فلز تاران

آشنایی با بتن غلتکی و مزایای استفاده از آن

۲۵ بهمن ۱۳۹۶

در این پست تصمیم داریم جهت آشنایی بیشتر با بتن غلتکی و مزایای استفاده از آن، مطالبی را در اختیار شما بازدیدکنندگان قرار دهیم، با ما همراه باشید.

مقدمه

ساخت سدها با شیوه بتن غلتکی فناوری نسبتا جدیدی می باشد که در طول دهۀ اخیر پیشرفت زیادی کرده است و از کشورهای توسعه یافته به کشورهای در حال توسعه انتقال یافته است. از مزایای این شیوه می توان به اقتصادی بودن و سرعت بالای اجرا اشاره کرد. طرح اختلاط برای بتن غلتکی که شامل اجزاء اصلی متعدد می باشد، اغلب به روش پر خمیر و با در نظر گرفتن حدود روانی انجام می شود. در روش کلاسیک تعیین طرح مخلوط، معمولاً با داشتن مقاومت طراحی، می توان نسبت های حجمی پوزولان به سیمان و نسبت های حجمی آب به مواد سیمانی را به یکدیگر مربوط کرد و سپس با انجام فرضیاتی مقدار هر یک از اجزا را در واحد حجم بتن به دست آورد. رسیدن به بهترین نتیجه، در مورد یک عملیات، در حالی که محدودیت های مشخصی برآورده شده باشند، بهینه سازی نامیده می شود. در مقایسه با فرآیند طراحی کلاسیک، فرآیند بهینه سازی بسیار منظم تر است و از اطلاعات موجود برای اصلاح طراحی استفاده می کند. با این وجود، فرآیند بهینه سازی می تواند به مقدار قابل توجهی از تجربه و قوه ابتکار طراح بهره مند شود. با وجود سابقه زیاد طراحی بهینه در مورد سازه ها، قدمت بهینه سازی در مورد طرح اختلاط بتن زیاد نمی باشد. اولین کار جدی در این زمینه توسط مارسیا و همکارانش در سال ۱۹۹۷ انجام شده است این محققان یک آزمایش اختلاط آماری را برای طرح اختلاط بتن های با کارایی بالا انجام دادند. آنها برای پیداکردن رابطه بین مقاومت فشاری و متغیرهای طراحی از چند جمله ای های درجۀ ۲ استفاده کردند. ژی و همکارانش در سال ۲۰۰۱ چهار آزمایش مختلف به منظور توصیف خواص مکانیکی و دوام بتن انجام دادند.

بتن غلتکی

بتن غلتکی یا بتن متراکم شده با غلتک‌، بتنی با اسلامپ صفر بوده که با ارتعاش توسط غلتک ‌ها محکم و سفت می‌ شود. دو نوع بتن غلتکی در کارهای ساختمانی به کار می رود. یکی بتن غلتکی حجیم با عیار سیمان کم، در ساخت سدها و سازه ‌های حجیم مانند دیوارهای حائل، پایه‌ های سنگین و خاکریزها که در آن‌ ها مقاومت زیاد مورد نیاز نیست و دیگری بتن غلتکی با عیار سیمان نسبتاً زیاد، در اجرای سریع لایه‌ های روسازی بزرگراه ‌ها و پوشش ‌های مشابه که در آن ها مقاومت مکانیکی و سایشی بالایی مورد نیاز است. مزیت اصلی این نوع بتن ‌ها، هزینه پایین آنها است. بتن غلتکی در ساخت سد به کار می‌ رود که از نظر اقتصادی و سرعت تکنیک، جایگزین موادی مانند مصالح سدهای خاکی و از نظر مکانیکی یعنی استحکام و دوام، مانند بتن است.

بتن غلتکی نسبت به بتن معمولی از کارایی و روانی کمتر برخوردار بوده و بیشتر در سد سازی و راه سازی مورد استفاده قرار می‌ گیرد. کاربرد بتن غلتکی بسته به اندازه سنگدانه ‌ها، دانه بندی، نسبت ‌های مصالح سیمانی، آب و روش‌ های کار با آن است.

