بتن غلتکی روسازی (RCC ) یک ترکیب بتنی سیمانی پرتلند با اسلامپ صفر است که توسط ماشین‌آلات متداول در بتن آسفالتی، پخش گردیده و به وسیله غلتک های فلزی چرخ لاستیکی و غلتک های ویبره ای، متراکم می‌شود.

 

این بتن هم در سدهاو هم در روسازی راه استفاده می‌شود. RCC در سدهای خاکی به عنوان جایگزینی برای رس بکار می‌رود. خواص مخلوط و اغلب خواص مهندسی RCCP مشابه روسازی های بتنی متعارف است. بتن غلتکی مورد استفاده در راهسازی، یک تکنولوژی در حال پیشرفت است.

بتن غلتکی بتنی است که در اجرای سازه های حجیم ( سدها ، شالوده های بزرگ و… ) کاربرد دارد و برای اجرای آن از ماشین آلات راهسازی و عملیات خاکی استفاده می شود .

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

انرژی لازم برای اجرا و جا دادن این گونه مصالح بیش از مقداری است که با لرزاننده های ( ویبراتور ) معمولی تامین می گردد . به همین دلیل در صورت استفاده از مصالح و مواد سیمانی مشابه آنچه در بتن لرزاننده سنتی (CVC) یا بتن متعارف به کار برده می شوند و با اجرای لایه های متوالی بتن ، می توان به کیفیتی بهتر از کیفیت بتن متعارف (CVC) دست یافت .از سوی دیگر ، مانند سدهای خاکی ، ناحیه بین دو لایه متوالی و ناحیه واقع در درون لایه ها با یکدیگر متفاوتند .

روش اجرای بتن غلتکی در مقایسه با بتن متعارف ، امکان دستیابی به سرعت زیادتری را فراهم می سازد که مزایای اقتصادی چون صرفه جویی در قیمت واحد حجم بتن و کاهشی قابل ملاحظه در زمان ساخت و همچنین در قالب بندی 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 سازه های حجیم از جمله سدهای وزنی می باشد . در این نوع بتن ترکیبی از ویژگی های تکنولوژی بتن و خاک به کار گرفته شده و با استفاده از ماشین الات ساخت سدهای خاکی حمل ، پخش و متراکم می شود. بنابراین بتن ریزی سریعتر و هزینه اجرا به شدت کاهش می یابد .

امروزه سدهای بتن غلتکی در بسیاری از کشورهای در حال توسعه ساخته می شوند . زیرا این سدها مزایای اقتصادی و سرعت زیاد اجرای سدهای خاکی و ایمنی سدهای بتنی را تواماً در بردارند . پیشرفت حاصل در تکنولوژی بتن حجیم به منظور کاهش درصد سیمان منجر به پیدایش روش بتن غلتکی گردیده است .

در این روش با منظور نمودن عوامل زیر درصد سیمان مصرفی کاهش یافته و بتن ریزی سریعتر و با هزینه ای کمتر انجام می شود:

استفاده از سنگدانه های با حداکثر ابعاد بیشتر و دانه بندی خاص

استفاده از پوزولان

استفاده از مواد افزودنی حباب ساز و روان کننده

استفاده از ماشین آلات حمل ، پخش و تراکم در عملیات خاکی و استفاده از ویبره سنگین در بتن ریزی

این نوع بتن به دلیل شرایط خاص اجرایی باید دارای روانی مناسب باشد . هنگامی که بتن غلتکی خیلی سفت باشد دانه بندی و چسبندگی مناسب جهت تراکم یکنواخت را نداشته باشد ، قسمت های تحتانی لایه تراکم مناسب را نمی بیند و هرگاه روانی این بتن خیلی زیاد باشد تحمل وزن غلتک را نداشته و غلتک لرزاننده نمی تواند مورد استفاده قرار گیرد . بنابراین در این نوع بتن انتخاب مصالح و نسبت های اختلاط از اهمیت خاصی برخوردار می باشد .

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

۱٫ روانی مناسب ( توجه به دانه بندی و درصد آب مناسب برای تراکم )

۲٫ مقاومت کافی ( تامین خواص مکانیکی و چسبندگی درزها )

۳٫ آب بندی ( کنترل تراوش )

۴٫ حرارت هیدراتاسیون کم ( محدود نمودن پتانسیل ترک های حرارتی )

سه روش طراحی سد بتن غلتکی :

روش طراحی سد بتن غلتکی در سال های ۱۹۷۰ به سه طریق متفاوت در حال شکل گیری و تبیین بود . در ایالات متحده نوع کم سیمان آن مبتنی بر روش های مربوط به مصالح و اجرای سدهای خاکی توسط گروه مهندسین ارتش (Army Corps of Engineers ) توسعه یافت. مهندسین انگلیسی گزینه دیگری با خمیر سیمان زیاد به صورت تلفیقی از طرح اختلاط بتن متدوال و روش های ساخت سدهای خاکی را در نظر داشتند . گروه مهندسین ژاپنی روش دیگری را تعقیب نمودند که سد بتنی متراکم شده با غلتک ( RCD ) نامیده می شد . از سه حالت فوق RCD محافظه کارانه ترین حالت نسبت به سد بتنی مرسوم و تجارب اجرایی آن می باشد.

