محمد احمدی اکبری دانشجو و پژوهشگر مهندسی عمران

بتن غلتکی چیست؟

بتن غلتکی بتنی است که در اجرای سازه‌های حجیم (سدها، شالوده‌های بزرگ و…) کاربرد دارد و برای اجرای آن از ماشین‌آلات راه‌سازی و عملیات خاکی استفاده می‌شود.

چنین روش اجرایی نتایج و تبعات اولیه زیر را به دنبال خواهد داشت:

  • انرژی لازم برای اجرا و جا دادن این‌گونه مصالح بیش از مقداری است که با لرزاننده‌های (ویبراتور) معمولی تأمین می‌گردد. به همین دلیل در صورت استفاده از مصالح و مواد سیمانی مشابه آنچه در بتن لرزاننده سنتی (CVCC) یا بتن متعارف به‌کاربرده می‌شوند و با اجرای لایه‌های متوالی بتن، می‌توان به کیفیتی بهتر از کیفیت بتن متعارف (CVC) دست‌یافت.
  • از سوی دیگر، مانند سدهای خاکی، ناحیه بین دو لایه متوالی و ناحیه واقع در درون لایه‌ها با یکدیگر متفاوتند.
  • روش اجرای بتن غلتکی در مقایسه با بتن متعارف، امکان دستیابی به‌سرعت زیادتری را فراهم می‌سازد که مزایای اقتصادی چون صرفه‌جویی در قیمت واحد حجم بتن و کاهشی قابل‌ملاحظه در زمان ساخت و همچنین در قالب‌بندی و … را در پی خواهد داشت.

بتن غلتکی همچون تمامی انواع موجود بتن، مخلوطی از مصالح سنگی خنثی، مواد سیمانی و آب است.

بتن غلتکی مصالح و روشی نوین برای ساخت اقتصادی سازه‌های حجیم ازجمله سدهای وزنی می‌باشد. در این نوع بتن ترکیبی از ویژگی‌های تکنولوژی بتن و خاک به‌کار گرفته‌شده و با استفاده از ماشین الات ساخت سدهای خاکی حمل، پخش و متراکم می‌شود. بنابراین بتن‌ریزی سریع‌تر و هزینه اجرا به‌شدت کاهش می‌یابد.

امروزه سدهای بتن غلتکی در بسیاری از کشورهای درحال‌توسعه ساخته می‌شوند. زیرا این سدها مزایای اقتصادی و سرعت زیاد اجرای سدهای خاکی و ایمنی سدهای بتنی را توأماً در بردارند. پیشرفت حاصل در تکنولوژی بتن حجیم به‌منظور کاهش درصد سیمان منجر به پیدایش روش بتن غلتکی گردیده است. در این روش بامنظور نمودن عوامل زیر درصد سیمان مصرفی کاهش‌یافته و بتن‌ریزی سریع‌تر و با هزینه‌ای کمتر انجام می‌شود:

  • استفاده از سنگدانه های با حداکثر ابعاد بیشتر و دانه‌بندی خاص
  • استفاده از پوزولان
  • استفاده از مواد افزودنی حباب‌ساز و روان کننده
  • استفاده از ماشین‌آلات حمل، پخش و تراکم در عملیات خاکی و استفاده از ویبره سنگین در بتن‌ریزی

این نوع بتن به دلیل شرایط خاص اجرایی باید دارای روانی مناسب باشد. هنگامی‌که بتن غلتکی خیلی سفت باشد دانه‌بندی و چسبندگی مناسب جهت تراکم یکنواخت را نداشته باشد، قسمت‌های تحتانی لایه تراکم مناسب را نمی‌بیند و هرگاه روانی این بتن خیلی زیاد باشد تحمل وزن غلتک را نداشته و غلتک لرزاننده نمی‌تواند مورداستفاده قرار گیرد. بنابراین در این نوع بتن انتخاب مصالح و نسبت‌های اختلاط از اهمیت خاصی برخوردار می‌باشد.

در ادامه بخوانید  آشنایی با برش پانچ

ملاحظات اساسی در انتخاب نسبت اختلاط مناسب بتن غلتکی عبارتند از:

  1. روانی مناسب (توجه به دانه‌بندی و درصد آب مناسب برای تراکم)
  2. مقاومت کافی (تأمین خواص مکانیکی و چسبندگی درزها)
  3. آب‌بندی (کنترل تراوش)
  4. حرارت هیدراتاسیون کم (محدود نمودن پتانسیل ترک‌های حرارتی)

روش طراحی سد بتن غلتکی:

روش طراحی سد بتن غلتکی در سال‌های ۱۹۷۰ به سه طریق متفاوت در حال شکل‌گیری و تبیین بود. در ایالات‌متحده نوع کم سیمان آن مبتنی بر روش‌های مربوط به مصالح و اجرای سدهای خاکی توسط گروه مهندسین ارتش (Army Corps of Engineerss) توسعه یافت. مهندسین انگلیسی گزینه دیگری با خمیر سیمان زیاد به‌صورت تلفیقی از طرح اختلاط بتن متداول و روش‌های ساخت سدهای خاکی را در نظر داشتند. گروه مهندسین ژاپنی روش دیگری را تعقیب نمودند که سد بتنی متراکم شده با غلتک (RCD) نامیده می‌شد. از سه حالت فوق RCD محافظه‌کارانه‌ترین حالت نسبت به سد بتنی مرسوم و تجارب اجرایی آن می‌باشد.

