دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .
مقدمه
اولین بار شاتکریت یا گانایت در سال 1909 میلادی در آمریکا توسط دستگاهی به نام تفنگ سیمان مورد استفاده قرار گرفت و سپس در سال 1914 برای اولین بار در یک معدن در ایالات متحده استفاده شد از آن پس، این سیستم برای پوشش سطوح سنگها و حفاظت آنها از هوازدگی مورد استفاده واقع گردید.
ترکیب شاتکریت مشابه بتن معمولی (سیمان ، سنگدانه و آب ) میباشد با این تفاوت که دانه بندی سنگدانه ها بسته به محدودیت ماشین آلات و دستگاههای موجود میباشد.
( حداکثر قطر سنگدانه ها حدود 30 میلیمتر )
در حقیقت شاتکریت بتنی است که با استفاده از هوای فشرده روی سطوح مورد نظر پاشیده و با نفوذ در ترکها و درزه ها باعث استحکام مناسب سطوح میگردد.
امروزه شاتکریت کاربردهای فراوانی یافته و سالانه در جهان بالغ بر ده میلیون متر مکعب شاتکریت مورد استفاده واقع میگردد بیشترین کاربرد شاتکریت در فضاهای زیر زمینی و جهت پایدار سازی سنگها میباشد شاتکریت به منظور مشابه در حفاریهای روباز نیز استفاده میگردد حتی درمواردی، شاتکریت در سازه های باربر مانند دیوارها ، سقف ها ، گنبدها و گاهی برای پوشش سازه های هیدرولیکی ، سازه های دریایی ، پوششهای ضد خوردگی و ضد آتش نیز مورد استفاده قرار میگیرد..
پیشرفتهای عظیمی که در شاتکریت به عنوان یک روش نگهداری رخ داده است شاتکریت را به یک ابزار مهم و لازم در کارهای بزرگ زیر زمینی تبدیل نموده است و پروژه هایی که قبلا اجرای آنها غیر ممکن یا خیلی سخت و خطرناک بود را قابل اجرا نموده است.
در ایران برای اولین بار شاتکریت در دهة 1930 میلادی توسط پروفسور رابسویچ اتریشی که مشغول تحقیق جهت ابداع یک روش جدید تونل زنی (NATM)بود در جریان ساخت راه آهن سراسری مورد استفاده واقع گردید اما کاربرد وسیع و گستردة آن از اواخر دهة 60 هجری همزمان با شروع جدی اجرای پروژه های عمرانی در ایران آغاز گردید.
انواع شاتکریت به لحاظ روش اجراء :
2-1- شاتکریت خشک :
در این روش سنگدانه ها با سیمان ترکیب شده (حداکثر مقدار آب در ترکیب اولیه حدود 5 % میباشد که به منظور جلوگیری از ایجاد گرد و غبار با مصالح ترکیب میشود) و به وسیلة دستگاهی موسوم به پمپ شاتکریت توسط هوای فشرده به داخل لوله های لاستیکی پمپ شده و از طریق افشانه به سطح مورد نظر پاشیده میشود آب مورد نیاز مخلوط در افشانه ( نازل ) با فشار حدود 10 تا 15 بار به مخلوط اضافه میگردد.
امروزه روش خشک با استفاده از تجارب علمی و روش ها و ماشین آلات جدید به حد قابل قبولی از کیفیت و اقتصاد رسیده است این روش که از ابتدای ابداع شاتکریت مرسوم بوده است با توجه به دستگاههای اجرایی کوچک و عدم نیاز به تراک میکسر و ماشینهای حمل بتن انتظار میرود در آینده نیز نقش اساسی را در تحکیمات حفاریها به عهده داشته باشد در این روش انتقال مصالح و نگهداری مصالح خشک به صورت طولانی مدت امکانپذیر بوده و امکان پمپ کردن مصالح از محل دستگاه تا ارتفاع 100 متر و طول 300 متر وجود دارد این فواصل تقریبا 10 برابر فواصل پمپ کردن در روش تر که متعاقبا شرح داده خواهد شد میباشد.
در فرآیند شاتکریت ترکیبی خشک مواد ترکیبی شامل (سیمان ـ مصالح دانهای و سنگی و مواد افزودنی) پمپاژ میشوند و به داخل یک مجرای حامل در حالت خشک و اب نیز درست در قسمت دهانک نازل قبل از پرتاب شدن روی سطح مهیا شده مخلوط میگردد و اضافه میشود.
2-1-1- اشکالات روش خشک:
یکی از مشکلات روش خشک فرسایش بوش ها ، واشرهای لاستیکی و قطعات تحت اصطکاک میباشد. مسئلة دیگر تولید گرد و غبار زیاد است که با توجه به فضاهای بسته زیرزمینی مشکلات زیادی را در بر دارد برای مقابله با گرد و غبار با افزایش فشار آب تا 80 بار به نتایج مناسبی دست یافته اند که تامین این فشار هزینة زیادی را در بر خواهد داشت یکی دیگر از مشکلات روش خشک پس ریز زیاد مصالح در حدود 15 تا 35 درصد است .
2-2- شاتکریت تر:
در این روش ابتدا مصالح شاتکریت و آب به وسیلة بچینگ مخلوط شده و توسط تراک میکسر به محل اجراء منتقل میشود و توسط پمپهای مخصوص روش تر روی سطح حفاری شده پاشیده میشود.مخلوط بتن برای روش تر همانند بتن معمولی میباشد بدین ترتیب کنترل کیفیت شاتکریت تر آسانتر میباشد، مخلوط در پمپ پیستونی تخلیه شده و با فشار وارد لوله های انتقال میشود در افشانه هوای فشرده با نرخ 7 تا 15 متر مکعب در دقیقه و با فشار 7 بار اضافه میشود هوای فشرده باعث افزایش سرعت بتن شده و بتن را خوب به سطح می چسباند عدم استفاده از هوای فشرده مناسب باعث کاهش مقاومت شاتکریت و افزایش پس ریز میگردد.
در فرآیند شاتکریت ترکیبی مرطوب همه مواد ترکیبی به همراه آب قبل از پرتاب شدن آمیخته و مخلوط میشود، شاتکریت مرطوب نسبت به شاتکریت خشک برتری دارد اما شاتکریت خشک نیز در هنوز برای مقیاسهای کوچک استفاده میشود. در استخراج معدن برای مثال و تعدادی از ترکیبات الیاف تقویتی فولادی بیش تنیده گسترش یافته است.
