توسعه دیدگاه های مهندسی عمران-مهندسی معماری و مدیریت پروژه و ساخت



 



1-

فصل اول :کلیات

1-1-معرفی و کلیات

بتن غلتکی در دو زمینه کاملاً مختلف مورداستفاده قرار می‌گیرد که بایستی تفاوت­های آن‌ها موردتوجه قرار گیرند. اولین زمینه استفاده از بتن غلتکی در ساخت سدها می­باشد. این نوع بتن دارای سیمان کم بوده و مقاومت فشاری آن معمولاً کمتر از بتن معمولی می‌باشد. اندازه حداکثر سنگ‌دانه بتن‌های غلتکی سدسازی درشت­تر از بتن معمولی بوده و از 50میلی‌متر تا بیش از 100میلی‌متر می‌باشد]1[.

بتن غلتکی ویژه روسازی راه RCCP [1] دارای مقدار سیمان زیاد، مقاومت فشاری معمولاً بالاتر از 30 مگا پاسگال و طرح
اختلاط با اندازه و دانه‌بندی مصالح کنترل‌شده در یک محدوده مشخص می‌باشد. در روسازی راه، بتن غلتکی می­تواند به‌عنوان رویه اصلی برای تأمین استقامت باربری سازه روسازی مورداستفاده قرار گیرد .طرح روسازی بتن غلتکی مشابه پروسه طراحی روسازی بتنی درزدار غیرمسلح با درزهای انقباضی یا درزهای ساخت بدون داول می‌باشد . اختلاف اصلی بین بتن غلتکی و بتن معمولی در ارتباط با روش ساخت روسازی , فواصل درزها و ظاهر رویه می‌باشد ]2[.

بتن کوبیده غلتکی که به‌اختصار بتن غلتکی نامیده شده، به بتنی با اسلامپ صفر اتلاق می‌شود که در حالت تازه در مقایسه با بتن معمولی از قوام خشک‌تری برخوردار است و ازنظر ظاهری شبیه شن و ماسه مرطوب می‌باشد و در حالت سخت شده رفتاری نسبتاً مشابه با بتن معمولی از خود نشان می‌دهد]3[.

بتن غلتکی روسازی راه عبارت است از مخلوط سفت و نسبتاً خشکی از سنگ‌دانه‌ها (با اندازه حداکثر 19میلی‌متر), مواد سیمانی و آب که توسط دستگاه‌های متداول روسازی آسفالتی (فینیشر) پخش و پس‌ازآن توسط غلتک ویبره‌ای کوبیده و متراکم می‌گردد و سرانجام بعد از سخت شدن در اثر واکنش هیدراتاسیون سیمان به بتن تبدیل می‌گردد ]1، 4[.

سابقه کاربرد روسازی بتن غلتکی عمدتاً جهت جاده‌ها و یا روسازی­های با سرعت ترافیک پائین بوده است هرچند که  امروزه با پیشرفت تکنولوژی و ساخت فینیشرهای با کارآیی بالاتر و قدرت تراکم بیشتر امکان استفاده از آن برای سرعت­های بالاتر فراهم شده است . تاکنون عمده کاربرد روسازی بتن غلتکی در محوطه‌های روباز کارخانه‌های , جاده­های دسترسی معادن , سطوح محوطه­های بارانداز بنادر، ترمینال­های وسایل نقلیه سنگین و نظامی, محوطه­های پارکینگ اتومبیل‌ها و کامیون‌ها و سطوح انبارها، محل پارکینگ هواپیماها در فرودگاه‌ها، جاده­های فرعی و یا خیابان‌های با سرعت پائین و متوسط بوده است ]1[.


طرح مخلوط برای بتن غلتکی روسازی در نسبت‌های آب به سیمان کم تهیه می‌شود. مخلوط بتن غلتکی باید به‌اندازه کافی خشک باشد تا تحمل وزن غلتک‌ها را داشته باشد و نیز باید به‌اندازه کافی هم مرطوب باشد تا امکان پخش خمیر سیمان در تمام جرم بتن در حین اختلاط را فراهم آورد.

