انواع خاک رس و مراحل تبدیل آن به گِل

همان طور که همه ما می دانیم خاک رس مهم ترین بخش سفالگری می باشد. پس با این توجه خاک رس برای تبدیل شدن به یک ظرف سفالی مرغوب باید مراحل زیادی را پشت سر بگذارد.  در این مطلب تلاش می کنیم که توضیحاتی مفید و خاص در رابطه با گل و خاک رس به شما ارائه دهیم.

انواع خاک رس

۱. خاک رس رسوبی: این خاک معمولا به صورت پوسته رسوبی تحت فشار تشکیل می‌شود و چون مسیری طولانی را از محل تخریب و تجزیه سنگ‌های تشکیل دهنده طی می‌کند به قطعات بسیار ریز و فشرده تبدیل و به طور طبیعی دچار فعل و انفعالاتی می‌شود؛ گاهی ناخالصی‌های متعدد مانند وجود منیزیوم، قلیاها و اکسیدهای آهن و مشتقاتی از کوارتز و میکا و گرانیت در آنها دیده می‌شود. در مواقعی که گل‌های رسوبی یکی از مواد لازم را کم دارد، سفالگران بر اساس تجربیات خود، هنگام ورز دادن گل یا زمان خشک شدن، مواد مورد نیاز مانند پودر سنگریزه و ماسه را شناسایی و به طرق مختلف به آن اضافه می‌کنند.

۲. خاک رس گلوله‌ای: این خاک معمولا به شکل طبیعی خود در بسترهایی از لایه زمین تشکیل می‌شود. به نظر می‌رسد چون به اندازه رس‌های رسوبی جابه‌جا و با مواد دیگر ترکیب نمی‌شود و به صورت توده‌هایی در رگه‌های لایه زمین به دست می‌آید، چندان تحت فشار نبوده، به همین علت قابلیت انقباض آنها گاهی به ۲۰ درصد می‌رسد.

۳. خاک رس قرمز: این نوع خاک در مکان‌هایی تشکیل می‌شود که مواد آهنی و رسوبات سنگ آهن در جریان تخریب‌ها و فشارهای پوسته زمین بیشتر از سایر مواد وجود دارد. اکسیدهای آهن در شکل‌پذیری گل، میزان حرارت لازم برای پخت و استحکام بعدی آن نقش عمده‌ای دارد. ترکیبات این خاک بسیار متنوع است و درجه پخت آن گاهی تا ۱۲۰۰ درجه بالا می‌رود. این خاک هنگام پخت در حرارت بین ۱۰۰۰ تا ۱۲۰۰ درجه به رنگ‌های زرد، نخودی و قرمز درمی‌آید.

۴. خاک رس آهکی: این نوع خاک دارای ترکیبات فلدسپاتی شامل ماسه، شن، مواد آهکی و مواد گدازنده دیگر بوده و بنابراین شکل‌پذیری آن مشکل است؛ میزان درجه حرارت و کنترل و نظارت بر پخت آن حائز اهمیت است.

۵. خاک رس‌های دیرگداز: این خاک در مکان‌هایی وجود دارد که سنگ‌های معدنی آن سنگ‌های سخت و بیشتر زغال‌سنگ بوده است. مولکول‌های تشکیل دهنده این خاک باعث می‌شود که شکل‌پذیری چندانی نداشته و به حرارت بالا نیاز داشته باشد.

خواص فیزیکی خاک یا گل رس

۱. اندازه و شکل ذرات: معمولا اندازه و شکل ذرات خاک رس را که عامل تشخیص قابلیت ارتجاعی گل است با میکروسکوپ می‌توان تعیین نمود. مطالعات نشان داده که ویژگی‌های اصلی گل رس به این ذرات بسیار ریز که قطر آنها از یک میکرون تجاوز نمی‌کند (۱/۱۰۰۰۰میلی‌متر) برمی‌گردد. علاوه بر این ذرات ریز که مانند دانه‌های کریستال در خاک دیده می‌شود دانه‌های درشت‌تر هم در آن وجود دارد که این دانه‌ها ممکن است ذرات تجزیه شده فلدسپار، کوارتز یا مواد دیگری باشد که هنوز کاملا تجزیه نشده و همراه با مواد دیگر ته‌نشین شده است. در بعضی خاک‌های رس این مواد درشت بیشتر است که با عمل شستن از گل جدا می‌شود. مقداری مواد آلی نیز در خاک وجود دارد که هنگام پختن گل از بین می‌رود ولی وجود آن عامل مهمی در شکل‌بخشی گل به شمار می‌آید.