امروزه در بسیاری ازکشورها و پروژه های بزرگ دنیا از شاتکریت به روش تر استفاده میشوداین روش ابتدا توسط نروژی ها به کار گرفته شده و از اواخر دهة 70 با استفاده ار افزودنیها در شاتکریت ،جهان شاهد رشد شدید استفاده از تکنولوژی شاتکریت تر بود.
نرم میانگین اجرای شاتکریت به روش تر حدود 30 تا 40 متر مکعب در ساعت میباشد که در مقایسه با روش خشک این میزان حدود 4 تا 5 برابر میباشد تولید گرد و غبار بسیار کم مزیت دیگر روش تر میباشد با کنترل نسبت آب به سیمان و مواد افزودنی ، مقاومت فشاری اندازه گیری شده شاتکریت تا 100 مگاپاسکال افزایش یافته است.
2-3- مقایسة روش تر و روش خشک :
با دقت مناسب پس ریز روش تر در حدود 5 تا 10 درصد میباشد که در مقایسه با روش خشک ( 15 تا 35درصد) کاهش قابل ملاحظه ای دارد.
استفاده از شاتکریت الیافی در روش تر میسر میباشد.
ایجاد گرد و غبار بسیار کم در روش تر
امکان اجراء شاتکریت تر در لایه های ضخیم وجود دارد.
مقدار آب مخلوط براحتی قابل کنترل است.
دستیابی یه مقاوتهای فشاری بالا امکان پذیر میباشد.
ظرفیت تولید و اجرا در روش تر بیشتر و در نتیجه هزینة اجراء کمتر میباشد.
فاصله حمل مصالح و زمان نگهداری مصالح در روش تر کوتاهتر میباشد.
مصالح در روش تر میبایست کیفیت بهتری نسبت به روش خشک داشته باشند.
تمیز کردن لوله ها و دستگاه شاتکریت در روش تر سخت و پرهزینه است.
امکان تنظیم آب در مواجهه با شرایط طبیعی زمین حفاری شده در روش تر وجود ندارد.
دستگاهها و وسایل مورد نیاز در روش خشک کوچکتر و ارزانتر از روش تر میباشد .
روش اجرای صحیح شاتکریت:
استقرار شاتکریت
چگونگی و کیفیت قرارگیری شاتکریت روی سطح کار، همانطور که در بالا بحث شد، بستگی به مصالح استفاده شده در شاتکریت و به طرح اختلاط شاتریک دارد، البته این امر بستگی شدید به روش پاشیدن نیز دارد. بویژه، مهارت مامور بتن پاشی در آمادهسازی سطح کار، کنترل سرعت بتن پاشی و ضخامت آن، و در حالت اختلاط خشک، نسبت آب ب سیمان تأثیر مهم و اساسی در کیفیت نهائی کار دارد.
آماده سازی سطحی که باید شاتکریت شود از قسمتهای اساسی کار است، ترازسازی موثر سطح کار به گونهای که قبلاً بحث شد، از نظر فراهم سازی ایمنی مجریان شاتکریت و نیز کاهش احتمال طبله کردن بتن بعلت پاشیدن آن در قسمتهای سست، از اهمیت زیادی برخوردار است. روشن است که اگر سنگ خیلی ضعیف باشد، ترازسازی ممکن است امکانپذیر نباشد و بتن پاشی باید پس از نمایان شدن جبهه و سطح کار هرچه سریعتر اجرا شود تا موجب حفاظت و تقویت سازه گردد. در اینگونه موارد، لایه دیگری از شاتکریت که با توری جوش شده مسلح گردد ممکن است موردنیاز باشد تا موجب تکمیل بازسازی و تقویت سطح سنگ گردد.
سطح کاری که قرار است شاتکریت شود باید عاری از هرگونه مواد خارجی یا مواد لق چسبنده به سطح باشد، تا یکپارچگی و چسبندگی کامل بدست آید. گرد و غبار حاصل از آتشکاری و خاک و مواد نرم حاصل از درزها باید بوسیله آب از سطح شسته شود و این امر به راحتی با استفاده از سیلنگ آب تحت فشار عملی است. آب پاشی سطح را میتوان با دستگاه بتن پاشی که با فشار معمول برای بتن پاشی (Mpa 4/0 ـ 3/0 یا lb/m2 60 ـ 45) تنظیم شده است، انجام داد، آب را باید به اندازه کافی در دستگاه وارد نمود تا کلیه مواد زائد و لق جدا شوند. دهانة لوله پخش (nozzlc) باید حدوداً از فاصله یک تا دو متری از سینه کار قرار گیرد.
آمادهسازی سطوح خیلی صاف و آیینهای به آسانی از طریق جت آب عملی نیست و گاهی استفاده از ماسهپاشی (Sandblasting) برای زبر کردن و بهبود سطح کار لازم خواهد بود. برای ماسهپاشی از دستگاه معمول بتنپاش برای شاتکریت با اختلاط خشک استفاده میشود، با این تفاوت که نازل بتنپاشی با نازل مناسب ماسهپاشی تعویض میگردد. از آنجاییکه این عملیات از لحاظ صرف وقت و تأمین مصالح گران تمام میشود، صرفاً باید در شرایط خاص و بحرانی و پس از اینکه جت آب موثر واقع نشد، مورد استفاده قرار گیرد.
همینکه سطحی که قرار است شاتکریت شود کاملاً تمیز شد، عملیات بتنپاشی را میتوان شروع کرد. مأمور بتنپاشی فشار مناسب برای دستگاه انتخاب میکند و مأمور مصالح، سرعت تغذیه مصالح را به دستگاه به نحوی که با فشار دستگاه هماهنگ باشد تنظیم مینماید. چنانچه سرعت تغذیه مصالح کم باشد جریان بتن پاشی یکنواخت و پیوسته نبوده و بصورت منقطع انجام خواهد شد. همچنین اگر سرعت تغذیه زیاد باشد موجب گیر کردن دستگاه و قطع بتنپاشی خواهد شد. روشن است که وضع ضابطهای عمومی برای این مرحله از عمل بتنپاشی خیلی مشکل است. زیرا، این قسمت از کار به مشخصات دستگاه بتنپاشی و میزان مهارت و درجه هماهنگی بین مسئولین بتنپاشی و تغذیه مصالح دارد.
فاصله بهینه و مناسب بیتن لوله بتنپاش (نازل nozzle) و سطح کار حدوداً یک متر است. مقدار ریخت و پاش ، شدیداً تحت تأثیر این فاصله است.