2-فصل دوم : انواع روسازی بتنی و جایگاه روسازی بتن غلتکی

روسازی بتنی از بتن حاوی سیمان پرتلند ساخته می‌شود.  برای طراحی روسازی بتنی بجای تئوری لایه­ها که در طراحی روسازی انعطاف‌پذیر (آسفالتی) استفاده می‌شود از تئوری صفحات استفاده می‌گردد . تئوری صفحه درواقع همان حالت ساده‌شده تئوری لایه­ها است که فرض می­کند دال بتنی یک صفحه تقریباً ضخیم است که قبل از خمش وارده به آن مسطح [2] بوده و پس از خمش نیز به حالت مسطح باقی خواهد ماند . اگر چنانچه بارگذاری ناشی از بارهای چرخ فقط در قسمت میانی یک دال اعمال گردد هم تئوری لایه‌ها و هم تئوری صفحه می­تواند مورداستفاده قرار گیرد. این در حالی است که، وجود درزها در روسازی بتنی استفاده از تئوری لایه­ها را غیرممکن می­سازد. شکل زیر تیپ یک روسازی بتنی را در حالت کلی نشان می‌دهد، همان‌طور که در شکل ‏21 دیده می‌شود در زیر دال بتنی، اساس و یا زیراساس ممکن است قرار گیرد و یا اینکه دال بتنی مستقیماً بر روی سابگرید قرار داده شود.

 



درگذشته روسازی بتنی مستقیم بر روی بستر ساخته می­شد ولی با افزایش حجم و وزن ترافیک و به وجود آمدن پدیده پامپینگ [3] استفاده از اساس دانه­ای کاملاً متداول شده است .

2-1-استفاده از لایه­ی اساس

زمانی که روسازی تحت تأثیر تعداد زیادی از بار چرخ بسیار سنگین قرار می‌گیرد و لایه اساس نیز در مجاورت سطح آب زیرزمینی قرار داشته و یا حتی امکان شسته شدن مصالح دانه‌ای از طریق عملکرد آب وجود دارد، استفاده از اساس آسفالتی و یا سیمانی به‌عنوان یک روش متداول محسوب می‌گردد. اگرچه استفاده از لایه اساس مقدار تنش بحرانی را در روسازی بتنی کاهش می‌دهد ولی به دلیل اینکه مقاومت بتن خیلی بیشتر از مقاومت لایه اساس است با کمی افزایش در ضخامت بتن می‌توان تنش بحرانی را کاهش داد . لذا استفاده از لایه اساس، تنها به‌منظور کاهش تنش در لایه بتن ازنظر اقتصادی مقرون‌به‌صرفه نیست.

 

2-2-جایگاه بتن غلتکی در روسازی‌های بتنی

روسازی بتن غلتکی  RCC به‌عنوان یک نوع روسازی بتنی محسوب می‌گردد که جزء دسته اول یعنی روسازی بتنی غیرمسلح درزدار قرار می‌گیرد. درواقع پروسۀ طراحی روسازی بتنی RCC شبیه به طراحی روسازی بتنی غیرمسلح درزدار با درز انبساط یا درزهای اجرایی بدون داول می­باشد. درعین‌حال باید توجه نمود که تفاوت­های عمده­ای بین روسازی  RCC و روسازی بتنی معمولی  JPCP بدون داول در ارتباط با شیوه ساخت روسازی، فواصل درزها، عملکرد درزها ازنظر انتقال بار و خصوصیات ظاهری و سطحی آن‌ها وجود دارد.


 

