماری، تزئینات، دکوراسیون یا نمای ساختمان ها یا سازه های دیگر استفاده می شود.
سنگ ریختهگری یا همان سنگ مصنوعی را میتوان از سیمانهای سفید ویا خاکستری، ماسههای ساخته شده یا طبیعی، سنگهای خرد شده، یا شنهای طبیعی و رنگدانههای رنگآمیزی معدنی برای دستیابی به رنگ و ظاهر مطلوب و در عین حال حفظ خواص فیزیکی بادوام تهیه کرد.
آموزش تولید سنگ مصنوعی
پیش از هر چیزی باید بیان داریم که آموزش تولید سنگ مصنوعی روش اختلاط متریال مورد نیاز برای تولید سنگ مصنوعی چگونه می باشد. در ادامه به بررسی صفر تا صد تولید سنگ مصنوعی خواهیم پرداخت :
- مواد اولیه حیاتی و نقش افزودنیهای شیمیایی
هسته اصلی تولید سنگ مصنوعی، انتخاب دقیق و استاندارد مواد اولیه است. سیمان پرتلند بهعنوان ماده چسباننده اصلی، نقش مهمی در کیفیت نهایی محصول دارد و عیار آن باید با دقت انتخاب شود. سنگدانهها ساختار و بافت اصلی سنگ را شکل میدهند و کیفیت آنها مستقیماً بر دوام و ظاهر محصول تأثیر میگذارد. اما بخش متمایزکننده این صنعت، استفاده از رزین مخصوص سنگ مصنوعی و افزودنیهای پلیمری است؛ رزینی که بهطور ویژه برای افزایش چسبندگی، بهبود مقاومت، کاهش جذب آب و افزایش دوام طراحی شده است. این رزینها به کنترل میزان آب، افزایش استحکام و تثبیت ساختار سنگ کمک میکنند. درک عملکرد هر افزودنی، نقش کلیدی در مدیریت ویژگیهایی مانند مقاومت فشاری و خمشی، جذب آب، ثبات رنگ و طول عمر محصول دارد. استفاده از مواد اولیه استاندارد و افزودنیهای تخصصی، تضمینکننده تولید سنگ مصنوعی باکیفیت، بادوام و مطابق با استانداردهای حرفهای خواهد بود.
سنگ مصنوعی به واسطه قالب گیری و انجماد به شیوه ی اختلاط، بتن ریزی، ارتعاش، فشرده سازی و پرس پردازش می گردد. این محصول را می توان در قالب های پیچیده و با جزئیات مورد سفارش شخصی، ریخته و در نهایت در سایز های مختلف در دسترس قرار داد. مضاعف بر آن، این امکان وجود دارد آن را با هدف افزایش میزان استحکام تقویت نمود. در این مبحث سعی داریم تا با آموزش تولید سنگ مصنوعی در این باب کمترین ابهامی را برایتان به جای نگذاریم.
- درک تخصصی فرمولاسیون و نسبت اختلاط
تولید سنگ مصنوعی با کیفیت، یک فرآیند بر پایه فرمول است؛ یعنی باید نسبتهای وزنی یا حجمی دقیقی از سیمان، سنگدانه و افزودنیها را با آب ترکیب کنید. هر نوع محصول مثلاً سنگ نما، کفپوش، یا قطعه دکوراتیو فرمولاسیون منحصربهفرد خود را دارد. اهمیت این مرحله در آن است که نسبت آب به سیمان مستقیماً بر مقاومت نهایی و تخلخل سنگ تأثیر میگذارد و افزودنیهای روانکننده کمک میکنند تا با کمترین آب، بالاترین کارایی و روانی ملات حاصل شود. دقت در توزین و رعایت توالی افزودن مواد، به خصوص افزودنیهای شیمیایی و رنگدانهها، تعیینکننده اصلی یکنواختی و کیفیت ساختاری محصول خواهد بود.
- مراحل آمادهسازی ملات و فرآیند میکس کردن
آمادهسازی ملات باید با نظم و ترتیب خاصی انجام شود تا بهترین هیدراسیون و یکنواختی حاصل گردد. ابتدا لازم است سنگدانهها، سیمان و رنگدانههای پودری به صورت خشک در میکسر ریخته شوند تا کاملاً با هم ترکیب شده و رنگی یکدست ایجاد شود. سپس نوبت به افزودن مایعات میرسد؛ آب اختلاط به همراه رزینهای پلیمری و فوق روانکنندهها که قبلاً به خوبی در آب حل شدهاند، به تدریج به مخلوط خشک اضافه میشوند. سرعت و زمان میکس کردن بسیار حیاتی است؛ میکس باید تا رسیدن به یک قوام و روانی مطلوب ادامه یابد و بلافاصله پس از آن، ملات برای جلوگیری از شروع گیرایی، به مرحله قالبگیری هدایت شود.
