این ماده سبک وزن و متخلخل، که اغلب با نام پومیس (Pumice) نیز شناخته می شود، به دلیل ویژگی های منحصربه فرد خود مانند چگالی پایین، مقاومت بالا و خواص عایق بندی، نقش مهمی در سبک سازی سازه ها و بهبود عملکرد ساختمان ها ایفا می کند. درک نحوه تشکیل پوکه معدنی نه تنها به شناخت بهتر این ماده کمک می کند، بلکه اهمیت آن را در کاربردهای مدرن ساختمانی نیز برجسته می سازد. در ایران، که دارای معادن غنی پوکه معدنی در مناطقی مانند قروه کردستان و دامنه های سبلان هستند، این ماده به یکی از مصالح کلیدی تبدیل شده است.
برای درک بهتر این پدیده طبیعی، لازم است بدانیم پوکه معدنی چگونه تشکیل می شود و چه فرآیندهای زمین شناسی در شکل گیری این سنگ سبک و متخلخل نقش دارند. پوکه معدنی به طور طبیعی در نتیجه فعالیت های آتشفشانی تشکیل می گردد و یکی از محصولات جانبی فوران های انفجاری است. فرآیند تشکیل آن با ذوب سنگ های پوسته زمین در عمق و جایی که فشار و حرارت بالا باعث تبدیل مواد جامد به ماگما می شود، آغاز می گردد. این ماگما حاوی گازهای محلول مانند دی اکسید کربن، بخار آب و دی اکسید گوگرد است که تحت فشار بالا محبوس می شوند و هنگامی که آتشفشان فوران می کند، ماگما به سطح زمین رانده می شود و به گدازه تبدیل می شود.
در این مرحله، کاهش ناگهانی فشار باعث انبساط سریع گازهای محبوس می گردد و حباب های متعددی ایجاد می کند. همزمان، تماس گدازه با هوای سرد یا آب (در مناطق مرطوب یا نزدیک دریا) منجر به سرد شدن سریع آن می شود. این سرد شدن سریع مانع از تشکیل بلورهای بزرگ می شود و ساختار شیشه ای متخلخلی را به وجود می آورد که همان پوکه معدنی می باشد. چگالی پوکه معدنی اغلب کمتر از ۱ گرم بر سانتی متر مکعب است، به طوری که بسیاری از قطعات آن روی آب شناور می مانند تا زمانی که اشباع شوند.
ترکیبات شیمیایی پوکه معدنی عمدتاً شامل سیلیس (SiO₂) بالا (حدود ۷۰ درصد) و آلومینا می باشد، که آن را به سنگی اسیدی طبقه بندی می کنند. عوامل موثر بر کیفیت پوکه شامل ویسکوزیته ماگما، میزان گاز و سرعت سرد شدن می باشد، که در مناطق سرد و مرطوب، مانند دامنه های آتشفشان های ایران، پوکه معدنی با تخلخل بالاتر و کیفیت برتر تشکیل می شود، که این امر توضیح دهنده مرغوبیت معادن ایرانی می باشد.
استخراج پوکه معدنی فرایندی سیستماتیک است که با اکتشاف معادن آغاز می گردد و به فرآوری ختم می شود. در ایران، معادن اصلی پوکه معدنی در استان هایی مانند کردستان (قروه)، آذربایجان (دامنه های سبلان و سهند) و مناطق مرکزی، جایی که فعالیت های آتشفشانی قدیمی لایه های غنی پوکه ایجاد می کنند، قرار گرفته اند و نحوه استخراج پوکه معدنی از معادن به شرح زیر می باشد:
ابتدا، با استفاده از مطالعات زمین شناختی و نمونه برداری، معادن بالقوه شناسایی می شوند و پس از اخذ پروانه بهره برداری از سازمان صنعت، معدن و تجارت، عملیات استخراج آغاز می گردد. روش استخراج معمولاً روباز است و ابتدا با بولدوزر و حفاری، لایه های خاک و سنگ های پوششی را حذف می کنند تا به لایه پوکه دسترسی پیدا کنند. سپس، با استفاده از ماشین آلات سنگین مانند لودر و اکسکاواتور، پوکه را به صورت کلوخه استخراج می کنند. پس از استخراج، پوکه به کارگاه های فرآوری منتقل می شوند و با سنگ شکن ها خرد و بر اساس اندازه (مانند نخودی، بادامی، فندقی یا ماسه ای) دانه بندی می شوند. این دانه بندی برای کاربردهای مختلف ضروری است و در معادن مدرن، توجه به استانداردهای زیست محیطی مانند بازسازی زمین پس از استخراج و کنترل گرد و غبار اهمیت فراوانی دارد.