روش طرح مخلوط با خمیر زیاد (روش انگلیسی):

روش طراحی مخلوط با خمیر زیاد اولین بار توسط مهندسی به نام دانستان (Dunstan ) ابداع گردید و اداره عمران ایالات متحده بعداً تغییراتی در آن اعمال نمود که در سد آپراستیل واتر (Upper Still Water ) به کار برد . این روش با مفاهیم طراحی سد بتن غلتکی با خمیر زیاد منطبق بوده و در آن کل سازه غیرقابل نفوذ منظور می شود و چسبندگی بین لایه ها با توجه به ویژگی مخلوط فراهم می گردد . به منظور دستیابی به چنین معیارهایی مواد شیمیایی بیشتر در مخلوط مصرف می شود تا بتن غلتکی با خمیر زیاد حاصل شود .

روش سد بتنی متراکم شده با غلطک RCD ( روش ژاپنی) :

معیارهای طراحی مخلوط در روش RCD به شرح زیر است :

۱٫ مقدار سیمان بایستی حتی الامکان کم در نظر گرفته شود در حالی که با مشخصه های مقاومت در نظر گرفته شده سازگار باشد . مقداری خاکستر بادی به عنوان ماده افزودنی مصرف شده تا بدین وسیله گرمای هیدراتاسیون و نیازهای آب مخلوط کاهش یابد .

۲٫ لازم است نسبتی از ماسه به مصالح سنگدانه ای درشت دانه بیش از نسبت در نظر گرفته شده برای بتن حجیم معمولی منظور شود تا جدا شدن دانه ها کاهش یافته و تسهیلاتی در عمل تراکم با غلتک های ارتعاشی فراهم آورد .

روش کم سیمان (گروه مهندسین ارتش آمریکا) :

این روش مبتنی بر تجارب حاصله در هفت پروژه بتن غلتکی می باشد . روش مذکور از دستورالعمل ACI شماره ۳/۲۱۱ تحت عنوان روش استاندارد برای انتخاب نسبت های اختلاط در بتن بدون اسلامپ پیروی می کند . دستورالعمل فوق شامل چند جدول است که از روی تجربیات مذکور در ارتباط با بتن غلتکی تهیه شده است . این روش تعیین نسبت های اختلاط می تواند برای دامنه وسیعی از مصالح و مشخصات پروژه مورد استفاده قرار گیرد .

نحوه اجرای سدهای مخزنی به روش بتن غلتکیRCC

۳۸ درصد از کل سدهائی که تا سال ۱۹۵۰ به ارتفاع ۵۰ فوت (۱۵ متر) و بیشتر احداث گردید (بدون درنظر گرفتن سدهائی که در چین ساخته شد) بتنی بوده است. از سال ۱۹۵۱ تا ۱۹۷۷ نسبت سدهای بتنی ساخته شده به حدود ۲۵ درصد رسید. این تقلیل طی سالهای ۱۹۷۸ تا ۱۹۸۲ ادامه داشت و نسبت سدهای بتنی به ۵/۱۶ درصد رسید اما این کاهش در محبوبیت سدهای بتنی مقارن با زمانی بود که استفاده از سدهای بتنی در دره های تنگ رو به افزایش بود. بنابراین کاهش سدهای بتنی مربوط به دره های عریض می شد که به جای سدهای بتنی وزنی، سدهای خاکی و سنگریزه ای احداث گردید که ارزانتر و بیشتر قابل توجیه بودند دلیل این امر بازده خیلی بالی ماشین آلات، تجهیزات و روش ساخت در این نوع سدها بوده است.

کاهش تعداد سدهای بتنی باعث تشکیل دو گردهمایی مهم توسط دست اندرکاران سدسازی در آسیا در ایالت کالیفرنیای آمیرکا شد. گردهمایی اول تحت عنوان ساخت سریع سدهای بتنی در سال ۱۹۷۰ و گردهمایی دوم در سال ۱۹۷۲ بنام ساخت اقتصادی سدهای بتنی برگزاری گردید. اقدام مشابهی در ژاپن باعث تشکیل کمیته ای تحت عنوان کمیته ساخت منطقی سدهای بتنی در سال ۱۹۷۴ توسط وزارت عمران شد.

در خلال این زمان هر چند هزینه ساخت سدهای خاکی نسبت به سدهای بتنی در حال کاهش بود ولی از طرف دیگری تجارب نشان دادند که سدهای خاکی ایمنی کمتری نسبت به سدهای بتنی داشته و دارند، سوابق نشان می دهد که از سال ۱۹۲۸ به بعد از سدهای بتنی به ارتفاع بیش از ۱۵ متر فقط سدی ۶۲ متری کالیفرنیا بخاطر نقص پی و سدهالپاست فرانسه به ارتفاع ۶۱ متر در اثر لغزش تکیه گاه آن ویران شدند. در حالیکه آمار موجود نشان داده که صدها سد خاکی با اندازه های مختلف طی ۶۰ سال گذشته تخریب شده اند. دلیل اصلی تخریب سد خاکی روگذری و فرسایش درونی خاکریز می باشد.