خواص بتن غلتکی:

به‌طورکلی خواص بتن غلتکی سخت شونده بستگی به دانه‌بندی،‌ جنس و شکل سنگدانه‌ها، و مواد سیمانی، نحوه ساخت مخلوط، درصد تراکم و کنترل اجرا دارد. مزیت این روش ساخت بتن، هزینه کمتر از انواع دیگر بتن و سرعت اجرایی بسیار زیاد آن بوده و درعین‌حال دارای خواص مکانیکی موردنیاز بتن معمولی نیز می‌باشد. عموماً بتن غلتکی را بتنی سفت با اسلامپ صفر تعریف می‌کنند.

کاربرد رویه بتنی آر سی سی زود سخت شونده:

دامنه کاربرد بسیار وسیع در ساخت جاده‌ها و خیابان‌های اصلی و فرعی، آزادراه‌ها، باند پرواز، آشیانه هواپیما، کف سالن‌های صنعتی، محوطه‌های صنعتی و انبارها، باراندازها، جاده معادن، پیاده‌روها، ورزشگاه‌ها، پیست اتومبیل‌رانی، کف نمایشگاه‌های صنعتی و تجاری، محوطه‌های تجاری، بنادر اسکله‌ها، دامداری‌ها، سردخانه‌ها، جاده‌های شیب‌دار، لوپ‌ها، میادین، دورها، پل‌ها، کف ترمینال‌ها، ایستگاه‌های اتوبوس و کامیون (گاراژ)‌ را می‌توان نام برد.

مقاومت رویه بتنی آر سی سی زود سخت شونده:

مقاومت فشاری با نسبت آب به سیمان پایین و صفر بودن اسلامپ از ۱۵۰ تا ۳۰۰ کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع که در شرایط عمل‌آوری و با مرغوب‌ترین مصالح به‌دست‌آمده است که تحمل بارهای سنگین ترافیکی به‌ویژه در محل شیب‌ها، دورها، بارهای ترافیکی و ایستگاه‌های سنگین را به‌راحتی تحمل می‌کند.

سازگاری RCC با شرایط آب و هوایی:

دوام بلندمدت نسبت به آسفالت قیری در مناطق گرمسیر و معتدل با توجه به اینکه در برابر افزایش دما مقاوم بوده و هیچ‌گونه تغییر شکلی در آنها ایجاد نمی‌شود. در مناطق سردسیر رویه بتنی (آر سی سی) به خاطر جذب آب پایین و مقاوم بودن در برابر سیکل‌های یخبندان در مواجه با آسیب‌های احتمالی ایمن و مقاوم است.

در ادامه بخوانید  بادبندهای کمانش ناپذیر (BRB)

سازگاری RCC با محیط‌زیست:

رویه بتنی (آر سی سی) به خاطر نفوذناپذیری مواد متشکله آن به بافت مصالح و طبیعت، به‌عنوان رویه سازگار هیچ‌گونه مشکل زیست‌محیطی در محدوده کاربردی خود ندارند. و تا پایان دوره دوام مواد و مصالح متشکله آن به‌عنوان بخشی از طبیعت تعریف می‌شود. رنگ خاکستری و خنثی (آر سی سی)، ضریب جذب دمای مناسبی دارد و این به خاصیت پایین آوردن دمای محیط کمک می‌کند.

رویه بتن غلتکی:

یکی از مشکلات اساسی معابر سواره‌رو، خیابان‌ها و شبکه‌های بزرگراهی و محوطه‌های صنعتی در کشور ما، تخریب و تعویض‌های متوالی آسفالت می‌باشد که در کنار تحمیل خسارات میلیاردی به اقتصاد ملی، ضریب ایمنی جاده‌ها و خیابان‌های کشور را نیز به‌شدت کاهش داده است و البته خسارات فراوانی نیز به خودروها وارد می‌کند به‌نحوی‌که این وضعیت مورد اعتراض صاحبان اتومبیل‌ها و رانندگان می‌باشد. اعتراضی که تکنولوژی فعلی ساخت معابر قادر به پاسخگویی و رفع این معضل نیست و نیازمند تغییر ساختاری و تکنیکی طراحی و ساخت معابر سواره‌رو و ترافیکی می‌باشد. از طرفی معضل زیست‌محیطی استفاده از مواد نفتی و هیدروکربن‌ها در ترکیب آسفالت قیری در کنار پائین بودن قابلیت‌های آسفالت قیری برای احراز بسیاری از مشخصات فنی مورد لزوم در معابر ترافیکی بالأخص 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 سواره‌رو به وجود آورده است.