‌وزن مخصوص بتن غلتکی در حدود ۲۴۵۰ کیلوگرم بر سانتی متر مکعب است که بیش از بتن معمولی است. مقاومت لازم برای طراحی حدود ۱۲۰ کیلوگرم بر سانتی متر مربع برای تقریباً ۱۵۰ کیلوگرم بر متر مکعب مصالح سیمانی حاصل می‌ شود. ضریب ارتجاعی نیز حدود ۸۴۰۰ نیوتن بر میلیمتر مربع بدست آمده که بسیار کمتر از ضریب ارتجاعی بتن معمولی است.‌ این باعث عملکرد بهتر سد بتن غلتکی در مقابل ترک خوردگی می شود. بهترین درصد مصالح سنگی نیز با ۵۸ درصد شن و ۲۴ درصد ماسه است. در شکل ۱ یک نمونه بتن غلتکی نشان داده شده است.

بتن غلتکی

شکل ۱ . بتن غلتکی

مزایای بتن غلتکی

یکی از مزایای بتن غلتکی در روسازی راه، تحمل بارهای سنگین تحت دمای بالا است و در حالت سفت شده، شباهت بسیاری با بتن معمولی دارد.‌ عناصر تاثیر گذار بر خواص بتن‌ های معمولی مانند نسبت آب به سیمان و میزان تراکم، اثر مشابه ای بر روی خواص بتن غلتکی در روسازی دارند.

با توجه به افزایش قیمت قیر، تاثیر آلایندگی آن بر محیط زیست و همچنین عدم کارایی مناسب در روسازی مناطق گرمسیر ساحلی و باند فرودگاهی، استفاده از بتن غلتکی معقول به نظر می ‌رسد. همچنین سرعت در انجام بتن ریزی و همگونی آن با تجهیزات و ماشین آلات روسازی از مزایای استفاده از این بتن به شمار می ‌رود.

با استفاده از بتن غلتکی در روسازی راه علاوه بر افزایش تحمل روسازی در برابر بارهای بسیار سنگین، هزینه آن نیمی از هزینه روسازی با استفاده از آسفالت است، که با استفاده از آن می ‌توان بخش عمده ‌ای از لایه‌ های روسازی مانند لایه زیر اساس و بخشی از لایه اساس را حذف کرد.

مزایای استفاده از بتن غلتکی (RCC) به جای آسفالت

۱ . با توجه به افزایش قیمت قیر طی سال‌ های اخیر و احتمال افزایش قیمت آن در آینده روسازی های بتنی بسیار مقرون به صرفه ‌تر از آسفالت هستند.

۲ . در صورتی که‌ زیرسازی در لایه‌ های سابگرید و ساب بیس از تراکم خوبی برخوردار باشد روسازی بتنی را می ‌توان بر روی هر کدام از این لایه ‌ها اجرا کرد‌. (ضرورتی بر اجرای اساس نیست)

۳ . استفاده از مشتقات نفتی از جمله قیر باعث آلودگی محیط زیست می ‌شود.

۴ . نصب و جابجایی دستگاه بچینگ (بتن ساز) در مقایسه با کارخانه آسفالت آسان ‌‌‌تر و کم هزینه ‌تر است.

۵ . حساسیت کم به روغن ‌های ریخته شده مثل گازوییل و مواد خورنده در محوطه‌ های صنعتی

۶ . بزرگترین حسن این روسازی هزینه پایین آن در نگهداری و راهداری بعد از اجرا است، که این هزینه تقریباً ده برابر کمتر از آسفالت است.

۷ . در معابر عمومی شهری که احتمال ایجاد برش ‌های متفاوت توسط سازمان ‌های مختلف از جمله آب‌، برق‌، گاز‌، مخابرات‌، فاضلاب و … وجود دارد، در صورت استفاده از این روسازی بعد از اتمام عملیات اجرایی و حفاری آنان به سادگی قابل مرمت و بازسازی است و احتمال نشست کردن و خرابی آن بسیار پایین است.

۸ . عمر مفید بتن حداقل ۲ تا ۳  برابر آسفالت است.