با توجه به آسیب پذیری سدهای خاکی، متخصصین در گردهمایی آسلیمار (Asiolmar) و دیگر محققین به دنبال نوع جدیدی از مصالح برای سدسازی بودند که ایمنی سد بتنی و سرعت اجرای سد خاکی را تواماً دارا باشد. تا اینکه در اوایل سال ۱۹۶۰ و ۱۹۷۰ ابتکار جدید احداث سد بتنی غلتکی مطرح شد. در سالهای ۱۹۶۰ چند پروژه با اندیشه ترکیب مزایای سدهای بتنی و خاکی طراحی شدند این سدهای مخلوط نتیجه مطالعات و نوآوری های مهندسین سازه و ژئوتکنیک بودند، متاسفانه بعلت تخصصی بودن هر یک از این دو رشته، ارتباط محدودی بین پیشگامان اولیه برقرار بوده بر این اساس متخصصین هر یک از این دو رشته آگاهی محدودی نسبت به تلاشهای اولیه یکدیگر داشتند.

سدهای بتن غلتکی (آر، سی، سی) بعنوان نوع جدیدی از سد طی سالهای ۱۹۸۰ مطرح شد. این نوع سدها با توجه به هزینه کم که قسمتی از آن ساخت سریع آنها ناشی در زمان نسبتا کوتاهی در سراسر دنیا مورد قبول واقع شده و پیشرفت ناگهانی قابل توجهی را در امر طراحی و ساخت بوجود آورند کاربرد این در سالهای ۱۹۹۰ و بعد از آن مطرح گردید: این سد با هزینه کمتر و ایمنی نظیر سدهای بتنی کلاسیک می باشد بتن غلطکی بیش از آنکه یک نوع مصالح جدید باشد روشی جدید برای اجراست. بتنی غلتکی با خاک سیمانته شده که با روشهای مشابه اجرا می شود.

بعلت آنکه شامل سنگدانه های بزرگتر از ۴،۳ اینچ (۱۹ میلی متر) بعنوان درشت ترین سنگدانه بوده و خواص مشابه با بتن معمولی داراست. متفاوت می باشد. در خاک سیمانته عموما ماسه مصرف شده با مقاومت پائین تر نسبت به بتن غلتکی حاصل می شود در حال حاضر سه نوع سد (پای پل، جگین، زیروان) از اینگونه سدها در کشور در مرحله اجرا قرار دارد و سدهای دیگری نیز در مرحله اجرا قرار دارد.

هدف از تشکیل این کارگاه آمزوشی توجه به یکی از روشهای جدید سد سازی بمنظور صرفه جوئی در هزینه ساخت سدها و آشنائی با مسائل مختلف در این ارتباط می باشد.

در فرهنگ اصطلاحات بتن و سیمان انجمن بتن آمریکا (۹۰- R 116 ACI)، بتن غلتکی بدین ترتیب تعریف می شود: بتن متراکم شده با غلتک، بتنی که با حرکت بر روی آن در حالت سخت نشده، متراکم می شود. در ادبیات فنی با نام رول کریت نیز از آن نامبرده می شود. این روش، امروزه اغلب تحت عنوان بتن غلتکی یا به صورت خلاصه Rcc به کار برده می شود.

بتن غلتکی سخت شده، در اصل دارای همان خصوصیات بتن های معمولی که به صورت درجا ریخته شده و به عمل می آیند، می باشد و محصول نهایی به زبان ساده «بتن» تلقی می شود.خاصیت روانی و پلاستیکی بتن غلتکی در حالت تر، اساسا متفاوت با خواص پلاستیکی بتن درجا ریز معمولی می باشد. اسلامپ بتن غلتکی باید در حد صفر باشد تا قادر به تحمل وزن غلتک متراکم کننده باشد. ماشین آلات مورد استفاده جهت حمل و نقل، بارگیری .و تراکم بتن Rcc شامل ماشین آلاتی با ظرفیت زیاد می باشند که در کارهای خاکی حجیم، نظیر سد سازی و راهسازی به کار می روند. به طور کلی در ساختن بتن غلتکی میزان عملیات دستی (غیر ماشینی) مورد نیاز در مقایسه با عملیات ساخت بتن های معمولی کمتر است .

یک شرکت تحقیقاتی بتن توانست بتن غلطکیRCCPکه جایگزین مناسبی برای آسفالت می باشد را در شهرستان هشتگردبرای اولین بار با موفقیت اجرا کنند.