۲. شکل‌پذیری گل رس: خاک رس هنگامی که به مقدار معین با آب مخلوط شود قابلیت آن را دارد که به هر شکلی درآید؛ این خاصیت را شکل‌پذیری می‌نامند که از خواص مهم و اصلی این ماده است و در بین مواد معدنی طبیعی، خاک رس تنها ماده‌ای است که این خاصیت را دارد. این خاصیت به کوچک بودن ذرات موجود در گل رس برمی‌گردد که پس از ترکیب با آب حالت لغزش‌پذیری آن باعث این قابلیت می‌شود. عدسی بودن ذرات خاک رس سهم بسزایی در این خاصیت دارد. برای آزمایش قابلیت شکل‌پذیری گل رس، اندکی از آن را به صورت لوله درآورده، با خم کردن و کشیدن، میزان شکل‌پذیری آن را مشخص می‌کنند.

٣. مرغوبیت خاک رس: از آنجا که خاک رس بیش از هر ماده دیگر در ساخت ظروف و اشیای سفالی به کار می‌رود سفالگران باید درجه مرغوبیت خاک رس مورد استفاده را برای حرارت پذیری در موقع پخت بدانند؛ از این نظر گل رس را به دو درجه تقسیم می‌کنند:

۱.گل رس درجه اول که در کنار سنگ‌های مادر (فلدسپات) رسوب کرده و آب و يخچال‌های طبیعی و غیره آن را جابه‌جا نکرده است. گل‌های درجه اول نادر و کمیابند. سایر گل‌ها، عموما در اثر تخریب و انحلال در آب و سپس انتقال به زمینه‌ای پست‌تر و در نهایت در دریاچه‌ها یا دریاها رسوب نموده‌اند. ولی معمولا گل‌های اولیه با درجه یک دست نخورده باقی می‌مانند؛ زیرا این گل‌ها در مسیر جریان آب قرار نگرفته، ذرات ریز و درشت آنها از هم جدا نشده است. گل‌های درجه یک بیشتر زبر و شکل‌ناپذیر است؛ زیرا بلافاصله پس از جدا شدن از سنگ‌های اولیه رسوب کرده با مواد معدنی دیگر آمیخته نشده و در نتیجه خالص باقی مانده است.

۲. گل‌های درجه دوم که این دسته از گل‌ها پس از جدا شدن از سنگ‌های اصلی به محل‌های دیگر منتقل شده، به وسیله آب، باد و یخچال‌های طبیعی جابه‌جا شده است. این گل‌ها که از گل‌های درجه اول بیشتر یافت می‌شود، هنگام نقل و انتقال به وسیله آب ذرات ریز و درشت آن از یکدیگر جدا می‌شود.

این گل معمولا از مواد مختلف نظیر آهن، کوارتز، میکا و دیگر ناخالصي‌ها تشکیل شده و از نظر مرغوبیت واجد قابلیت‌های لازم برای سفالگری است.

انتخاب خاک رس و مراحل تبدیل آن به گل

سفالگران به تجربه دریافته‌اند که خاک رس مورد نیاز خود را از زمین‌هایی که ترک خورده می‌شود و به صورت لایه لایه درمی‌آید تهیه کنند (مثلا زمین‌های کنار رودخانه‌ها و جوی‌ها) و چنانچه در مرغوبیت و اصالت آن از لحاظ ترکیب با مواد دیگر شک کنند روی آن آزمایش‌هایی می‌کنند. اگر گل به دست آمده چسبنده و قابل انعطاف بود، آن خاک مطلوب است؛ ولی اگر شنی و غیر قابل انعطاف باشد مقدار ماسه آن بیش از اندازه است و گل رس مرغوبی به دست نمی‌آید. سفالگران سپس به این نکته توجه دارند که هر خاک رسی برای چه نوع سفالی مناسب است؛ زیرا هر خاک رسی برای هر نوع سفالگری مناسب نیست، مثلا خاکی که مقدار زیادی مواد قلیایی داشته باشد حتی ارزش استخراج هم ندارد. وجود مواد قلیایی را می‌توان به وسیله قشری از شوره سفیدرنگ که در سطح گل خشک شده تشکیل می‌شود، تشخیص داد. اگر خاک رس را به صورت گل درآوریم و سپس بگذاریم یک‌مرتبه خشک شود، تغییر رنگ یا شوره‌ای که در سطح گل خشک شده به وجود می‌آید نشانه وجود مواد قلیایی نامناسب است.