‌‌۹ . هزینه ‌های اجرای این روسازی نسبت به آسفالت به خصوص در مورد نگهداری و مراقبت بعد از اجرا بسیار پایین‌ تر و مقرون به صرفه ‌تر است.

۱۰ . نداشتن مشکلات ناشی از نشست

درزها در روسازی بتن غلتکی

جهت تعیین فاصله درزها در روسازی RCC همان مفهومی را که در روسازی بتنی معمول بکار گرفته می ‌شود، استفاده می کنند. با توجه به اینکه این نوع روسازی داری جمع‌شدگی‌ کمتری در مقایسه با روسازی بتنی متداول است، درزهای کنترلی می‌ توانند در فواصل بیشتری نسبت به یکدیگر قرار بگیرند. به طور کلی فاصله مناسب درزها به ضخامت روسازی، مشخصات بتن مورد استفاده، لایه اساس زیرین، نوع سنگدانه و شرایط آب و هوایی وابسته است. به طور معمول ترک‌ های ناشی از جمع ‌شدگی که در بتن غلتکی روی می ‌دهند، کمتر از ۳ میلیمتر هستند و از طرفی با توجه به قفل و بست خوب سنگدانه‌ ها، انتقال بار در ترک ‌های ایجاد شده به خوبی صورت می ‌گیرد. در شکل ۲ یک نمونه بتن غلتکی نشان داده شده است.

بتن غلتکی

شکل ۲ . بتن غلتکی

‌رویه بتن غلتکی

یکی از مشکلات اساسی معابر سواره رو، خیابان ها و شبکه های بزرگراهی و محوطه های صنعتی در کشور ما، تخریب و تعویض های متوالی آسفالت است که در کنار تحمیل خسارات میلیاردی به اقتصاد ملی‌، ضریب ایمنی جاده ‌ها و خیابان ‌های کشور را نیز به شدت کاهش داده‌ است. ‌البته خسارات فراوانی نیز به خودروها وارد می ‌کند به نحوی که این وضعیت مورد اعتراض صاحبان اتومبیل ‌ها و رانندگان است. اعتراضی که تکنولوژی فعلی ساخت معابر قادر به پاسخگوئی و رفع این معضل نیست و نیازمند تغییر ساختاری و تکنیکی طراحی و ساخت معابر سواره رو و ترافیکی است. از طرفی معضل زیست محیطی استفاده از مواد نفتی و هیدروکربن‌ ها در ترکیب آسفالت قیری در کنار پائین بودن قابلیت‌ های آسفالت قیری برای احراز بسیاری از مشخصات فنی مورد لزوم در معابر ترافیکی بالاخص در بخش دوام و پایداری در برابر تغییرات جوی و سیکل‌های یخبندان‌، گزینه رویه بتن غلتکی (RCCP) را پیش رو قرار داده است‌. رویه بتن غلتکی فصل نوینی را در طراحی و ساخت معابر سواره رو به وجود آورده است‌.

پیشنهاد مطالعه : روش های تثبیت و بهسازی خاک از مهندس شاپور طاحونی

کاربرد رویه بتنی غلتکی زود سخت شونده‌

دامنه کاربرد بسیار وسیع در ساخت جاده‌ ها و خیابان های اصلی و فرعی، آزاد راه ‌ها، باند پرواز، آشیانه هواپیما، کف سالن ‌های صنعتی، محوطه ‌های صنعتی و انبارها، باراندازها، جاده معادن، پیاده روها، ورزشگاه‌ ها، پیست اتومبیل ‌رانی، کف نمایشگاه ‌های صنعتی و تجاری، محوطه ‌های تجاری، بنادر اسکله‌ ها، دامداری ‌ها، سردخانه ‌ها، جاده ‌های شیب ‌دار، لوپ ‌ها، میادین، پل ها، کف ترمینال ‌ها، ایستگاه‌ های اتوبوس‌ و کامیون (گاراژ)‌ را می ‌توان نام برد.

پیشنهاد دانلود : جزوه آشنایی با انواع بتن

منبع :

مقاله ی توسعۀ یک روش جدید برای طرح اختلاط بهینۀ بتن غلتکی از علیرضا حبیبی و مبین شهریاری