- مراحل آمادهسازی ملات و فرآیند میکس کردن
آمادهسازی ملات باید با نظم و ترتیب خاصی انجام شود تا بهترین هیدراسیون و یکنواختی حاصل گردد. ابتدا لازم است سنگدانهها، سیمان و رنگدانههای پودری به صورت خشک در میکسر ریخته شوند تا کاملاً با هم ترکیب شده و رنگی یکدست ایجاد شود. سپس نوبت به افزودن مایعات میرسد؛ آب اختلاط به همراه رزینهای پلیمری و فوق روانکنندهها که قبلاً به خوبی در آب حل شدهاند، به تدریج به مخلوط خشک اضافه میشوند. سرعت و زمان میکس کردن بسیار حیاتی است؛ میکس باید تا رسیدن به یک قوام و روانی مطلوب ادامه یابد و بلافاصله پس از آن، ملات برای جلوگیری از شروع گیرایی، به مرحله قالبگیری هدایت شود.
- اصول قالبگیری و اهمیت آمادهسازی قالبها
قالبها، واسطه انتقال شکل، بافت و جزئیات طرح به محصول نهایی هستند و انتخاب نوع قالب بر اساس جزئیات طرح و تیراژ تولید اهمیت زیادی دارد. پیش از هر بار استفاده، قالبها باید تمیز شده و در صورت نیاز از روغن رهاساز مخصوص استفاده شود تا از چسبیدن ملات به قالب و آسیب دیدن محصول در حین جداسازی جلوگیری شود. ریختن ملات درون قالبها باید به آرامی و از ارتفاع کم انجام شود تا از حبس شدن هوا جلوگیری شود. دقت کنید که تمام زوایا و جزئیات قالب به طور کامل با ملات پر شود.
- عملیات ویبره زدن برای تراکم و حذف حباب
ویبره زدن یک مرحله فیزیکی است که برای حذف حبابهای هوای به دام افتاده در ملات و افزایش تراکم نهایی سنگ مصنوعی انجام میگیرد. با قرار دادن قالبهای پر شده روی میز ویبره، ارتعاشات باعث میشوند که حبابهای هوا به سطح ملات بیایند و خارج شوند و در عین حال، ذرات سیمان و سنگدانه به هم فشرده شده و فاصله بینذرهای کاهش یابد. این تراکم بالا به طور مستقیم منجر به افزایش مقاومت فشاری، کاهش تخلخل و افزایش دوام سنگ در برابر نفوذ آب و یخزدگی میشود. مدت زمان بهینه ویبره باید کوتاه و مؤثر باشد تا از جداشدگی اجزای ملات جلوگیری شود.
- عمل آوری ؛ فرآیند حیاتی برای کسب مقاومت نهایی
عمل آوری، شاید مهمترین و حیاتیترین مرحله پس از تولید باشد که اغلب توسط تولیدکنندگان مبتدی نادیده گرفته میشود. در این مرحله، سیمان به طور کامل با آب واکنش داده و به یک ساختار کریستالی مقاوم تبدیل میشود. برای دستیابی به حداکثر مقاومت و جلوگیری از ترکخوردگیهای سطحی، سنگهای مصنوعی باید در محیطی با رطوبت بالا و دمای ثابت (معمولاً بین ۱۵ تا ۲۵ درجه سانتیگراد) نگهداری شوند. حفظ رطوبت برای مدت حداقل ۴۸ تا ۷۲ ساعت اولیه، برای دستیابی به مقاومت کافی جهت جداسازی از قالب ضروری است و مقاومت نهایی پس از ۲۸ روز کیورینگ کامل حاصل میشود.
- جداسازی، کنترل کیفیت و انبارداری محصول
پس از گذراندن زمان کیورینگ اولیه، نوبت به جداسازی دقیق و آرام محصول از قالب میرسد. این کار باید با احتیاط کامل انجام شود تا گوشهها و لبههای سنگ آسیب نبینند. پس از جداسازی، هر قطعه باید برای یافتن عیوب احتمالی مانند حبابهای بزرگ، ترکهای سطحی یا ناهمگونی رنگ، مورد کنترل کیفیت قرار گیرد. محصولات تأیید شده، باید برای عمل آوری نهایی، در محیطی دور از تابش مستقیم خورشید و با تهویه مناسب انبار شوند. شیوه انبارداری صحیح، مانند چیدن سنگها روی پالتهای چوبی و جلوگیری از تماس مستقیم با زمین، برای حفظ سلامت فیزیکی سنگها تا زمان عرضه، بسیار مهم است.