مقدار ریخت و پاش به زاویه لوله پخش نسبت به افق نیز بستگی دارد.
هنگام بتنپاشی، چه از طریق دستی و چه از طریق ربات و دستگاه خودکار، باید لوله بتنپاش در مسیر مشخص بحرکت درآید. اگر این عمل درست انجام نشود، بتنپاشی بصورت یکنواخت و با ضخامت یکسان انجام نخواهد شد. وقتی که از نازل دستی استفاده میکنید، توصیه میشود که بتنپاشی در امتداد حلقههای دایرهای یا بیضی شکلی که رویهم را میپوشانند انجام پذیرد.
هنگامیکه بتنپاشی روی توریهای جوش شده انجام میشود، باید دقت کرد که در پشت سیمها حفره خالی تشکیل نگردد، یک روش برای غلبه بر این کار نزدیکتر کردن لوله پخش به سطح کار میباشد. روش دیگر که خصوصاً وقتی از دستگاه خودکار (ربات) برای بتنپاشی استفاده میشود موفقیتآمیز است، تغییر زاویه لوله پخش نسبت به سطح کار است. این امر از تشکیل حباب بعلت رانده شدن بتن به پشت سیمها جلوگیری میکند.
ضخامت لایه شاتکریت عموماً توسط حجم مصالح مصرف شده و با اضافه کردن ضریب مربوط به ریخت و پاش تعیین میگردد. وقتی که بتنپاشی روی سطوح خیلی نامنظم انجام میشود، تقریباً غیر ممکن است که به یک ضخامت یکنواخت دست یافت و ممکن است لازم باشد شاتکریت بیشتری از آنچه طرح و محاسبه شده مصرف کرد تا مطمئن گردید که تمام سطح سنگ پوشیده شده است. وقتی که تور سیمی جوش شده به سطح سنگ اضافه میشود، میتوان از آن بعنوان شاخص و وسیله اندازهگیری ضخامت شاتکریت استفاده کرد.
همچنین اگر از سنگ دوز در سیستم حائل سازه استفاده شده است میتوان انتهای میلههای سنگدوز را روی سطح کار باقی گذاشت تا از آنها بعنوان شاخص اندازهگیری ضخامت شاتکریت استفاده کرد.
پارهای از طراحان تأکید میکنند که باید میخهای کوتاه فولادی با طول موردنیاز در فواصل مختلف به سطح سنگ متصل گردد تا توسط آنها ضخامت شاتکریت را اندازه گرفت. این کار در عمل، بعلت گرانی اجرای آن و نیز خطراتی که از نصب میخها قبل از اجرای شاتکریت ممکن است حادث شود، بندرت انجام میشود.
در اجرای شاتکریت موارد ذیل میبایست مورد توجه قرار گیرد:
قبل ازاجرای شاتکریت برداشت زمین شناسی و مقایسه با زمین شناسی طرح میبایست انجام گیرد تا در صورت تغییر در ساختار زمین ، اصلاحات لازم روی ترکیب نگهداری اعمال گردد.
سطح سنگ میبایست قبل از اجرای شاتکریت لق گیری و از آلودگیها تمیز شود در مواردی که آب برای ساختار زمین مشکل آفرین نباشد شستشوی سطح حفاری با آب توصیه میشود این عمل علاوه بر تمیز نمودن سطح باعث جلوگیری از جذب آب شاتکریت توسط سنگ و درنتیجه تغییر نسبت آب به سیمان میشود.
اجرای شاتکریت از پائین ترین نقطه شروع و به بالاترین نقطه ختم میگردد این عمل برای جلوگیری از احتمال ترکیب شاتکریت با پس ریز توصیه میشود.
نازل همواره میبایست عمود بر سطح باشد در زوایای غیر عمودی علاوه بر پس ریز بیشتر ، بتن با دانسیته کمتر و کیفیت ضعیف تری حاصل خواهد شد.
نقش شاتکریت در پایدار سازی سنگ:
بتنی که با سرعت بین 20 تا 100 متر بر ثانیه (بستگی به روش و نوع دستگاهها)روی سطح پاشیده میشود داخل ترکها و درزه ها را پرکرده و با مقاومت حدود سه مگاپاسکال به سطح سنگ می چسبد این بتن علاوه بر افزایش مقاومت تودة سنگ ، تشکیل یک آرک بتنی مقاوم و نسبتا باربر را میدهدکه میتواند در مقال بارهای ناشی از ریزش موضعی سنگ جلوگیری نماید.تجارب نشان داده است حتی یک لایه شاتکریت به ضخامت سه سانتیمتر اثرات بسیاری بر روی مقاومت جداره ها بر جای میگذارد که در اثر عملکرد هماهنگ سنگ و شاتکریت میباشد با اینهمه هنوز تمام ابعاد فرآیند اثر شاتکریت بر سنگ به درستی شناخته نشده و موضوع تحقیق و بررسی محققین میباشد.
اجزاء تشکیل دهنده شاتکریت:
• سنگدانه:
سنگدانه های مصرفی در شاتکریت میبایست بر اساس استانداردهای جهانی (معمولا ASTM ) دارای کیفیت مناسب و از نظر دانه بندی در رده بندی تعیین شده باشد تا هدفهای مورد نظر یعنی تراکم مناسب ، جرم مخصوص ، نفوذ ناپذیری و مقاومت فشاری لازم را تامین نماید همچنین دانه بندی پارامتر موثر در تعیین میزان پس ریز میباشد.
در جدول ذیل ترکیب عمومی تر دانه بندی مصالح سنگی مشاهده میشود .
ابعاد سرندها طبق استاندارد آمریکا درصد وزنی عبوری ذرات
4/3 اینچ (19 میلیمتر) 100
2/1 اینچ ( 12.5 میلیمتر) 75 – 95
8/3 اینچ (9.5 میلیمتر) 65 – 87
سرند شماره 4 (75/4 میلیمتر) 50 – 70
سرند شماره 8 (36/2 میلیمتر) 35 – 55
سرند شماره 16 (18/1 میلیمتر) 20 – 40
سرند شماره 30 (60/0 میلیمتر) 10 – 30
سرند شماره 50 (30 /0 میلیمتر) 5 – 20
سرند شماره 100( 15/0 میلیمتر ) 2 – 10
سرند شماره 200 (075/0 میلیمتر) 0 –6
توصیه میشود که حداکثر قطر دانه های سنگی نباید از 3/1 قطر لوله ها و شیلنگهای انتقال در باریکترین قسمتها تجاوز کند.
