مقالات تخصصی معماری و عمران
همه چیز در باب بتن شاتکریت
بتن شاتکریت
منظور از شاتکریت عبور بتن یا ملات از طریق شلنگهای ویژه با استفاده از هوای فشرده و با سرعت زیاد به منظور پاشیدن آن به سطح مورد نظر است.
با پیشرفت صنعت و تولید دستگاههای متنوع از جمله کمپرسورهای قوی، شلنگهای با فشار بالا و ابزارهای پرتابی لازم برای این ایده که بتواند بتن را بافشار بالا بر روی سطوح مورد نظر پرتاب کند شکل گرفت.
از آن برای پرکردن منافذ و سوراخها و حفرههای موجود در سطوح و رسیدن به سطحی صاف و یکدست با سرعت بالا و سهولت بیشتر استفاده شد.
مطالعه و پیشرفت در تکنولوژی بتن این امکان را میسر ساخت تا برخی از مشکلات اولیه اجرای این متد با استفاده از انواع افزودنی بتن که منجر به افزایش چسبندگی لازم بتن و گیرش سریع بتن و در عین حال ممانعت از گرفتگی لولهها و وقفه در کار میشد، برطرف شود.
به این ترتیب اجرای بتن شاتکریت بر روی سطوح با سرعت و کارایی زیاد، و امکان پوشش یکنواخت و مقاوم بتن برروی سطوح مختلف باکیفیت بالا و وسعت زیاد میسر گردد.
این شیوه دهها سال است در پروژههای مختلف عمرانی نقش موثری دارد.
تاریخچه بتن شاتکریت
تاریخچه تکنولوژی بتن شاتکریت به سال ۱۹۱۰ باز میگردد.
در این سال کارل اکلی دستگاه تفنگ سیمان را جهت پاشیدن مخلوط ماسه و سیمان ساخت و آنرا گانایت نامید.
این سیستم بعدها نامهایی چون گان کریت، پنو کریت، بلاست کریت، بلوکریت و جت کریت یافت.
اما در سال ۱۹۳۰ بود که واژه شاتکریت از طرف انجمن مهندسین راه آهن امریکا بکار برده شد و تاکنون نیز مورد استفاده قرار میگیرد.
از آنجا که شاتکریت به صورت ورقههایی از سنگ زیرین جدا میشد، لذا بعنوان یک سیستم نگهداری اصلی چندان مورد توجه واقع نشد.
بیشترین کاربرد آن به ترمیم بافتهای بتونی و سیمانی دیوارهها بر میگردد و همچنین برای مرمت ساختمانهای قدیمی و بافتهای بتونی فرسوده نیز مورد استفاده قرار میگیرد.
در واقع متریال بعنوان ملات سیمانی میباشد که با سرعتی بسیار بالا توسط هوای فشرده روی سطح مورد نظر پاشیده میشود.
یکی از مهمترین مزیتهای شاتکریت عدم نیاز به قالببندی میباشد.
مصالح بتنشاتکریت
سنگدانه:
خرده سنگهای مصرفی در بتن شاتکریت، باید منطبق بر استاندارد ACI 603 باشد.
ابعاد سنگدانهها باید مطابق ابعاد تعیین شده توسط طراح باشد تا هدفهایی نظیر درجه تراکم، جرم مخصوص، نفوذناپذیری و مقاومت فشاری لازم حاصل شود و مقدار بر جهندگی یا پس ریز به حداقل برسد.
خرده سنگهای شکسته ابعاد یکدستتر و گوشههای تیزتری دارد که موجب چسبندگی و تراکم بهتری میشود.
همچنین شن و ماسه مصرفی باید فاقد سیلت، رس، میکا و مواد آلی باشند.
قطر بزرگترین ذرات سنگدانه گذرنده از الک نباید از ۱۹ میلیمتر تجاوز نماید.
بطور کلی میزان سنگدانه درشت در بتن شاتکریت حدود ۳۰ تا ۴۰ درصد و ریزدانه ۴۰ تا ۵۰ درصد میباشد.
سیمان:
عمومأ از تمام تیپهای سیمان ترجیحأ بجز تیپ ۴ میتوان استفاده نمود به شرط آنکه افزودنی مورد استفاده متناسب با سیمان مصرفی اختیار گردد.
میزان مصرف سیمان در ترکیب بتن شاتکریت به دانهبندی آن مرتبط میباشد اما بطور میانگین حدود ۴۰۰ کیلوگرم در هر متر مکعب میباشد.
آب مصرفی:
آب مورد استفاده در بتن از نوع آشامیدنی بوده و باید از تمام مضرات مثل نمکها و چربیها و… عاری باشد.
نسبت آب مصرفی به سیمان با توجه به میزان درصد پس ریز و مقاومت مشخصه مورد نظر برای شاتکریت خشک حدود ۵ ± ۳۵ و برای شاتکریت تر ۱۰ ± ۵۰ پیشنهاد شده است.