- انتخاب تجهیزات کارگاهی مناسب برای شروع کسبوکار
برای راهاندازی کارگاه تولید سنگ مصنوعی، نیاز به تجهیزات اساسی و کارآمدی دارید. این تجهیزات شامل میکسر قدرتمند با ظرفیت مناسب، میز ویبره با کیفیت با قابلیت تنظیم فرکانس، قالبهای متنوع متناسب با بازار هدف، و تجهیزات جانبی مانند ترازوهای دقیق برای توزین مواد اولیه، ابزارهای اندازهگیری و پالتهای حملونقل هستند. انتخاب تجهیزات باید بر اساس میزان سرمایه اولیه و هدف تیراژ تولیدی شما انجام شود؛ برای شروع میتوانید با تجهیزات نیمه صنعتی شروع کنید و با افزایش تقاضا، خط تولید را مکانیزه نمایید.
مراحل تولید ساخت سنگ مصنوعی
سنگ مصنوعی یکی از عناصر بسیار جالب و کاربردی است که در چند سال اخیر بسیار مورد توجه ساختمان سازان و مهندسان برای دکوراسیون خارجی و داخلی قرار گرفته است. موادی که جهت ساخت سنگ مصنوعی استفاده شده است میتواند کیفیت و مقاومت آن در برابر شرایط محیطی را تضمین کند. از مهم ترین مادههایی که برای ساخت سنگ مصنوعی استفاده میشود میتوان به تراورتن، پودر سنگ جوشقان، پودر سنگ طبیعی مرمر و انواع پودر سنگ اشاره کرد که در کارخانه های مربوطه و توسط دستگاه های پیچیده و مخصوص ترکیب و فرایند ساخت سنگ مصنوعی انجام میشود.
- در ابتدا سیمان و ماسه را درون میکسر ریخته و مخلوط میکنند.
- در وهله بعدی رنگدانه به مخلوط اضافه شده است.
- در مرحله سوم رنگدانه رزین به مخلوط مورد نظر اضافه میشود.
- در مرحله بعدی باید آب را به صورت مرحله به مرحله به مخلوط اضافه کنیم تا حالت ملات ایجاد شود و مواد آبکی نشود.
- در این مرحله که حدوداً ۱۰ دقیقه از میکس شدن مواد گذشته است ملات آماده قالبگیری خواهد بود.
- پس از میکس شدن ملات باید آن را داخل دمپر ریخته و به کنار میز ویبره منتقل شود.
- در این مرحله باید ملات در داخل قالب سنگ مصنوعی ریخته و توسط ترازو وزن آن اندازهگیری شود. سپس باید بر روی میز ویبره قرار داده شود تا حباب هایی که از مراحل ابتدایی بر ملات ایجاد شده است از بین رود.
- در انتهای مراحل باید ملات درون پالت چوبی قرار گرفته شود و تا حدود ۲۴ ساعت هوا نباید به مواد برخورد داشته باشد.
اجزای تشکیل دهنده سنگ مصنوعی
در کارخانجاتی که ساخت انواع سنگ های مختلف انجام میشود بدون شک ضایعاتی به جا میماند که امروزه با تکیه بر علم و دانش و فناوری با استفاده از همین ضایعات، انواع سنگ های مصنوعی را تولید و طراحی میکنند.
به صورت کلی سنگ مصنوعی از پودر سنگ های طبیعی تراورتن، مرمر و پودر سنگ جوشقان که به صورت سفید، نرم و درخشان است ساخته میشود. همین پودر سنگ هایی که در این بخش ذکر کردیم عامل اصلی مقاومت و تقویت ویژگی های سنگ مصنوعی میشود. جالب است بدانید که سنگ مصنوعی از لحاظ خواص شیمیایی با سنگ طبیعی کاملاً شباهت دارند. در واقعیت سنگ مصنوعی همان سنگ طبیعی اما با متریال متفاوت است. برای اینکه سنگ مصنوعی مورد نظر همان شکل و استحکام مورد نیاز را داشته باشد، خرید قالب سنگ مصنوعی مناسب نیز باید در نظر گرفته شود.
انواع سنگ های مصنوعی کدامند؟
- سنگ های مصنوعی سیمانی
- سنگ های مصنوعی رزینی
- سنگ های مصنوعی ترکیبی
- سنگ های مصنوعی متخلخل
- سنگ های مصنوعی سیمانی
سنگ مصنوعی سیمانی به این صورت ساخته می شود: انواع سیمان مانند سیمان معمولی، سیمان سیلیکات و غیره را به عنوان عامل چسبندگی، شن و ماسه را به عنوان سنگدانه ریز و سنگ مرمر خرد شده، گرانیت یا بقایای صنعتی و غیره را به عنوان سنگدانه درشت بگیرید، سپس آنها را از طریق اختلاط، قالب گیری، پخت با بخار تحت فشار، آسیاب و پرداخت پردازش کنید.