اگر چه مصالح شکسته که عموما دارای ابعاد مناسبتر و گوشه های تیزتری میباشد موجب چسبندگی و تراکم بهتر است اما مصالح طبیعی به علت گردگوشه بودن قابلیت پمپاژ بهتری داشته و فرسایش قطعات و دستگاهها کاهش می یابد.
• سیمان:
برای ساختن شاتکریت میتوان از انواع مختلف سیمان استفاده نمود اما نوع سیمان باید به گونه ای انتخاب گردد که با شرایط محیط و اهداف تحکیم سازگار باشد.
آب:
آبی که برای ساختن شاتکریت مورد استفاده قرار میگیرد میبایست استانداردها و مشخصات آب آشامیدنی را دارا باشد .
نسبت آب به سیمان نیز در مقاومت شاتکریت همانند بتن نقش بسیار مهمی را به عهده دارد نسبت بهینه در شاتکریت خشک بین 3/ تا 5/ و در شاتکریت تر بین 4/ تا 6/ توصیه شده است.
• زودگیر کننده ها:
استفا ده از زودگیر کننده ها به منظور بالابردن مقاومت اولیة شاتکریت جهت پایداری ساختارهای سسست زمین و حفاظت از کارگران و حتی کاهش پس ریز شاتکریت رایج گردید .
از جمله زودگیرکننده های متداول در شاتکریت کلرید کلسیم ، کربنات سدیم ، آلومینات سدیم و هیدروکسید کلسیم میباشد که بر اساس توصیه های شرکت سازنده معمولا 2 تا 6 درصد وزن سیمان مصرفی میباشد بدیهی است که با توجه به اثر منفی زودگیر کننده ها بر مقاومت دراز مدت شاتکریت ، استفادة کمتر و محدود این نوع مواد توصیه میشود.
از دیگر موارد استفاده از زودگیر کننده در تونلهای در معرض نفوذ آب میباشد به عنوان مثال در تونل زهکشی شهر مکزیکو سیتی هنگامی که جریان اب حدود 3400 لیتر در دقیقه از جداره ها وارد تونل میشدبا استفاده از شاتکریت و مقدار مناسب زودگیر کننده و نصب لوله های زهکش در داخل شاتکریت مشکل به طور کامل حل شد.
از خواص مثبت زود گیر کننده ها میتوان به امکان اجرای شاتکریت در ضخامتهای بالاتر در یک مرحله اشاره کرد.
به هر حال باتوجه به امکان ناسازگاری این نوع افزودنی با بعضی از انواع سیمان ، توصیه میشود قبل از استفاده اجرایی ، حتما نمونه های آزمایشگاهی تهیه و مورد آزمایش قرار گیرند.
بررسی ها نشان داده است که با استفاده از زودگیر کننده ها ، گیرش اولیة سیمان پس از 3 دقیقه و گیرش نهایی پس از 12 دقیقه حاصل شده است که این مدت زمان میتواند در مواقع حساس بسییار کارساز باشد.
• ترکیب مواد تشکیل دهنده:
اگر چه ترکیب اجزای شاتکریت ، در مورد هر پروژه باید به عنوان یک مسئله جدید بررسی و بهترین ترکیب انتخاب گردد اما ترکیب وزنی متوسط شاتکریت های معمولی را میتوان به شرح زیر به عنوان یک معیار اولیه در نظر گرفت:
سیمان: 15 تا 20 درصد
سنگدانه های درشت : 30 تا 40 درصد
ماسه : 40 تا 50 درصد
نسبت آب به سیمان : 3/ تا 6/ بسته به نوع شاتکریت تر یا خشک
واضح است که ترکیبات مختلف مصالح ، مشخصات نهایی متفاوت را به دست خواهد داد .
روشهای مسلح کردن شاتکریت :
شاتکریت نیز همانند بتن دارای مقاومت کششی بسیار پائین میباشد بنابراین در محلهایی که از شاتکریت در نگهداریهای موقت بلند مدت یا با ضخامت بالاتر از 7 سانتیمتر و یا در نگهداریهای دائم استفاده میشود شاتکریت را به وسیلة مش فولادی مسلح میکنند. (امروزه مسلح کردن با الیاف نیز مرسوم میباشد که در ادامه مورد بحث قرار خواهد گرفت )
انواع توری فولادی مورد استفاده جهت تسلیح شاتکریت عبارتند از:
توری فولادی با سیم های جوش شده (WWF)
توری فولادی با سیم های بافته شده (CLW)
هر چند که مش با سیمهای بافته شده دارای انعطاف و مقاومت بیشتری نسبت به نوع دیگر مش دارد اما مشکلات اجرایی ، پس ریز بیشتر شاتکریت روی آن و اجرای مشکل شاتکریت باعث شده است از این نوع شبکه های فولادی کمتر استفاده گردد.قطر میلگرد مورد استفاده در مش ها عموما بین 3 تا 10 میلیمتر و اندازة چشمه ها معمولا بین 5 تا 15 سانتیمترمیباشد اندازة چشمه ها و قطر میلگردها و نوع فولاد مورد استفاده مستقیما بر روی انعطاف پذیری شبکه های فولادی موثر میباشند .
- شکل ، شبکه فلزی مش را نشان می دهد که بسیار محکم و انعطاف پذیر است ، اما برای کاربری در شاتکریت مناسب نمی باشد به این دلیل که وارد کردن شاتکریت به داخل روزنه های مش بسیار دشوار و وقت گیر است .
شکل : شبکه سیمی مش را که بطور محکم با سطح صخره اتصال داده شده است را نشان می دهد ، که برای تقویت و مسلح کردن شاتکریت بسیار عالی می باشد .
بتن تقویت شده با الیاف (FRC) دارای سیمان پرتلند استاندارد و الیاف کوتاه است، این الیاف باعث کاهش ترک خوردگی و افزایش شکل پذیری شده و گاهی حتی جایگزین میله های فلزی می شود.
مزایای بتن الیافی
- مقاومت در مقابل تورق، سایش و هوازدگی سطح ؛
- مقاومت زیاد در مقابل تنش های خستگی؛
- مقاومت بسیار عالی در مقابل ضربه؛
- قابلیت کششی عالی (ظرفیت زیاد تغییر شکل نسبی)؛
- قابلیت باربری زیاد بعد از ترک خوردگی؛
- مقاومت کششی، خمشی و برشی زیاد؛
- طاقت خیلی زیاد
خصوصیات مکانیکی ترکیبات سیمانی مسلح به الیاف ترکیبات سیمانی مسلح به الیاف فولادی
الیاف فولادی متداولترین نوع الیاف برای تقویت بتن و ماترس های سیمانی اند هر چند استفاده از این الیاف می تواند موجب بهبود مقاومت کششی و خمشی گردد. تاثیر عمده استفاده از این افزایش در شکل پذیری و شکست ترکیبات سیمانی است .