کارشناسان این مرکز درباره نقش و جایگاه بتن‌های غلطکی RCCP معتقدند که با توجه به مسائل زیست محیطی ناشی از آسفالت در کنار دوام اندک آسفالت در برابر تغییرات جوی، ضربه پذیری و سایش، موضوع بتن RCCP از دهه های گذشته در کشورهای توسعه یافته مورد توجه قرار گرفت به نحوی که در حال حاضر بیش از ۸۰ درصد معابر سواره رو در اغلب کشورهای توسعه یافته با استفاده از بتن غلطکی اجرا شده است.



مدیر این مرکز تحقیقاتی در ادامه افزود،تکنیک ساخت معابر سواره رو در دنیا دستخوش تغییرات وسیعی شده است و بخاطر واکنش‌های مختلفی که در مواد نفتی به مرور زمان بوجود می آید، موضوع تغییر بافت خیابان‌ها و اتوبان‌ها جایگزینی RCCP را پیش روی کشور های توسعه یافته قرار داده است و وضعیت امروزی خیابان‌ها در کشورهای در حال توسعه در وضعیتی است که ناشی از بی توجهی به فن آوری های جدید است لذا باید مدیران و صاحبان صنایع برای وارد کردن فناوری های جدید به هماهنگی برسند؛ در غیر اینصورت وضعیت نادرست موجود در بخش‌های مختلف ادامه خواهد داشت.

وی همچنین درباره دلایل توجه به بتن غلطکی میگوید: «همه ساله صدها میلیارد تومان در کشور ما برای تأمین روکش آسفالت خیابان‌ها هزینه می شود که پس از گذشت یک تا ۵ سال این آسفالت مجدداً بایستی تعویض شود، این مسئله باعث شکل گیری نارضایتی های وسیعی در بین همه اقشار جامعه شده است.و البته ابعاد فقدان کیفیت آسفالت خیابان ها در همین جا به پایان نمی رسد بلکه باعث آبروریزی ملی و بین المللی برای صنعت و جامعه مهندسی نیز شده است.

به گفته این محققان ، پیچیدگی‌های بتن غلطکی به مرحله اجرا و دانش فنی تولید منتهی می شود و به نظر می رسد با تجربیاتی که بدست آمده می توان امروزه گفت که تکنولوژی ساخت خیابان و اتوبان‌های با دوره دوام بالا نیز در کشور ما بومی شده است، لیکن بایستی ببینیم که مسئولین تا چه حد از این دست آورد استقبال می‌کنند.


پروفیلهای دمایی ناشی از گیرش سیمان در سدهای بتن غلطکی (با ساخت لایه ای سریع)

استفاده از بتن غلتکی (RCC ) میتواند سرعت عملیات ساخت سدهای بتنی را بنحو چشمگیری افزایش دهد. از سوی دیگر عدم امکان استفاده از سیستم های پس سرد کن بتن ( Post Cooling ) و محدود بودن تعداد درزهای عرضی در این نوع سدها باعث شده تا بررسی مسائل حرارتی و پروفیل های زمانی دمای بتن بدنه سد از پارامترهای مهم در طراحی و برنامه ریزی اجرایی این نوع سدها بشمار آید. با استفاده از نرم افزار مناسب میتوان گزینه های مختلف مواد و مصالح مورد روش های و عملیات اجرایی و عواقب آن بر توزیع حرارتی بدنه سد را تجربه نموده به گزینه بهینه از نظر فنی و اجرایی دست یافت[۷۶]. در اینجا خلاصه ای از نتایج کاربرد نرم افزار تحلیل عددی توزیع حرارت ناشی از هیدراسیون مواد سیمانی و پیش بینی پروفیل های زمانی دما در نقاط مختلف بدنه سدهای RCC با لحاظ نمودن روش لایه ای ساخت این نوع سدها ارائه شده است.

   

شبکه بندی مقطع سد بتن غلتکی (شبکه بندی بی ساختار در پی و با ساختار در بخش بتنی)

 

 

پروفیلهای دمای ناشی از هیدراتاسیون سیمان طی مراحل مختلف ساخت لایه ای در مقطع سد بتن غلتکی

دلایل گسترش استفاده از بتن غلتکی

 

۱) هیچ وسیله ودستگاه خاصی برای ساخت آن لازم نیست و با ماشین متداول برای روسازی آسفالتی قابل اجرا است.

۲) باعث افزایش سرعت اجرا و در نتیجه باعث صرفه جویی اقتصادی در مقایسه با سایر روسازیهامی‌شود. (حدود ۳۰درصد صرفه جویی در مقایسه با روسازی بتنی)

۳) معمولاً نیازی به استفاده از داول در درزها و تقویت سازه‌ای با فولاد ندارد.

۴) به خاطر استحکام سازه‌ای بعد از تراکم، در آن زودتر از سایر روسازیهای بتنی، می‌توان به ترافیک اجازه عبور داد.

۵) دلیل دیگر استفاده از بتن RCC مصرف کم سیمان در این نوع روسازی نسبت به سایر روسازیهای بتنی است. تکنولوژی RCC برای راه، انبارهای ذغال سنگ، انبار دسته بندی الوار، مناطق بندری، مناطق با ترافیک سنگین، پایدار کردن شیب خاکریزها یا سدها، خشک کردن حوضچه‌های لجنی، یا خشک کردن تالاب‌های حاوی پساب و سکوهای قابل حمل دستی استفاده می‌شود. استفاده ازخاکستر بادی، کارآیی بتن را بهبود می بخشد و باعث بهبود رفتار RCCP در مقابل ترک می‌شود.