ناخالصی دیگری که خاک رس را نامرغوب می‌سازد، وجود آهک است. آهک موجود در خاک هنگام پختن از کربنات کلسیم به اکسید کلسیم تبدیل می‌شود و اکسید کلسیم در مقابل هوا بزودی تجزیه می‌شود و آب جذب می‌نماید. ذرات آهک در گل پخته به صورت متورم باقی می‌ماند و وجود این ذرات در ظرف باعث فشار در نقاط مختلف آن و ایجاد ترک و پوسته شدن سطح ظرف می‌شود که در این صورت ظرف به کلی از بین می‌رود. اثر ذرات گچ نیز در گل رس مانند اثر آهک است. پوسته شدن ممکن است حتی چند روز پس از خاتمه عمل پخت نیز پیش آید؛ این امر بستگی به جذب آب و رطوبت هوا دارد. سفالگران حرفه‌ای برای تشخیص مقدار آهک در گل رس آزمایش ساده‌ای انجام می‌دهند؛ مقداری از خاک رس را در محلول ۵۰ درصد اسید هیدروکلریک منیزیوم حل می‌کنند و پس از ملاحظه جوش و کف به وجود آهک پی می‌برند.

غیر از مواد قلیایی و آهکی، ممکن است مواد دیگری مانند ماسه در گل وجود داشته باشد، که سفالگران با ته‌نشست کردن، این ماسه‌ها را از گل جدا می‌کنند. وجود مواد آلی در گل باعث مرغوبیت آن می‌شود. اگر گل دارای چسبندگی زیاد باشد، نشانه وجود مواد آلی است و گل پس از پخته شدن به رنگ قهوه‌ای سوخته و سیاه درمی‌آید. خاک به طور طبیعی به رنگ‌های سفید، نخودی قرمز، قهوه‌ای و خاکستری موجود است. بیشتر گل‌ها دارای مقداری اکسید آهن همراه با مواد دیگر است و تفاوت رنگ‌ها اغلب مربوط به وجود آهن و ترکیبات شیمیایی متفاوت است. گل‌ها به طور کلی پس از پخت، از کوره قرمزگون بیرون می‌آیند. وجود آهن به صورت اکسید باعث رنگ قرمز گل می‌شود. لیمونایت آهن، رنگ زرد و آهن فِرو، رنگ سبز، خاکستری یا سیاه را به وجود می‌آورد. اقسام مختلف آهن پس از پخته شدن هماهنگ شده و رنگ قرمزگون معمولی سفال را ایجاد می‌کند. اغلب خاک رس‌های سطح زمین دارای ۲ تا ۵ درصد اکسید آهن است و به همین دلیل نمی‌توان آنها را بیشتر از ۱۱۲۵ درجه حرارت داد.

اگر خاک به طور طبیعی رنگ سفید یا خیلی روشن داشته باشد، پخته شده آن نیز روشن خواهد بود. این نوع خاک‌ها معمولا محدود است، به صورت حفره‌ای یافت می‌شود و لایه‌ای و طبقه مانند نیست. گل‌های خیلی سفید همیشه غیر قابل انعطاف و بندرت با ماسه و مواد معدنی دیگر همراه است.

مخلوط کردن خاک رس

آماده کردن گل رس پیچیدگی زیادی ندارد؛ زیرا آماده‌ترین ماده طبیعی برای سفالگری است و تنها با افزودن مقدار مناسب آب و زدودن مواد اضافی مانند ماسه آماده می‌شود.

برای تهیه گل به دو طریق عمل می‌شود: الف) شیوه سنتی؛ ب) شیوه مکانیکی و استفاده از وسایل برقی.

الف) شیوه سنتی: در این روش، معمولا سفالگران با هوا دادن و خرد کردن کلوخ‌ها کار را شروع می‌کنند و با آب زدن خاک، لگد کردن گل، چنگ زدن و اضافه کردن آب، آن را ورز می‌دهند. ورز دادن یکی از مهم‌ترین کارهای مقدماتی سفالگری است و سفالگر بدون استفاده از گل ورز داده شده نتیجه مطلوبی از کار خود نمی‌گیرد. ورز دادن گل رس از روزگاران کهن متداول بوده، چنانکه در نقوش قبور باستان مصر، مربوط به ۲۰۰۰ ق.م، صحنه‌هایی از لگد کردن گل رس را برای ورز دادن می‌بینیم. در شیوه سنتی تهیه گل رس، گل‌های ورز داده را در ظرف‌های چوبی به نام لاوک یا در خمره‌ها و تغارهای بزرگ و نمناک انبار می‌کنند و پس از ترشیدگی و عمل آمدن (نظیر آنچه برای خمیر نان عمل می‌شود) آماده سازی نهایی صورت می‌گیرد که این کار به صورت مشت زدن و خواباندن و غلتاندن گل و خارج ساختن کامل هوا از آن است.

در متون سومری نیز اشاراتی در زمینه چگونگی تهیه گل رس بیان شده است «گل آب‌های ژرف را خمیر کن. صنعتگران چیره‌دست آن گل را سخت‌تر و غليظ‌تر می‌کنند. و...» در مورد درست کردن گل و معجونی که بشود از آن شیئی را ساخت در کتاب آسمانی از جمله قرآن کریم، تورات و انجیل، در بحث آفرینش آدم، اشاراتی دیده می‌شود؛ آیه چهاردهم از سوره مبارکه الرحمن: «خلق الانسان من صلصال کالفخار» خداوند انسان را از گل آماده برای سفال (گل ورزیده) آفرید.