قابلیت‌های فنی رویه بتن غلتکی:

۱- دامنه کاربرد بسیار وسیع در ساخت جاده‌ها و خیابان‌های اصلی و فرعی، آزادراه‌ها، باند پرواز و آشیانه هواپیما، کف سالن‌های صنعتی، محوطه‌های صنعتی و انبارها، باراندازها، جاده معادن، پیاده‌روها، ورزشگاه‌ها، پیست اتومبیل‌رانی، کف نمایشگاه‌های صنعتی و تجاری، محوطه‌های تجاری، بنادر و اسکله‌ها، دامداری‌ها، سردخانه‌ها، جاده‌های شیب‌دار، لوپ ها، میادین، دورها، پل‌ها و کف ترمینال‌ها و ایستگاه‌های اتوبوس و کامیون (گاراژها) و ….

۲- تحمل بارهای سنگین ترافیکی به‌ویژه در محل شیب‌ها، دورها و ایستگاه‌ها و بارهای ترافیکی و ایستگاه‌های سنگین با توجه به بالا بودن مقاومت فشاری (بیش از ۳ برابر ماکزیمم مقاومت فشاری ثبت‌شده برای آسفالت) این قابلیت را برای رویه بتن غلتکی فراهم نموده است که بارهای سنگین و فوق سنگین را به‌راحتی تحمل نماید.

در ادامه بخوانید  بتن حجیم

۳- صلب بودن و عدم‌تغییر شکل در برابر بارهای وارده و ضربات ناشی از سقوط اجسام سخت.

۴- دوام بلندمدت نسبت به آسفالت قیری در مناطق گرمسیر و معتدل با توجه به اینکه در برابر افزایش دما مقاوم بوده و هیچ‌گونه تغییر شکلی در آنها ایجاد نمی‌شود.

۵- قابلیت بهره‌برداری زودهنگام حتی در مواقع اضطرار (۱۲ ساعت پس از اجرا)

۶- دوام بلندمدت رویه بتن غلتکی در مناطق دارای سیکل‌های یخبندان و سردسیر، بخش قابل‌توجهی از افت کیفیت آسفالت‌های قیری در عبور از فصل سرما و یخبندان اتفاق می‌افتد و عواملی از قبیل پدیده جذب آب و یخ‌زدگی و آب‌شدگی، نفوذ آب به لایه‌های زیرین و یا استفاده از نمک برای یخ‌زدائی ازجمله عوامل اصلی تخریب آسفالت‌های قیری در عبور از فصل سرما می‌باشند. رویه بتن غلتکی به خاطر جذب آب پائین و مقاوم بودن در برابر سیکل‌های یخبندان در مواجهه با آسیب‌های احتمالی پیش روی آسفالت‌های قیری ایمن و مقاوم می‌باشد.

۷- سرعت‌بالای اجرا و سهولت نگهداری و ایجاد تغییرات آسان و کم‌هزینه به‌منظور ترمیم و یا مرمت محل‌های آسیب‌دیده.

۸- صرفه‌جوئی در مصرف سوخت و حذف آلودگی‌های حین پخت و انتقال آسفالت.

۹- رویه بتن غلتکی، به خاطر نفوذناپذیری مواد متشکله آن به بافت مصالح و طبیعت، به‌عنوان رویه سازگاربامحیط‌زیست هیچ‌گونه مشکل زیست‌محیطی در محدوده کاربردی خود ندارد و تا پایان دوره دوام مواد و مصالح متشکله آن به‌عنوان بخشی از طبیعت تعریف می‌شود.

۱۰- مقاوم در برابر ریزش انواع مواد نفتی و هیدروکربن‌ها و بسیاری از اسیدها که ازجمله نقاط ضعف آسفالت قیری می‌باشد. زیرا در آسفالت‌های قیری به خاطر هم خانوادگی مواد نفتی با قیر، واکنش‌های ترکیبی و شیمیائی صورت گرفته به‌شدت مشخصات فنی آسفالت قیری را تحت تأثیر قرار می‌دهد. این در حالی است که مواد نفتی و هیدروکربن‌ها و بسیاری از اسیدها در مواجهه با رویه بتن غلتکی به‌عنوان ماده خنثی عمل می‌کند.

۱۱- رنگ خاکستری و خنثی رویه بتن غلتکی، ضمن ایجاد کنتراست و چشم‌انداز لطیف ضریب جذب دمای پائین تری دارد و این به پائین آوردن دمای محیط کمک می‌کند.

۱۲- امکان تعبیه کف‌های رنگی برای کل محوطه و قسمت‌های ضروری راه که پایداری آن نسبت به روش متداول رنگ زدن و خط‌کشی قابل‌توجه می‌باشد.