افزودنیهای بتن شاتکریت:
تسریع کننده:
برای رسیدن به مقاومت مشخصه مورد نیاز در زمان کوتاهتر از افزودنی زودگیر کننده استفاده میگردد.
میزان مجاز تسریع کننده در بتن شاتکریت حدود ۵ درصد میباشد.
برخی از شتاب دهندههای مورد استفاده شامل آلومینات سدیم، هیدروکسید کلسیم و کربنات سدیم میباشند.
با توجه به نوع سیمان مصرفی مقدار و نحوه مصرفشان توسط تولیدکنندگانش باید ارائه گردد.
اما بدلیل حفظ مقاومت بتن برخی مهندسین متخصص حداکثر میزان مصرف تسریع کنندهها را حدود ۳% وزن سیمان توصیه کردهاند.
الیاف فولادی یا پلیمری:
اضافه شدن این الیاف به بتن شاتکریت باعث افزایش خاصیت شکل پذیری به عبارتی باعث نرمی نسبی آن میشود.
سیستم نگهداری هنگامی بار قابل توجهی را تحمل میکند که سنگهای اطراف فضای زیر زمینی تغییر شکل میدهند.
این امر به معنی آن است که تغییر شکلهای قابل توجه غیرالاستیک و با توزیع ناهمگن، ممکن است از حد مجاز تجاوز کنند و موجب شکستگی سیستم نگهداری شوند.
مگر اینکه سیستم نگهداری آنقدر شکلپذیر باشد که خود را با این تغییر شکلها هماهنگ سازد.
الیاف بطور کلی باعث تقویت و شکلپذیری بتن میشود.
دوده سیلیس یا میکروسیلیس:
دوده سیلیس به عنوان مخلوط چسباننده بتن شاتکریت مورد استفاده قرار میگیرد.
دوده سیلیس یا میکرو سیلیس محصول جنبی صنعت فرو سیلیس و یک پوزولان بی نهایت ریز است.
پوزولانها مواد سیمانی هستند که با هیدروکسید کلسیم که در زمان سخت شدن سیمان تولید میشود، فعل و انفعال انجام میدهند.
دوده سیلیس که به میزان ۸ تا ۱۳ درصد وزنی به سیمان اضافه میشود.
مقاومت فشاری این نوع بتن شاتکریت را ۲ یا ۳ برابر مقاومت بتن شاتکریت معمولی افزایش میدهد و محصول حاصله ترکیبی بسیار قوی، غیر قابل نفوذ و با دوام است.
از جمله امتیازات دیگر این نوع بتن شاتکریت کاهش جهندگی، افزایش مقاومت خمشی و بهبود چسبندگی به توده سنگ است.
به گونهای که میتوان لایهای به ضخامت ۲۰۰ میلیمتر از آن را در یک مرحله اجرا کرد زیرا چسبندگی آن زیاد است.
اجرای بتنشاتکریت
نحوه اجرای بتن شاتکریت:
بتن شاتکریت روشی است که در آن بتن یا ملات با فشار هوا به سطح مقابل پاشیده میشود و تحت اثر اندازه حرکت خود، متراکم میشود.
از آنجایی که بسته به نوع پروژههای ترمیمی، طرح اختلاط متفاوتی نیاز خواهیم داشت.
لذا مناسب است نوع پک شاتکریت خود را انتخاب نموده و در تمام مراحل اجرایی به موارد زیر مطابق توصیههای کارشناسان متخصص عمل نمود.
کنترل اختلاط:
در اختلاط بتن شاتکریت به شیوه تر با مشکل جدی روبرو نخواهید شد.
اما برای شیوه خشک بهتر است به این نکته توجه فرمایید که رطوبت بهینه مصالح خشک برای بتن پاشی طبق بند ۷٫۲ دستورالعمل ACI 506 بین ۳ تا ۷ درصد است.
با احتساب ۲ درصد جذب رطوبت سنگدانه، مقدار رطوبت آزاد بهینه سنگدانه بین ۱ تا ۵ درصد خواهد بود.
رطوبت کمتر از ۳ درصد موجب افزایش پس ریز و ایجاد گرد و غبار زیاد و رطوبت بیشتر از ۷ درصد سبب کلوخه شدن مواد سیمانی و سنگدانه پیش از پاشش میشود.
پیامد آن کاهش کیفیت و افزایش پس ریز است.
بنابراین لازم است برای کسب کیفیت ایدهآل از مشاوین و متخصصین یاری جویید.
کنترل نحوه اجرا:
دستیابی به کیفیت موردنظر بتن پاشیده از یک سو به انتخاب و به کارگیری درست دستگاهها و ماشین آلات و از سوی دیگر به مهارت پرسنل بستگی دارد.
نکات مهم در اجرای بتن شاتکریت
لایه لایه شدن:
یکی از مسائل مهم در تعمیرات با شاتکریت، چسبندگی به لایه زیر کار است.
به خوبی آببندی نشدن زیر کار و سیکلهای ذوب و انجماد داخل ترکها، باعث لایه لایه شدن میگردد.
درز انقطاع و درز انبساط:
شاتکریت نیز مانند هر بتن دیگر نیازمند درز انقطاع و درز انبساط است.