در قرون اولیه اسلامی هر چند شواهد مکتوبی در این مورد در دست نیست، سفال‌های به دست آمده انجام عمل ورز دادن و تهیه گل مناسب برای سفالگری را بخوبی نشان می‌دهد. تهیه لعاب برای پوشش سفال و آزمایش‌های پیچیده‌ای که روی اکسیدهای مختلف فلزات برای دستیابی به لعاب‌های رنگی انجام شد، زمینه فعالیت‌های کیمیاگری و علم شیمی را رونق بخشید. در کتاب الفهرست ابن ندیم، اسامی کتاب‌های مربوط به حرفه‌ها و علم کیمیاگری ذکر شده و صراحتا به دو ماده جوهر (گوهر) و حجر که مورد استفاده سفالگران بوده اشاره شده است؛ لعاب‌های دوره اسلامی مدیون تلاش، آزمایش و تجربه سفالگران و اندیشمندان عصر کیمیاگری در قرون اولیه اسلامی است.

در دوره اوج شکوفایی تمدن اسلامی (قرن پنجم تا هشتم) سفالگری رونقی داشته و در منابع مختلف به آن اشاره شده است؛ مثلا در تنسوخ‌نامه ایلخانی خواجه نصیرالدین طوسی، در معرفت آلات چینی مانند کاسه، کوزه، قدح، صحن (قدح بزرگ) و خواص آن، آورده است که آن را از گلی می‌سازند که پرورش می‌دهند. در کتاب عرایس الجواهر و نفایس الاطايب نیز به ترکیب اجزا و اثاث و اوانی اشاره شده مثل «قصاع (کاسه و ظرف بشقابی شکل)، زبادی (جمع زبْده مانند سکه، ظرفی که در آن آب نگهداری کنند) و کوزه‌ها و اِزارخانه‌ها، بستانند از شکر سنگ سفید، مطحون (آسیاب شده) و منخول (بیخته شده و الک شده) به حریر صفيق (حریر سخت‌باف) و جوهر آبگینه مطحون (پودر شیشه خمیر شده).. نیکو بسرشتند (ورز دادن) مانند خمیر و یک شب بگذراند تا نیک مخمر شود (ترشیده شدن). بامداد نیکو به دست بزنند و استاد بر سر چرخ به آلات لطيف سازد و بنهند تا نیم خشک شود و آنگاه بر سر چرخ بتراشند و لعاب بر آنها نهند».

ب) شیوه مکانیکی: روش استفاده از همزن برقی است که دائما در حال چرخیدن بوده و پره‌های آن باعث به هم خوردن گل می‌شود. نوع دیگر این همزن سریع است که پروانه‌های آن در یک نقطه از دوغاب مایع به سرعت می‌چرخد و پروانه‌هایش باعث به هم خوردن گل و از بین رفتن پرزها و کلوخ‌ها می‌شود.

پس از آنکه دوغاب گل به خوبی مخلوط شد، برای جدا کردن مواد خارجی از آن، باید دوغاب را از الک گذراند. برای این کار دو بشکه لازم است تا دوغاب را صاف کرد. گل را از الک‌های مختلف می‌توان عبور داد. پس از الک کردن دوغاب گل، آب اضافی باید از آن گرفته شود. با اینکه برای این کار ماشین آلات مناسبی وجود دارد، این مرحله بسیار حساس و مستلزم تجربه عملی است. اگر به گل انعطاف‌پذیر احتیاج داشته باشیم باید آنقدر آب اضافی آن را خارج کنیم که حالت سفت و مناسب داشته باشد. اگر به دوغاب ریخته‌گری احتیاج باشد باید آب آن متناسب با نوع مصرف گل باشد.

یکی از راه‌های خارج کردن آب اضافی، ته‌نشین کردن گل در درون ظرف‌های مخصوص است. در این حالت ذرات گل ته‌نشین می‌شود و آب در سطح آن قرار می‌گیرد و می‌توان آن را از گل جدا کرد. معمولا جدا کردن آب به وسیله صفحه‌های گچی است که این صفحات را در سطح گل قرار می‌دهند تا گچ آب را به خود جذب کند. روش دیگر این است که دوغاب گل را در کیسه‌های پارچه‌ای ریخته، آویزان می‌کنند تا آب آن بتدریج چکه کرده و گل سفت شود. آب دوغاب گل را با ماشین فیلترپرس نیز عبور می‌دهد و باعث می‌شود که آب اضافی از دوغاب خارج و گل انعطاف‌پذیر شود.