معایب و مشکلات استفاده از روسازی بتن غلتکی

استفاده از RCC در روسازی مشکلات و معایبی نیز داردکه می توان آنها را چنین بر شمرد: ۱) درراههای با ترافیک سنگین

• بدست آوردن بافت سطحی مناسب برای جلوگیری ازلغزش، خیلی دشوار است.

• صاف کردن سطح RCCP دشوار است.

۲) با توجه به اینکه عملکرد مطلوب RCC به تغییرات رطوبت لازم برای حصول به تراکم کافی، حساس است. لذا به اجرای دقیق و کنترل نمودن بهنگام ساخت نیاز دارد.

۳) کمبود اطلاعات مربوط به عملکرد طولانی مدت، عامل موثر دیگری در استفاده نکردن آن در بعضی کشورها است.

RCCP با توجه به آنکه روی زمین متراکم می‌شود، زمین زیرین در انسجام (قوام) بتن تازه واندرکنش آن بر درجه تراکم RCCP می‌تواند موثر باشد و لذا رفتار آن در طی فرآیند تراکم می‌تواند متفاوت باتراکم خاک باشد.

چکیده

استفاده از آسفالت قیری با توجه به معایب آن از جمله: آلودگی هوا و محیط زیست خصوصاً هنگام تولید، عدم سازگاری با شرایط اقلیمی به ویژه در فصل سرما، تغییر شکل و عمر کوتاه، عدم دوام در برابر مواد شیمیایی. با توجه به قیمت آن لازم دیده شد که طرحی مناسب و جایگزین با قابلیتهای مصالح موجود در کشور انتخاب گردد که پس از مطالعات اولیه و اجرای آزمایش با توجه به قابلیتهای فراوان رویه بتنی توانمند زود سخت شونده RCCP

( ROLLER COMPACTED CONCRETE PAVEMENTS)

عبارتند از: دامنه کاربرد بسیار وسیع، مقاومت فشاری بیش از سه برابر ماکزیمم مقاومت فشاری ثبت شده برای آسفالت قیری، صلبیت و عدم تغییر شکل، سازگاری با شرایط اقلیمی سرد و گرم، سرعت بالای اجرا و امکان بهره‌برداری زود هنگام، سازگاری با محیط زیست پیشنهاد گردید. بتن غلتکی RCCP برای اولین بار در ایران هم اجرا شد، آن هم توسط مجتمع تولیدی تحقیقاتی بتن ایران‌فریمکو در هشتگرد، نتایج آزمایشهای صورت گرفته نشان می‌دهد که این عملیات با موفقیت انجام گرفته است.

ازجمله مشکلات اساسی معابر سواره رو 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 به شدت کاهش داده است و البته خسارات فراوانی نیز به خودروها وارد می‌کند به نحوی که این وضعیت مورد اعتراض ۱۰۰ درصد صاحبان اتومبیل‌ها و رانندگان می‌باشد! اعتراض که تکنولوژی فعلی ساخت معابر قادر به پاسخگویی و رفع این معضل نیست و نیازمند تغییر ساختاری و تکنیکی طراحی و ساخت معابر سواره رو و ترافیکی می‌باشد. از طرفی معضل زیست محیطی استفاده از مواد فعلی و هیدروکربن‌ها در ترکیب آسفالت قیری در کنار پائین بودن قابلیت‌ها و آسفالت‌ قیری برای احراز بسیاری از مشخصات فنی مورد لزوم در معابر ترافیکی بالاخص دوام و پایداری در برابر تغییرات جوی و سیکل‌های یخبندان، گزینه‌ رویه‌های بتنی RCCP را پیش رو قرار داده است.

معایب آسفالت قیری

آسفالت قیری که در مقابل فشارهای فیزیکی مقاومت چندانی ندارد، این مقاومت در مرغوبترین آسفالت قیری ایران معادل ۸۵ـ۷۵ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع است. و در برابر تغییرات جوی و تغییر دما تغییر شکل می‌دهد و عمر مفید کوتاهی دارد.

آلودگی هوا و محیط زیست

برای تهیه آسفالت قیری به چیزی حدود ۱۴۰ درجه سانتیگراد دما نیاز هست و در نتیجه برای تولید این نوع آسفالت مقادیر قابل توجهی سوخت به مصرف می‌رسد و می‌توان گفت به لحاظ زیست محیطی، اقتصادی و خصوصاً آلودگی هوا در کلان شهرها بسیار نامناسب است.