تاثیر الیاف فولادی روی مشخصات مکانیکی ماتریسهای سیمانی نظیر مقاومت فشاری، کششی، خمشی، وزن مخصوص، مقاومت سایشی، دوام دربرابر ذوب و انجماد در ذیل تشریح شده است.
مقاومت فشاری :
اثر مهم استفاده از الیاف فولادی، افزایش شکل پذیری بتن است. استفاده از الیاف موجب افزایش کرنش متناظر با تنش حداکثر می باشد.
افزایش مقاومت فشاری بتن بر اثر استفاده از الیاف فولادی به ندرت از 25 درصد بیشتر می گردد. درصد استفاده از الیاف فولادی قلابدار در بتن ، معمولا kg/m260 (75/0 درصد حجمی) استو در این درصد استفاده تاثیر الیاف فولادی بر مقاومت فشاری بسیار کم بوده و توان از آن صرفنظر نمود. اثر مهم استفاده از الیاف فولادی، افزایش شکل پذیری بتن است. استفاده از الیاف موجب افزایش کرنش متناظر با تنش حداکثر می باشد. همچنین شیب منحنی بار تغییر شکل بعد از رسیدن به حداکثر بار بشدت کاهش می یابدو قابلیت تحمل بار بعد از بار حداکثر، افزایش پیدا میکند.
مقاومت کششی :
مقاومت کششی قطات بتنی، معمولا یا توسط کشش مستقیم قطعات و یا به روش غیرمستقیم (شکافت نمونه) انجام می پذیرد.
در درصدهای استفاده معمولی که کمتر از 2 درصد می باشد الیاف تاثیری روی مقامت کششی حداکثر بتن ندارند. البته با افزایش چسبندگی الیاف به ماتریس (بطور مثال برای استفاده از میکروسیلیس) شکل تخریب نمونه از حالت بیرون کشیدگی الیاف به سمت گسیختگی الیاف میل کرده و در نتیجه افزایش در مقاومت کششی حاصل می گردد.
مقاومت کششی قطعات بتنی، معمولا یا توسط کشش مستقیم قطعات و یا به روش غیرمستیم (شکافت نمونه) انجام میپذیرد. در درصدهای استفاده معمولی که کمتر از 2 درصد می باشد الیاف تاثیری روی مقاومت کششی حداکثر بتن ندارند.
شایان توجه است که استفاده از الیاف فولادی عمدتا شکل پذیری ترکیب را در کشش افزایش میدهد.
با توجه به اینکه بتن، در کشش ضعیف است چنانچه الیاف فولادی به طور پیوسته و در جهت اعمال تنشهای کششی قرار گیرند در حدود 133 درصد مقاومت کششی بتن را می افزاید و این در صورتی است که الیاف بتنی کاملا اتفاقی وبه صورت رندم در بتن قرار می گیرد و در این حالت مقاومت کششی حدود 50 درصد بهبود می یابد. البته مقدار دقیق افزایش مقاومت به شکل، نوع، اندازه و سایرمشخصات الیاف بستگی دارد .
رفتار بتن حاوی الیاف در خمش، معیار عمده ارزیابی عملکرد این نوع بتنها می باشد. زیرا برای بیشتر کاربردهای عملی ترکیب تحت خمش قرار میگیرد.
استفاده از الیاف تاثیر بسیار قابل توجهی در افزایش طاقت خمشی بتن دارد.
به منظور بررسی رفتار بتن الیافی در خمش عموما از روش آزمایش ASTMC1018که طی ان منشورهای به ابعاد 350*100*100 میلیمتر تحت بار 2 نقطهای قرار میگیرند، استفاده میشود.
علاوه بر تنش حداکثر بدست آمده رفتار نمونه بعد از ترک و ارزیابی شکل پذیری آن مدنظر است که کل پذیری را با پارامتر ضریب طاقت (TI:Toughnes Index) نشان میدهن.
ضریب طاقت برابر است با مساحت زیر منحنی بار تغییر شکل برای یک تغییر شکل موردنظر تقسیم بر مساحت زیر منحنی بار تغییر شکل متناظر با اولین ترک (بخش خطی منحنی بار تغییرشکل)
مقاومت دینامیکی بتن الیافی
الیاف فولادی اثر قابل توجهی در مقاومت دینامیکی بتن دارد به طوریکه 10 تا 5 برابر بهبود در مقاومت دینامیکی خواهیم داشت.
نتیجه گیری :
با افزایش الیاف بر بتن با مقاومت بالا، مقاومت فشاری اندکی تغییر میکند، با توجه به گرانی الیاف ملاحظه می شود که استفاده از الیاف فقط برای افزایش مقاومت فشاری روش مناسبی نیست.
مقاومت کششی بتن درصورت استفاده از الیاف، بعد از ترک خوردن افزایش می یابد اما این افزایش نمی تواند با افزایشی که آرماتوربندی معمولی ایجاد میکند، مقایسه شود.
مقاومت کششی بتن در صورت استفاده از الیاف بعد از ترک خوردن افزایش می یابد. اما این افزایش نمی تواند با افزایشی که آرماتوربندی معمولی ایجاد میکند، مقایسه شود.
افزودن الیاف باعث افزایش قابل ملاحظهای در انرژی شکست و چقرمگی نمونهها شده و رفتار بتن را بسیار نرمتر می کند.
چقرمگی مخصوص کششی و فشاری نسبت به نمونه بدون الیاف افزایش می یابد.
افزایش الیاف باعث کاهش نفوذپذیری نمونههای ترک خورده می شود. تاثیر این الیاف در ترکهای بزرگتر از 100 میکرون تائیدشده است.
با توجه به نیاز کشور در زمینه های راه، باندهای فرودگاه ایجاد سالنهای ورزشی لوله های بتنی ، جدارهای نسوز (صنایع پتروشیمی ، ذوب آهن، کارخانه های سیمان) استفاده از بتن های الیافی و ایجاد کارخانه های تولید بتنهای الیافی پیش ساخته کمک شایانی در اقتصاد کشور دارد بر هم زمینه های ایجاد اشتغال را فراهم خواهد کرد.
الیاف فولادی تولید داخل کشور از نظربهبود مقاومت استاتیکی بتن عملکردی مشابه الیاف خارجی دارد.