3-فصل سوم : خواص و زمینه های کاربرد بتن غلتکی

3-1-کاربرد روسازی­های بتن غلتکی

بتن غلتکی روسازی راه عبارت است از مخلوط سفت و نسبتا خشکی از سنگ دانه ها (با اندازه حد اکثر 19 میلیمتر), مواد سیمانی و آب که توسط دستگاه­های متداول روسازی آسفالتی (فینیشر) پخش و پس از آن توسط غلتک ویبره ای کوبیده و متراکم می­گردد و سرانجام بعد از سخت­شدن در اثر واکنش هیدراتاسیون سیمان به بتن تبدیل می­گردد. مواد تشکیل دهنده بتن غلتکی در داخل مخلوط کن به یک مخلوط همگن تبدیل می شود و دارای کار آیی و ظاهر مشابه با مخلوط شن نمدار و یا بتن با اسلامپ صفر می باشد . این مخلوط ها توسط تجهیزات ساخت روسازی آسفالتی (در مواردی با برخی اصلاحات) در لایه­هایی که ضخامت حداکثر آن‌ها در وضعیت متراکم شده از 25سانتی متر نمی کند پخش و سپس متراکم می شوند . لایه­ها با غلتک­های فولادی ویبره­ای متراکم می­گردند . در مواردی جهت دستیابی به کیفیت بهترسطح از غلتک های چرخ لاستیکی برای تراکم نهایی لایه­ها استفاده می شود . پس از تراکم، عملیات عمل­آوری و مرطوب نگهداشتن سطح بتن آغاز می گردد تا امکان دستیابی به روسازی با سطح سخت و با دوام فراهم آید .معمولا از روسازی بتن غلتکی به عنوان سطح نهایی سواره­رو استفاده می­شود. بتن غلتکی جهت کاربرد به‌عنوان روسازی راه در حالت تازه با بتن معمولی متفاوت بوده و بسیار سفت‌تر و کار آیی آن به‌مراتب کمتر می‌باشد . با توجه به اهمیت کار آیی بتن و تأثیر آن روی تراکم‌پذیری، بحث خواص بتن غلتکی روسازی در حالت تازه در بخش­های بعدی این گزارش تشریح شده است. در حالت سخت شده بتن غلتکی روسازی از بسیاری جهات مشابه بتن معمولی است و پارامترهای اصلی تأثیرگذار روی خواص بتن­های معمول نظیر نسبت آب به سیمان w/c و میزان تراکم، تأثیر مشابه روی خواص بتن غلتکی روسازی دارند . درعین‌حال باید توجه داشت به علت کار آیی بسیار پائین این نوع بتن‌ها روش‌های تهیه آزمونه‌ها جهت بررسی خواص آن‌ها با بتن‌های معمولی تفاوت دارد . آزمونه‌های بتن غلتکی از طریق روش‌های ویژه نظیر کوبش با چکش‌های بادی مخصوص و یا روش‌های ارتعاشی تحت سربار و یا از طریق اجرای مقطع آزمایشی و بریدن نمونه‌های لازم و یا مغزه گیری صورت می‌گیرد.

طاقت بتن غلتکی جاده‌ای، ساخت سریع و اقتصادی بودن آن موجب شده است تا این بتن در ساخت کف‌های غیر از جاده روسازی نیز به کار رود. از طرف دیگر به‌منظور ساخت روسازی‌های که برای سرعت حمل نقل پایین و عبور مرور بارهای سنگین طراحی می‌شوند بتن غلتکی بهترین گزینه است. ازاین‌رو، از روسازی بتن غلتکی در ترمینال­های بار، باراندازها و بندرگاه­ها استفاده می‌شود ]6[. همچنین در روسازی جاده­های ویژه وسایل نقلیه سنگین کم‌سرعت و وسایل نقلیه نظامی زنجیروار از روسازی بتن غلتکی استفاده می‌شود.  یکی دیگر از کاربردهای روسازی بتن غلتکی، جاده‌های با شیب زیاد است؛ زیرا این نوع روسازی درشیب‌ها دارای عملکرد خوبی می‌باشد.

از روسازی بتن غلتکی در جاده­های دسترسی سازه­های زیرزمینی در سوئد که در سال 1988 برای مقاصد هسته­ای به عمق 50 متر زیر کف دریا ساخته‌شده‌اند ، با شیب جاده حدود 6/12درصد استفاده‌شده است ]7[.

علاوه بر روسازی‌های با باربری سنگین ، توجه فزاینده‌ای به کاربرد روسازی بتن غلتکی برای خیابان­های با ترافیک کم تا متوسط و راه­های بین‌شهری درجه 2 شده است . همچنین ساخت خیابان‌های شهری با روسازی بتن غلتکی در شهرهای متعددی نظیر پرتلند، آرگون، رجینا، آستین گزارش‌شده است]8[. لازم به ذکر است که یکی از اولین کاربردهای روسازی بتن غلتکی در ساخت بند فرودگاهی در ایالت واشنگتن توسط گروه مهندسین ارتش در سال 1942 بوده است.

در زیر به زمینه­های کاربرد روسازی‌های بتن غلتکی همراه با مثال‌های کاربردی پرداخته‌شده است.

 

3-2-خواص مکانیکی بتن غلتکی

خواص مکانیکی گزارش‌شده برای روسازی بتن غلتکی، مشابه خواص مکانیکی روسازی‌های ساخته‌شده با بتن معمولی می‌باشد. مقاومت روسازی‌های ساخته‌شده با بتن غلتکی در وهله اول، به میزان مصالح چسبنده موجود در آن، کیفیت سنگ‌دانه‌ها و درجه تراکم بتن بستگی دارد.

نکته‌ای که در خصوص بتن غلتکی باید در نظر داشت این است که مقاومت بتن غلتکی همانند بتن‌های معمولی به پارامتر نسبت آب به سیمان (W/C) نیز بستگی دارد. در آمریکا حداقل مقاومت فشاری برای روسازی بتن غلتکی در مشخصات فنی 6/27 مگا پاسکال توصیه می‌شود. به‌طورکلی در مقایسه با بتن معمولی، برای میزان سیمان یکسان، تراز مقاومت فشاری به‌دست‌آمده برای بتن غلتکی بسیار بالاتر می‌باشد.