عدم سازگاری با شرایط آب و هوایی

بخش قابل توجهی از افت کیفیت آسفالت‌های قیری در عبور از فصل سرما و یخبندان اتفاق می‌افتد و عواملی از قبیل پدیده جذب آب و یخ زدگی و آب شدگی، نفوذ آب به لایه‌های زیرین و یا استفاده از نمک برای یخ‌زدائی از جمله عوامل اصلی، تخریب آسفالتهای قیری در عبور از فصل سرما می‌باشد. در مناطق گرمسیر با مشکل تغییر شکل آسفالت قیری مواجه هستیم.

عدم دوام در برابر مواد شیمیایی

آسفالت قیری در برابر مواد نفتی مانند گازوئیل، نفت، بنزین و اسیدهایی که در محوطه‌های صنعتی وجود دارند تخریب می‌شوند.

استفاده از قیر نامناسب

قیر مورد مصرف در راه‌سازی به طور مستقیم در مقابل عوامل جوی بوده و باید ضربه‌های ناشی از حرکت وسایل نقلیه را تحمل نماید

خواص بتن غلطکی

به طور کلی خواص بتن غلطکی 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 در عین حال دارای خواص مکانیکی مورد نیاز بتن معمولی نیز می‌‌باشد. عموماً بتن غلطکی را بتنی سفت با اسلامپ صفر تعریف می‌کنند.

کاربرد رویه بتنی RCCP زود سخت شونده

دامنه کاربرد بسیار وسیع در ساخت جاده‌ها و خیابانهای اصلی و فرعی، آزاد راه‌ها، باند پرواز، آشیانه هواپیما، کف سالن‌های صنعتی، محوطه‌های صنعتی و انبارها، باراندازها، جاده معادن، پیاده روها، 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 RCCP 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 عمل آوری و با مرغوبترین مصالح به دست آمده است که تحمل بارهای سنگین ترافیکی به ویژه در محل شیبها، دورها، بارهای ترافیکی و ایستگاه‌های سنگین را به راحتی تحمل می‌کند.

صلبیت

صلب بودن و عدم تغییر شکل در برابر بارهای وارده و ضربات ناشی از سقوط اجسام سخت.

سازگاری 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 (RCCP) به خاطر جذب آب پایین و مقاوم بودن در برابر سیکل‌های یخبندان در مواجه با آسیبهای احتمالی ایمن و مقاوم است.

اجرا و بهره‌برداری زود هنگام

سرعت بالای اجرا و سهولت نگهداری و قابلیت بهره‌برداری زود هنگام حتی در مواقع اضطرار (دوازده ساعت پس از اجرا).

سازگاری با محیط زیست

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

گزارش فنی بتن توانمند زود سخت شونده RCCP

پس از انجام مطالعات اولیه، بررسی و ارزیابی قابلیت‌های مصالح موجود در کشور در نهایت طرحی مناسب با کشورمان تهیه و تدوین شد که در ابتدای سال ۱۳۸۴ به ثمر نشست نتایج آزمایشهای ما که پس از طی ۲۸ روز با عنوان دوره بلوغ بتن انجام شد، نشان داد که همه چیز براساس پیش‌بینی ما و مطابق با محاسبات و طراحی‌های اولیه جواب داده است که می‌توان به نمونه‌ اجرا شده در هشتگرد اشاره کرد.

نتیجه‌گیری

پس از ذکر معایب آسفالت قیری و مزایای بتن غلطکی لازم است بدانیم که اولین گام‌ها برای جایگزینی برداشته شده و نمونه‌ای برای ارزیابی و استناد اتفاق افتاده است. بیش از ۴۰ سال است که شیوه تولید، استفاده و مزایای بتن غلطکی در دانشگاه‌های ما تدریس می‌شود، نیروی متخصص و آگاه در این باره در کشور تربیت شده است و همه شرایط و امکانات فراهم است، اما هم چنان از آسفالت قیری استفاده می‌شود.

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

۱٫ روانی مناسب ( توجه به دانه بندی و درصد آب مناسب برای تراکم )

۲٫ مقاومت کافی ( تامین خواص مکانیکی و چسبندگی درزها )

۳٫ آب بندی ( کنترل تراوش )

۴٫ حرارت هیدراتاسیون کم ( محدود نمودن پتانسیل ترک های حرارتی )

کاربرد بتن غلتکی در روسازی های راه ها

در حال حاضر به دلایل متعدد لزوم استفاده از روسازی های بتنی در سطح کشور به خوبی آشکار شده است .از جمله این دلایل افزایش چشمگیر قیمت قیر ومشکلات عدیده روسازی های آسفالتی در محلهای خاص همانند نواحی سواحل جنوب ، پایانه های بار ونواحی صنعتی می باشد . اما با وجود این مسائل ، مشکلاتی از قبیل نیاز به وسایل و تجهیزات ویژه وپرسنل متخصص وبا تجربه کافی ، مصرف سیمان و آرماتور مانع از کاربرد روسازی بتنی شده است . در این مقاله ویژگی بتن غلتکی که تقریبا اغلب خواص مطلوب روسازی های بتنی را داشته و از طرف دیگر هزینه ساخت آن کمتر و اجرای آن آسانتر از روسازیهای متداول بتنی است ، معرفی می گردد. امروزه این نوع روسازی که به عنوان روسازی بتن غلتکی شناخته شده ، در بسیاری از کشورها مورد استفاده قرار گرفته و به خوبی نیازهای طرح را تامین نموده است . خصوصیات روسازی بتن غلتکی شامل مصرف سیمان کمتر ، امکان استفاده از وسایل اجرا متداول در ساخت روسازی های آسفالتی ، امکان استفاده از مصالح با کیفیت کمتر از استاندارد بتن معمولی و عدم نیاز به آرماتور ، قالب بندی و تعبیه درز می باشد.