الیاف فولادی تولید داخل کشور از نظر بهبود طاقت و انعطاف پذیری بتن عملکردی مشابه الیاف خارجی دارد.
الیاف فولادی تولید داخل کشور نقش مهم و موثری در کنترل عرض ترکهای کششی در دال مهارشده، از خود نشان میدهد و با توجه به اینکه عمق ترک تابعی از عرض آنهاست میتوان نتیجه گرفت عمق ترک کاهش می یابد.
الیاف فولادی تولید داخل کشور نقش مهمی و موثر در کنترل طول ترکهای کششی در دال مهار شده از خود نشان میدهد.
نسبت ظاهری برابر 50 در الیاف داخلی باید رعایت گردد ولی برای کاکش هزینه می توان طول و قطر را افزایش دا. مثلا در روسازیها طول mm40 و قطر mm8/0 توصیه می گردد.
الیاف فولادی تولید داخل کشور kg78 برابر با 4/94kg آرماتور در روسازی بتنی و دالهای مهار شده عمل می نماید.
الیاف فولادی تولید داخل کشور نقش مهم و موثری در کنترل عرض ترکهای کششی در دال مهار شده از خود نشان میدهد و با توجه به اینکه عمق ترک تابعی از عرض آنهاست می توان نتیجه گرفت عمق ترک کاهش می یابد.
با توجه به طرح درصد حجمی الیاف 5/1-75/0 درصد توصیه میشود چون بیش از 5/1 درصد مقرون به صرفه نبوده و روی یکنواختی و همگنی به صرفه نبوده و روی یکنواختی و همگنی به علت درگیری در بتن اثر منفی دارد و کمتر از 75/0 درصد نقشی در کنترل ترکهای کششی نخواهد داشت.
در نهایت با بررسی خصوصیات ماتریسهای سیمانی با یک سوال و جواب این موضوع را به پایان می رسانیم. ایا استفاده از تکنولوژی بتن الیافی اقتصادی است باید گفت که استفاده از بتن الیافی در همه موارد از بتن سنتی به صرفه تر نمی باشد، اما با توجه به پژوهش های انجام یافته در جاهایی که سرعت اجرای بالا مدنظر باشد و یا نیاز به پاشیدن بتن (شات- کرت) روی سطحی است که شبکه بندی سنتی مشکل و زمان بر بوده و یا جوا گوی کار نیست، هزینه استفاده از بتن الیافی نسبت به مشابه سنتی خود، کمتر می باشد،علاوه بر این سادگی و سرعت عمل بالاتر موجود در تکنولوژی بتن الیافی از مزیتهای آن می باشد به طوریکه برای تعمیر باند یک فرودگاه،جمعی از متخصصین بعد از ماهها بررسی روش بتن الیافی را پیشنهاد کردند و مدت پروژه را یک ماه تخمین زدند که با بهره جستن از روش سنتی تخمین مدت پروژه سه ماه بود.
اگر دیده می شودکه در کشورهایی همچون ترکیه، به کارگیری بتن الیافی بجای روشهای سنتی مقرون بصرفه تر از کشور ما است ریشه های آن در سرمایه گذاری و تلاش سازمان یافته جهت اقتصادی نمودن استفاده از این تکنولوژی است.
اگردیده می شود که در کشورهایی همچون ترکیه به کارگیری بتن الیافی بجای روشهای سنتی مقرون بصرفه تر از کشور ما است . ریشه های آن در سرمایه گذاری پرهیز کنی. خواهیم دید که تکنولوژی سنتی در غیاب بهره گیری از فناوری نوین رقم بسیار بالایی از سرمایه های ما را به هدر خواهد داد. بطور مثال ریزدانههای تولید شده در کشور ما که به روشهای قدیم غیراستاندارد تولید میشوند، باعث افزایش درصد سیمان بکار رفته می شود.
با توجه به این مقدمات ، به موضوع مورد بحث در مورد شاتکریت الیافی می پردازیم .
شاتکریت الیافی:
کلیات:
یکی از موارد استفاده مهم و زیاد برای الیاف فولادی در سرتاسر جهان شاتکریت الیافی است. شاتکریت مواد استفاده شدهای برای نگهداری صخرهها و سنگها در بسیاری از جاها در طول تاریخ بوده است.
در ابتدا شاتکریت بدون هیچگونه تقویت در وضعیتهایی که صخرهها از جنس خوب بودند استفاده میشد و نیز در بیشتر مواردی که صخرهها مشکلساز بود از شاتکریت ترکیبی با تقویتکنندههایی با شبکه توری استفاده میشد ـ امروزه امکانپذیر است که الیاف فولادی جایگزین این شبکههای توری شوند. این الیاف فولادی با شاتکریت متصل شده به صورت تقویت با هم کار میکنند تا در بعضی جاها و در بعضی از زمانها قرار داده شود. نصب و قرار دادن این شبکههای مشی فولادی ـ سیمی روی سطوح ناهموار صخرهها کار سخت، بسیار گران و در بعضی موارد اتصال آن با ریسک زیادی همراه است. همچنین در تعمیرات نصب تقویتهای عادی پر زحمت است و اغلب لایههای پوششی ضخامت زیادی را نیز دارا میباشد. این گونه بود که در سال 1970، اولین تجربه استفاده از شاتکریت الیافی حاصل شد و در چند سال بعد علاقهمندی به استفاده از آن بیشتر شد تا جایی که برای تبیت شیبها، معادن و در وضعیتهای تعمیرات پر زحمت مورد استفاده قرار میگرفت. با توجه به این تحقیقات روی شاتکریت الیافی نشان داد که باربری الیاف وابسته به طول الیاف و نیز کوچکی قطر و نسبت ضرائب بین آنهاست.
تحقیقات بعدی نشان داد که استفاده از الیافهای قلاب شده با یک نسبتهادی مساوی به طور قابل ملاحظهای از لحاظ مشخصات استحکام و دوام نسبت به الیافهای عادی بیشتر خواهد بود.
بعد از این شاتکریت الیافی استفادههای موفقیتآمیز و گسترده در پوششهای تونل، تثبیت و استحکام زمینهای شیبدار آب گذرها، مجاری فاضلاب، سدها و کانالها و وشش استخرهای شنا و مخازن داشته است.
یکی از موارد استفاده اصلی شاتکریت الیافی تعمیر و نوسازی سازههای دریایی، بزرگراهها، راهآهن و دیگر ساختارها میباشد. با وجود این تنها با یک تحقیق محدود و فعال در مورد اساس شاتکریت الیافی باعث گسترش استفاده فراوان آن میشود.