همچنین مقاومت کششی 28 روزه نمونه‌های مغز گیری شده از پروژه‌های روسازی بتن غلتکی، با توجه به میزان مصالح چسبنده به‌کاررفته در طرح اختلاط آن‌ها، در محدوده 8/24-6/28 کیلوگرم بر سانتی‌مترمربع قرار دارد.

مدول الاستیسته بتن غلتکی مشابه یا قدری بالاتر از مدول الاستیسته‌ی بتن معمولی با مقدار سیمان مشابه است.

یکی از خواص مهم بتن غلتکی مقاومت چسبندگی بین لایه‌ای آن می‌باشد. مقاومت چسبندگی بین لایه‌ای مشخص می‌کند که آیا روسازی ساخته‌شده با بتن غلتکی در چندلایه را می‌توان به‌صورت یک‌لایه منفرد در نظر گرفت یا اینکه بتن مذکور به‌صورت لایه‌های با چسبندگی جزئی یا بدون چسبندگی عمل می‌کند. درنتیجه هرچقدر که چسبندگی بین لایه‌ای زیادتر باشد ظرفیت انتقال بار بیشتری وجود خواهد داشت.


 

4-فصل چهارم : طرح بتن غلتکی

4-1-طرح اختلاط بتن غلتکی

مهم‌ترین ملاحظات در طرح اختلاط بتن غلتکی روسازی تأمین مقاومت و دوام موردنیاز طرح می‌باشد. همچنین با توجه به ویژگی خاص بتن (غلتکی  خشکی مخلوط بتن) تأمین کار آیی کافی جهت امکان اجرا و تراکم مناسب روسازی و کاهش امکان جداشدگی، همواره از مهم‌ترین نکات موردتوجه در بهینه‌سازی طرح اختلاط بتن غلتکی می‌باشد.

بتن غلتکی به مقدار ریزدانه بیشتری برای دستیابی به دانه­بندی مناسب و برای عملکرد مناسب تحت تراکم با غلتک ارتعاشی، نیاز دارد. به‌منظور حداقل سازی جداشدگی و حصول سطح صاف در بتن غلتکی روسازی راه، معمولاً اندازه حداکثر سنگ‌دانه در آن از19میلی‌متر (4/3 اینچ) نمی­کند. به‌منظور ایجاد تراکم کافی در بتن غلتکی لازم است تا این بتن به‌اندازه کافی خشک باشد تا بتواند وزن غلتک ارتعاشی را که از روی آن عبور می­کند تحمل نماید. همچنین لازم است تا به‌اندازه کافی مرطوب باشد تا خمیر سیمان در هنگام اختلاط و در حین تراکم بتواند به‌خوبی در بین ذرات سنگ‌دانه پخش شود ]9[.

تاکنون برای طرح اختلاط بتن غلتکی روسازی روش استانداردی که مقبولیت عام داشته باشد، ارائه نشده است. روش‌های اولیه تعیین طرح اختلاط بتن غلتکی عمدتاً بر اساس روش‌های تجربی بوده که با سعی و خطا همراه می‌باشند. در سال‌های اخیر روش‌های جدیدی تحت عنوان روش‌های نیمه تجربی و تئوری ارائه و مورداستفاده قرارگرفته است.

بتنی که برای تراکم با غلتک­های ارتعاشی مناسب است ازنظر ظاهری نیز با بتن­های دیگر که اسلامپ قابل‌اندازه‌گیری دارند متفاوت است، بتن غلتکی ظاهری خشک دارد و تا قبل از متراکم شدن، خمیر سیمان در آن چندان قابل‌مشاهده نیست. البته مخلوط‌های بتن غلتکی باید خمیر کافی برای پر کردن حفرات بین سنگ‌دانه‌ها داشته باشند.



[1] RCCP: Roller Compacted Concrete Pavement

[2]   Plane

[3]  Pumping


لینک بارگذاری فابل و مطالب مخاطبین وبلاگ جهت انتشار با نام خودشان.


بازدید کننده محترم از وبلاگ:شما میتوانید از طریق لینک زیر مطالب مفید و مرتبط را به نام خود در وبلاگ قرار دهید.


https://www.dropbox.com/request/PptbR7w9nmww73Vka72S


آخرین ارسال ها

آخرین جستجو ها