طرح اختلاط بهینه بتن غلطکی

ساخت سدها با شیوه بتن غلتکی فن آوری نسبتا جدیدی است که در چند سال اخیر توسعه روز افزونی یافته است . علت اصلی این توسعه ، اقتصادی بودن ، کاربرد مصالح منطقه ای ارزان قابل دسترس و سرعت بالای اجرای این سدها بوده است . در این تحقیق ابتدا اثر مصالح تشکیل دهنده بتن غلتکی یعنی سنگدانه ها ، سیمان ، آب و پوزلان ایران ( تراس جاجرود و تفتان) بر روی خواص مقاومتی بتن غلتکی بررسی شده و نسبتهای آنها در طرح اختلاط بتن غلتکی مورد ارزیابی قرار گرفته است . در این طرح اختلاط ها تغییرات نوع سنگدانه و اثرات طبیعی و گرد گوشه بودن و یا شکسته بودن آنها در تعیین نسبت های بهینه جهت دستیابی به حداکثر مقاومت بررسی شده است .

بررسی اثر مشخصات سنگدانه ها در خواص بتن غلتکی مورد استفاده در روسازی راه

در سال های اخیر استفاده از بتن غلتکی در ساخت روسازی راه ها با استقبال فراوانی همراه بوده است. این امر را می توان به دلیل توجیهات فنی و اقتصادی این روش نوین ساخت دانست. رویه بتن غلتکی در واقع بتن متراکم شده ای است که دارای خصوصیات بارزی چون دوام زیاد، هزینه های ساخت کم و تعمیرات و نگهداری در سطوح کم است.

هدف کلی این تحقیق آزمایشگاهی کاربردی تر کردن استفاده از بتن غلتکی در صنعت راه سازی کشور بوده و امکان مصرف مصالح غیر شسته در رویه های بتن غلتکی بررسی شده است. به این منظور ابتدا درصد بهینه ای از مصالح ریزدانه (فیلر طبیعی) تعیین شد. این مصالح در درصد های ۰، ۵، ۷٫۵، ۱۰، ۱۸ و ۲۵ مورد آزمایش قرار گرفتند. پس از تعیین مقدار بهینه فیلر طبیعی، برای بررسی شستگی و غیر شستگی مصالح مخلوط هایی با درصدهای ۲٫۵، ۷٫۵، ۱۰ و ۱۵ از مصالح ریزتر از الک ۲۰۰ در دو عیار۲۵۰Kg/m3 و ۳۰۰Kg/m3 تهیه شد. سپس در راستای ارایه راه حل برای مصالح غیر شسته تاثیر مواد افزودنی در بتن های غلتکی در درصد های۰،۱، ۱٫۵ و ۲ مورد بررسی قرار گرفت. برای آزمایش مقاومت فشاری و نفوذپذیری آب از نمونه های مکعبی۱۵×۱۵×۱۵ سانتیمتری و برای آزمایش مقاومت خمشی از نمونه های منشوری ۱۵×۱۵×۶۵ سانتیمتری استفاده شد.

فیلر طبیعی به عنوان بخشی از مصالح ریز دانه در درصد بهینه ۷٫۵% سبب بهبود خواص مقاومتی شد و همچنین مصالح با خاصیت غیر خمیری، در صورتی که مقدار مصالح ریزتر از الک ۲۰۰ آنها کمتر از حد بیشینه ۷٫۵% باشند، می توانند در مخلوط های بتن غلتکی بدون شستشو مصرف شوند که در این حالت دارای مشخصات مکانیکی و دوام قابل قبولی هستند. مواد فوق روان کننده نیز تاثیرات قابل توجهی در روانی و مقاومت فشاری مخلوط ها با مصالح غیر شسته داشتند.

بتن های غلطکی

بتن غلتکی بتنی است که در اجرای سازه های حجیم ( سدها ، شالوده های بزرگ و… ) کاربرد دارد و برای اجرای آن از ماشین آلات راهسازی و عملیات خاکی استفاده می شود .

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

انرژی لازم برای اجرا و جا دادن این گونه مصالح بیش از مقداری است که با لرزاننده های ( ویبراتور ) معمولی تامین می گردد . به همین دلیل در صورت استفاده از مصالح و مواد سیمانی مشابه آنچه در بتن لرزاننده سنتی (CVC) یا بتن متعارف به کار برده می شوند و با اجرای لایه های متوالی بتن ، می توان به کیفیتی بهتر از کیفیت بتن متعارف (CVC) دست یافت .