استخراج پایدار نه تنها منابع را حفظ می کنند، بلکه کیفیت پوکه معدنی را برای مصارف ساختمانی هم تضمین می نمایند. در ایران، معادن قروه به دلیل کیفیت بالا و دسترسی آسان، تأمین کننده اصلی بازار داخلی هستند.
پوکه معدنی به دلیل ویژگی های فیزیکی منحصربه فردی که دارد، یکی از مصالح پرکاربرد در صنعت ساختمان سازی محسوب می شود. این ماده در تولید بتن سبک، بلوک های ساختمانی، شیب بندی سقف و کف، پر کردن حفره ها و حتی نمای ساختمان کاربرد دارند. ترکیب پوکه با سیمان و آب، بتن یا ملاتی سبک با مقاومت فشاری ایده آل ایجاد می کند که وزن سازه را به طور قابل توجهی کاهش می دهد و در پروژه های بزرگ، مانند ساختمان های بلندمرتبه یا پل ها، استفاده از پوکه معدنی به عنوان سنگدانه سبک، بار مرده را کم کرده و نیاز به فونداسیون سنگین را نیز کاهش می دهد و همچنین، در مناطق زلزله خیز ایران، این سبک سازی ایمنی سازه را افزایش می دهد. پوکه معدنی در ساخت بلوک های پوکه ای (پرلیت یا پومیس بلوک) نیز کاربرد دارد که جایگزین مناسبی برای بلوک های سیمانی سنگین می شود.
یکی از بارزترین مزایای پوکه معدنی، نقش آن در کاهش وزن سازه ها است. چگالی پوکه معدنی معمولاً بین ۰.۵ تا ۰.۸ گرم بر سانتی متر مکعب می باشد، که در مقایسه با شن و ماسه معمولی (حدود ۱.۶ تا ۲.۶ گرم بر سانتی متر مکعب)، وزن بتن را تا ۳۰-۵۰ درصد کاهش می دهد. این کاهش وزن نه تنها هزینه های حمل و نقل مصالح را پایین می آورد، بلکه بار وارد بر ستون ها، تیرها و پی ساختمان را نیز کاهش می دهد و سبب می شود که طراحی فونداسیون ساده تر و اقتصادی تر گردد و مقاومت سازه در برابر نیروهای جانبی مانند زلزله افزایش یابد. مطالعات نشان می دهد که استفاده از بتن سبک پوکه ای می تواند وزن کلی ساختمان را تا یک سوم کاهش دهد، که این امر در پروژه های شهری با محدودیت های وزنی بسیار ارزشمند می باشد و علاوه بر این موارد، پوکه معدنی دوام بالایی در برابر فشار دارد و بتن ساخته شده با آن، مقاومت فشاری مناسبی بین ۱۸-۲۵ مگاپاسکال ارائه می دهد.
ساختار متخلخل پوکه معدنی، پر از حباب های هواست که آن را به عایقی عالی برای حرارت و صدا تبدیل کرده است. ضریب هدایت حرارتی پوکه پایین وحدود ۰.۱-۰.۲ وات بر متر کلوین است، که انتقال حرارت را به حداقل می رساند و مصرف انرژی برای گرمایش و سرمایش ساختمان کاهش می دهد. در دیوارها، سقف ها و کف ها، لایه های پوکه ای می توانند تا ۴۰ درصد اتلاف حرارت را کم کنند و از نظر صوتی هم حفره های موجود در پوکه، امواج صدا را جذب و پراکنده می کنند، که این ویژگی در ساختمان های شهری برای کاهش نویز خارجی ایده آل می باشد. پوکه معدنی غیرقابل اشتعال می باشد و مقاومت بالایی در برابر آتش دارد، که ایمنی ساختمان را هم افزایش می ده و در مقایسه با عایق های مصنوعی، پوکه طبیعی، پایدار و مقاوم است.
پوکه معدنی، با فرآیند تشکیل طبیعی خود در دل فعالیت های آتشفشانی، ماده ای منحصربه فرد می باشد که مزایای متعددی در ساختمان سازی ارائه می دهد. از کاهش وزن سازه ها و افزایش ایمنی در برابر زلزله گرفته تا عایق بندی حرارتی و صوتی، این ماده نقش کلیدی در ساخت ساختمان های پایدار و اقتصادی ایفا می کند. استخراج مسئولانه از معادن غنی ایران، دسترسی به پوکه با کیفیت بالا را فراهم می سازد و آن را به گزینه ای ایده آل برای پروژه های مدرن تبدیل نموده است. با توجه به چالش های انرژی و ایمنی در صنعت ساختمان، استفاده از پوکه معدنی نه تنها یک انتخاب فنی، بلکه یک رویکرد پایدار برای آینده محسوب می شود.