که این فاصلهها متغیر است و در محدوده بین ۵ تا ۱۰ سانتیمتر میباشد.
آب بندی سطوح زیر کار:
درصورتیکه آببندی بخوبی صورت نگیرد، ترکها و شکافها با جذب رطوبت کاملاً از آب اشباع میشود.
پس از اجرای شاتکریت در اثر سرما رطوبت داخل این ترکها، به یخ تبدیل شده و موجب از بین رفتن لایه شاتکریت میگردد.
روشهای اجرای بتنشاتکریت
روش خشک:
در این روش همه مصالح بتن به جز آب، به صورت خشک یا نیمه مرطوب با سرعت یکنواخت به داخل قیف ریخته میشود.
که به طور مداوم مخلوط را هم میزند.
هوای فشرده از طریق یک بشکه دوار یا منبع تغذیه دمیده میشود تا مواد را به صورت یک جریان پیوسته به شلنگ تغذیه انتقال دهد.
در برخی از تجهیزات بتن شاتکریت، انتقال مخلوط سنگدانه و سیمان به شلنگ تغذیه توسط چرخندههایی صورت میگیرد.
به این ترتیب مصالح تا قسمت نازل تجهیزات بتن پاشی آورده میشود.
آب نیز از طریق افشانه انتهای شلنگ به این مخلوط اضافه میشود.
پس از این مرحله بتن شاتکریت با سرعت زیاد بر روی سطح مورد نظر پاشیده میشود.
بتن شاتکریت خشک با سنگدانههای مناسب و نسبت سنگدانه به سیمان مناسب میتواند در نسبت آب به سیمان کم اجرا شود.
روش اجرای خشک معمولا برای اجرای بتن شاتکریت درشت دانه در حفاریهای زیرزمینی به کار میرود.
روش تر:
در فرایند بتن شاتکریت تر، همه مصالح بتن شامل آب کاملا با هم مخلوط میگردد.
ملات یا بتن توسط تجهیزات متحرک یا فشار هوا به محل نازل آورده میشود.
هوای فشرده در قسمت سر نازل تزریق میشود تا سرعت و میزان پرتاب بتن بهبود یابد.
عملیات بتن شاتکریت به روش تر معمولا در سیستمهای پانلی صورت میگیرد.
بتن شاتکریت به دو روش با نازل دستی و پمپ مکانیکی انجام میشود.
تفاوت دو روش تر و خشک:
در هر دو روش بتن تولید شده برای استفاده در نیازهای معمول بتن مناسب هستند.
تفاوت این دو روش در سرمایه مورد نیاز برای تامین و نگهداری تجهیزات، موجود بودن سنگدانهی مناسب برای هر روش و ویژگیهای اجرایی این دو روش میباشد.
کاربرد بتنشاتکریت
- پایدارسازی خاکبرداری در تونلها و سازههای زیرزمینی و دیواره گودبرداری
- کارهای آببندی
- آسترکشی تونلها و محفظههای زیرزمینی
- پایدارسازی شیبها و ترانشهها
- پایدارسازی معادن و سازههای دالانی پوشش دادن
- تعمیرات بتن (جایگزینی و مقاومسازی بتنها)
- سازههای خاص باربر سبک وزن
- بازسازی بناهای تاریخی (سازههای سنگی)
- کاربردهای خلاقانه
- ساخت استخرهای شنا
مزایای بتن شاتکریت
- امکان اجرای سازههای بتنی با اشکال منحنی، مدور و غیر منظم (مثل استخر و آبگیر)
- امکان تثبیت کوهها و صخرهها با پوشاندن آنها با یک شبکه مش و پاشیدن بتن روی آنها
- روکش کردن پایه پلها و لاینینگ تونلها با بتن پاشی
- افزایش ضخامت لولههای بتنی در محیطهای خورنده و خطرناک در مقابل آتش
- مقاومت مکانیکی بهتر نسبت به شاتکریت مخلوط خشک
- چسبندگی و مقاومت بهتر بین بتن و میلگرد در بتن شاتکریت
- کاهش نفوذ پذیری و آببندی مناسب
معایب بتنشاتکریت
- مصرف سیمان بیشتر
- نیاز به افراد متخصص در امر پاشیدن بتن
- لزوم استفاده از وسایل خاص بتن پاشی
عوامل مؤثر در انتخاب نوع عملیات بتن شاتکریت
- عوامل اقتصادی
- دسترسی به مواد و وسایل
- محل عملیات
- مهارت و قابلیت اپراتور
امیدوارم این مقاله مورد توجه شما قرار گرفته باشد
نویسنده : سیدعلی منتظری
منبع : بخش مقالات تخصصی سایت استوارسازان
امیدوارم این مقاله مورد توجه شما قرار گرفته باشد
پاشش بتن-شاتکریت خیلی قویه درسته؟
سلام وقتتون بخیر بله.
این مقاله ی خوب و بدرد بخوری بود.
خواهش میکنم مهندس. نظر لطف شماست