یکی از معایب شاتکریت معمولی مقاومت کششی پایین آن است و لذا مشاهده ترکهای زیاد و متعدد در شاتکریت در اثر حرکت توده سنگ پس از گرفتن شاتکریت غیر معمول و دور از انتظار نیست. قرار دادن تور سیمی جوش شده در شاتکریت همانطور که در صفحات قبل بحث شد، میتواند بر این مسئله غلبه نماید، لیکن نصب تور سیمی وقتگیر است و بنابراین گران تمام میشود. فکر استفاده از رشتههای فولادی که مستقیماً با شاتکریت مخلوط شده و اجرا شود، توجه زیادی را به خود جلب نموده و تحقیقات زیادی در این زمینه طی دهه گذشته انجام شده است.
در بیشتر تحقیقات و کارهای ازمایشگاهی اخیر، رشتههای فولادی بطول 25 میلیمتر و قطر 25/0 میلیمتر و با نسبت 3 تا 6 درصد وزنی به سیمان و مصالح سنگی اضافه گردیده است. بررسیها نشان میدهد که استفاده از فایبر بیش از این درصد، آمیختن آن با شاتکریت و پاشیدن شاتکریت را با مشکل روبرو میسازد. اشکالات ناشی از کلاف و درهم پیچیده شدن رشتهها و ریخت و پاش بتن تا 60% گزارش شده است (مرجع).
تحقیقات بیشتر و اخیری که توسط سندل (288 ـ Sandell) انجام شده نشان میدهد که مخلوط رشتهها با بتن در دهانه لوله پخش، اتلاف آنها را تا حدود 15% کاهش داده و مشکلات مربوط به در هم پیچیده شدن رشته را نیز کم میکند. سندل مقاومت 28 روزه شاتکریت مسلح با رشتههای فولادی را Mpa 8 گزارش میکند که در مقایسه با شاتکریت غیرمسلح با مقاومت Mpa 5 ـ 2 قابل ملاحظه است.
نه تنها مقاومت کششی شاتکریت مسلح از شاتکریت غیر مسلح بیشتر است، بلکه حتی اگر تنش وارده از حد مقاومت نهایی شاتکریت تجاوز نماید، رشتههای فولادی از ظرفیت قابل ملاحظهای برای نگهداری و حفظ و یکپارچگی شاتکریت برخوردار است. این بدان معنی است که شاتکریت در محل خود خواهد ایستاد و نقشی مفید بعنوان حائل علی رغم شکستگی ایفا خواهد کرد.
الیاف فولادی در برابر مش (شبکه توری)
هرچند که هردو تقویت شاتکریت با الیاف فولادی و تقویت شاتکریت با مش به نظر میآید که میتوانند در برابر سرعت حداکثر ذرات مقاومت کنند، اما یک تفاوت بسیار مهم در رفتار این دو مواد در منطقه نزدیک منطقه خروجی از دستگاه وجود دارد، جایی که باقیمانده شاتکریت در چندین منطقه به شکاف آن وجود دارد. از لحاظ کار این دو سیستم هنگامیکه چندین شکاف بزرگ در حالت تقویت الیاف مشها با هم مقایسه میشود ـ خطراتی که در شاتکریت تقویتی با الیاف فولادی بسیار کمتر و ایمنتر است در حالتی که عرض شکاف از 3 تا 5 میلیمتر افزایش مییابد. الیاف فولادی میتوانند خارج از شاتکریت را نیز بپوشانند بدون اینکه تقویت کمتر شود اما مش با میلههای کشیده شده سرد ممکن است خیلی شکننده باشد. یکی از مزایای شاتکریت الیافی این است که میتواند از خطوط تراز سنگ صخره را نیز کاملاً پوشش دهد ـ با توجه به شکلبندی شاتکریت تقویتی با مش اغلب نیاز به پوشش 30 تا 50 میلیمتری دارد تا خوب همه فضای خالی پشت مش توسط شاتکریت پرشود ـ نیازهای اضافی اخیر برای شاتکریت در حالت تقویت با مش بیشتر از اینهاست و اغلب ممکن است اتفاق بیفتد که بعضی از مشها غیر پوشش توسط شاتکریت باقی بمانند.
مزیت دیگر شاتکریت الیافی این است که شاتکریت تقویتی باشد برای اینکه در دیوار تونل مشها ثابت بمانند و رعایت شود کار بسیار مشکل ساز ـ زمان بر و پر هزینه و بسیار در بعضی موارد دارای ریسک است ـ گذشته از این غیرممکن است که تقویت کردن شاتکریت با الیاف گسیختگی ناشی از برش را نسبت به تقویتهای معمولی تقویت میکند.
مقایسه اقتصادی و فنی استفاده از شاتکریت الیاف و شاتکریتمسلح با مش در طرح کارون سه
در این پروژه ضخامت شاتکریت مسلح به مش فولادی مورد نیاز 13 سانتیمتر طرح گردیده بود که با تغییر به شاتکریت الیافی به 10 سانتیمتر ضخامت کاهش یافت الیاف فولادی مورد استفاده از نوع Dramix Zp30/50 و به میزان 40 کیلوگرم در متر مکعب بود این تونل یک راه سه خطه به طول 2 کیلومتر و با مقطع نعل اسبی به عرض 13.79 متر و به ارتفاع 10.64 متر بود که در نهایت استفاده از شاتکریت مسلح به الیاف فولادی باعث 25 درصد صرفه جویی در هزینه ها گردید.
در این پروژه 64 درصد در زمان هر سیکل پیشروی و 30 درصد در حجم شاتکریت به علت استفاده از الیاف فولادی صرفه جویی گردید.
1- Steal Fiber Reinforcement Shotcrete
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 mm
تغییر شکل
منحنی فشار – تغییر شکل برای دو نوع شاتکریت مسلح به الیاف و توری فولادی
شاتکریت مسلح به توری فولادی
شاتکریت مسلح به الیاف فولادی
تغییر شکل (mm)
منحنی فشار – تغییر شکل کمپن (Compen) برای شاتکریت ساده و مسلح به الیاف فولادی
کاربردهای شاتکریت الیافی
مواد استعمال شاتکریت تقویتی با الیاف در :
تعمیر و مرمت شیب صخرهها، معادن، تونلها، سدها، نیروگاهها، پلهای قوسی، پوشش نازک روی ساختارهای کتیبهای شکل، سنگ غارهای زیرزمینی، مخازن نفت، بدنه کشتی، تثبیت ریزش خاک کوه کنار جاده، تعمیر سطوح ترک خورده بتن استفاده میشود.