این نوع سنگ مصنوعی عملکرد فیزیکی ضعیف تری دارد و عملکردهای تزئینی آن مانند نقش و نگارهای سطحی و براق بودن از سنگ طبیعی پایین تر است، اما مقرون به صرفه است. علاوه بر سیمان سیلیکات، سیمان آلومینات نیز به عنوان عامل اتصال برای برخی از سنگ های مصنوعی سیمانی استفاده می شود.
در هیدراته کردن، سیمان آلومینات، هیدروکسید آلومینیوم کلوئیدی تولید میکند که به پر کردن سوراخهای مویرگی سنگ مصنوعی ادامه میدهد تا ساختار متراکمی ایجاد کند و لایه سطحی صاف ایجاد کند. بنابراین سطح آن پس از قالب گیری، صیقلی نشده، صاف و براق با جلوه تزیینی بهتری است.
- سنگ های مصنوعی رزینی
سنگ مصنوعی رزینی به این صورت ساخته می شود: چسب های آلی مانند پلی استر غیر اشباع را به عنوان عامل چسباننده گرفته و با سنگ خرد شده طبیعی، پودر سنگ و رنگدانه مخلوط کنید، سپس آنها را از طریق بتن ریزی، قالب گیری، خشک کردن و صیقل پردازش کنید.
- سنگ های مصنوعی ترکیبی
عامل اتصال سنگ مصنوعی مرکب شامل مواد پیوندی معدنی و آلی است. در مرحله اول، مواد پرکننده مانند پودر سنگ را با عامل پیوند معدنی در قالب بچسبانید. ثانیاً، آن را در مونومر آلی با عملکرد پلیمریزاسیون فرو کنید تا در شرایط خاص آن را به سنگ مصنوعی ترکیب کنید. محصولات اسلب را می توان در دو لایه تولید کرد، یعنی برای لایه زیرین، پودر سنگ با مواد باند غیر آلی ارزان اما پایدار به هم چسبیده و قالب گیری می شود.
لایه سطحی از پلی استر و پودر سنگ مرمر ساخته شده است. هر دو برای تولید روکش تزئینی رنگارنگ و براق ترکیب شده اند. مواد پیوندی غیر آلی شامل انواع سیمان است، مانند سیمان سیلیکات معمولی، سیمان سفید، سیمان خاکستر بادی، سیمان سرباره، سیمان پرسرعت و سیمان آلومینیوم و غیره. مونومر آلی می تواند استایرن، متیل متاکریلات و بوتادین و غیره باشد می توان به صورت انحصاری یا ترکیبی استفاده کرد.
- سنگ مصنوعی متخلخل
روش تولید سنگ مصنوعی متخلخل شبیه به سرامیک است. پودر سنگ کوارتز، پیروکسن و کلسیت و غیره، پودر هماتیت و مقداری کائولن را با هم مخلوط کنید تا با روش دوغاب کشی سفید شود، سپس آن را با روش نیمه خشک قالب بزنید، سپس آن را در کوره در دمای حدود 1000 درجه سانتیگراد قرار دهید. این نوع سنگ مصنوعی بادوام پایدار است، اما به دلیل پخت در دمای بالا، مصرف انرژی و هزینه تولید آن بالاتر است، بنابراین به ندرت در عمل استفاده می شود.
در بین چهار نوع فوق، سنگ مصنوعی رزینی بهترین عملکرد فیزیکی و شیمیایی را دارد. دارای الگوهای با طراحی آسان و کیفیت تولید مثل خوب است اما هزینه بیشتری دارد. سنگ مصنوعی نوع سیمانی مقرون به صرفه ترین است، اما مقاومت در برابر خوردگی ضعیف تری دارد و احتمالاً دارای ترک های ریز است، بنابراین، از آن به صورت اسلب ساخته می شود اما برای ساخت لوازم بهداشتی و غیره نیست. سنگ مصنوعی مرکب دارای مزایای دو نوع قبلی است: با عملکرد فیزیکی و شیمیایی عالی و کم هزینه؛ سنگ مرمر مصنوعی متخلخل از خاک رس و پودر سنگ به عنوان ماده اولیه ساخته میشود، اما انرژی زیادی مصرف میکند و هزینه بیشتری دارد، بنابراین در عمل به ندرت استفاده می شود.