از سوی دیگر ، مانند سدهای خاکی ، ناحیه بین دو لایه متوالی و ناحیه واقع در درون لایه ها با یکدیگر متفاوتند .

روش اجرای بتن غلتکی در مقایسه با بتن متعارف ، امکان دستیابی به سرعت زیادتری را فراهم می سازد که مزایای اقتصادی چون صرفه جویی در قیمت واحد حجم بتن و کاهشی قابل ملاحظه در زمان ساخت و همچنین در قالب بندی 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 سازه های حجیم از جمله سدهای وزنی می باشد . در این نوع بتن ترکیبی از ویژگی های تکنولوژی بتن و خاک به کار گرفته شده و با استفاده از ماشین الات ساخت سدهای خاکی حمل ، پخش و متراکم می شود . بنابراین بتن ریزی سریعتر و هزینه اجرا به شدت کاهش می یابد .

بکار گیری بتن غلطکی در تهران

سد شفارود انقلابی در سدسازی

سد بتنی غلتکی ایمنی و سرعت اجرا را توام دارد. با توجه به آسیب پذیری سدهای خاکی متخصصین و محققین به دنبال نوع جدیدی از مصالح برای سدسازی بودند که ایمنی سد بتنی و سرعت اجرای سد خاکی را توام داشته تا اینکه در اوایل سال ۱۹۶۰ و ۱۹۷۰ ابتکار جدید احداث "سد بتنی غلتکی” مطرح شد.

این نوع سدها با توجه به هزینه کم و ساخت سریع در زمان نسبتا کوتاهی در سراسر دنیا مورد قبول واقع شده و پیشرفت ناگهانی قابل توجهی در امر طراحی و ساخت این نوع سد به وجود آمد. با این توصیف در فرهنگ اصطلاحات بتن و سیمان انجمن بتن آمریکا، بتن غلتکی بدین ترتیب تعریف می شود: "بتن متراکم شده با غلتک، بتنی که با حرکت بر روی آن در حالت سخت نشده متراکم می شود.”

همچنین در ادبیات فنی با نام "رول کریت” نیز از آن نامبرده می شود این روش امروزه اغلب تحت عنوان بتن غلطکی یا Rcc به کار برده می شود.

به هرحال سدهایی که ساخته می شود علاوه بر اینکه آب لازم برای کشاورزی، صنعت و شرب را تامین می کند فواید دیگری هم دارد که آن از جمله می توان جلوگیری از فرسایش افراطی سطح زمین و افزایش ذخیره های زیرزمینی را نام برد. سد سازی همان قدر که در تامین آب اهمیت دارد در تامین انرژی نیز مهم است باید توجه داشت که حیات امروزه بشر پس از آب وابسته به انرژی است علاوه بر این سدسازی می تواند در تلطیف محیط و ایجاد تفرجگاه نیز نقش داشته باشد.

پروفیلهای دمایی ناشی از گیرش سیمان در سدهای بتن غلطکی (با ساخت لایه ای سریع)

استفاده از بتن غلتکی (RCC ) میتواند سرعت عملیات ساخت سدهای بتنی را بنحو چشمگیری افزایش دهد. از سوی دیگر عدم امکان استفاده از سیستم های پس سرد کن بتن ( Post Cooling ) و محدود بودن تعداد درزهای عرضی در این نوع سدها باعث شده تا بررسی مسائل حرارتی و پروفیل های زمانی دمای بتن بدنه سد از پارامترهای مهم در طراحی و برنامه ریزی اجرایی این نوع سدها بشمار آید. با استفاده از نرم افزار مناسب میتوان گزینه های مختلف مواد و مصالح مورد روش های و عملیات اجرایی و عواقب آن بر توزیع حرارتی بدنه سد را تجربه نموده به گزینه بهینه از نظر فنی و اجرایی دست یافت. در اینجا خلاصه ای از نتایج کاربرد نرم افزار تحلیل عددی توزیع حرارت ناشی از هیدراسیون مواد سیمانی و پیش بینی پروفیل های زمانی دما در نقاط مختلف بدنه سدهای RCC با لحاظ نمودن روش لایه ای ساخت این نوع سدها ارائه شده است.

شبکه بندی مقطع سد بتن غلتکی (شبکه بندی بی ساختار در پی و با ساختار در بخش بتنی)

پروفیلهای دمای ناشی از هیدراتاسیون سیمان طی مراحل مختلف ساخت لایه ای در مقطع سد بتن غلتکی

میانگین و بیشینه دما طی ساخت سه ضخامت مختلف بتن ریزی لایه ها سه زمان مختلف بتن ریزی لایه ها بتن با سه عیار سیمان مختلف

حدوددو دهه است که پروژه‌های متعددی روسازی در امریکا، کشورهای اروپایی نظیر فرانسه، اسپانیا، آلمان، کشور استرالیا و هندوستان و ژاپن با RCC، اجرا شده است و روند استفاده از آن همچنان در حال گسترش است.