1) تثبیت شیب دامنهها
یکی از کاربردهای وسیع شاتکریت سلح با الیاف در ژانویه 1974 میلادی در طول رودخانه مارپیچی در ایالت واشنگتن که سد کوچکی نزدیک رودخانه بود انجام شد. شاتکریت برای پایا ساختن یک قسمت خراب شده مربوط به شیب صخرة بالای را، آهن (Camas prairie) استفاده شد که کار شامل سنجش، نصب کردن راک بلتها و به کارگیری شاتکریت با حداقل ضخامت 5/2 اینچ ( 63 میلیمتری) میشد. سطح درگیر شده در حدود 1550 فوت ( 460 متر) طول و ارتفاع متغیر از 15 تا 45 فوت ( 5 تا 14 متر) و کل سطح هم (6900 یارد مربع (5800 مترمربع) و یک پروژه بزرگ دیگر در پالایشگاه نفت در سوئدانجام شد که در ساحل غربی سوئد بود. در حدود 5380 یارد مربع (4500 مترمربع) از سطح صخره تثبیت گردید.
ـ کاربردهای زیرزمینی منتخب
در دسامبر 1972 شاتکریت الیافی مسیری به طول 40 فوت (12 متر) در راهرو تونل اکتشافی معدن و در پایه کناری سد Rivie در Idaho استفاده شد. ضخامت 3 اینچ (77 میلی متر) بود و مقاومت خمشی 34 روز مربوط به قطعه تیرها 910 پوند بر اینچ مربع (3/6 مگاپاسکال) بود. (روش آزمایش ASTM C78)
- د ستاوردهای جدید :
تقویت شاتکریت با تقویت الیاف فولادی میکروسیلیس
پیشرفتهای زیادی در تکنولوژی شاتکریت در سالهای اخیر بوده است و تا از پراهمیتترین استفاده از بخار سیلیس که در مخلوط ملاط سیمانی وارد شده و الیاف فولادی نیز استفاده میشود. بخار سیلیس یا میکروسیلیس یک محصول فرعی از صنعت فلز فراسیلیکون یک محصول فرعی از صنعت فلز فراسیلیکون است و یک پوزولان بسیار خوب است. پوزولانها مواد سیمانی هستند که در طول آبدهی سیمان با هیدروکسید کلسیم واکنش میدهد. بخار سیلیس بمقدار زیاد در حدود 8 تا 13 درصد وزن سیمان اضافه شده و شاتکریت موجود دارای مقاومت فشاری دو یا سه برابر مخلوطهای شاتکریت عادی است. این شاتکریت به شدت محکم، غیرقابل نفوذ و با دوام و پایدار است. مزایای دیگر این شاتکریت شامل؛ کاهش خاصیت ارتجاعی، بهبود مقاومت خمشی، بهبود پیوستگی توده سنگ، قابلیت نگهداری لایههایی تا حدود 200 میلیمتر ضخیم بعلت وجود چسبندگی شاتکریت، هرچند، در موقعی که از شاتکریت تراستفاده میشود این چسبندگی کارائی بتن را کاهش میدهد که از مواد نرم کننده و افزودنیهایی برای بازسازی این کارائی بتن استفاده میشود.
شکل 4 ـ 15 : انواع الیاف موجود در بازار های آمریکا (اعداد بر حسب mm می باشند )- (1992 )
ـ شاتکریت الیافی در سال 1970 مطرح گردید و بعد از آن برداشت متداول در همه جهان نسبت به آن تغییر کرد و جایگزین شاتکریت تقویتی با شبکههای مش (شبکه فلزی) گردید.
نقش اصلی که تقویت در شاتکریت بازی میکند این است که مواد ترد و شکننده را به قابلیت کشش ( قابلیت تورق) میرساند.
در سال 1993 نتایجی از یک مطالعه نسبتاً وسیع در بین تمام الیاف در شکل 4 ـ 15 نمایش داده شده که نمونههایی از شاتکریت مسلح است و سپس دامنه این آزمایشها مورد مطالعه قرار گرفته. نمونههایی از شاتکریت عادی و مسلح با الیاف فولادی سیلیکافوم توسط شوت کردن و پرتاب کردن روی سطوح قائم ساخته میشود که در دو حالت شاتکریت خشک و تر است. همه نمونههای تقویت شده با الیاف مقدار معینی الیاف فولادی به صورت یکسان در بردارند ( 600 کیلوگرم بر مترمکعب) مطابق جدول 1 ـ 15. همه نمونهها تحت شرائط رطوبت نسبی کنترل شده خیسانده شده و همه نمونهها 7 روز بعد از پرتاب کردن آزمایش میشوند.
جدول 1 ـ 15 : مخلوط طراحی شده شاتکریت با silica fume مسلح با الیاف
این آزمایش نشان داد که افزایش سیلیکافوم یا بخار سیلیس به الیاف در شاتکریت باعث افزایش هر دو مقاومت فشاری و مقاومت خمشی تا حدود 20 درصد در شاتکریت سخت شده شود ـ افزایش قابل توجه در شکلپذیری (قابلیت کشش) نیز در همه آزمایشها و نمونههای از الیاف تقویتی فراهم میآید که با نمونههای عادی مقایسه میشود. Kompen در سال 1989 آزمایشهای خمش روی دالهایی از شاتکریت غیرمسلح و شاتکریت مسلح با الیاف فولادی (Ova mix) انجام داد در شکل 5 ـ 15 نشان داده شده است.
شکل 5 ـ 15 : الیاف فولادی "DRAMIX " در آزمایش های خمشی روی دالها
توسط ) Kompen1989 )
شاتکریت تاب فشردگی غیر محدودی دارد که از آزمایش روی نمونههای مکعبی به میزان 50 مگاپاسکال را تعیین میشود. نتایج این آزمایشها در شکل 6 ـ 15 آورده شده است. ماکسیم مقاومت و استحکام این دالها به ترتیب برای یک صد از حجم الیاف تقریباً 85 درصدو برای 5/1 درصد حجم الیاف تقریباً 185 درصد افزایش نشان میدهد.
شکل 6 ـ 15 : منحنی های تاب خمشی برای شاتکریت مسلح و غیر مسلح ( بعد از –Kompen 1989)
قابلیت کشش دالهای تقویت شده با الیاف نیز به ترتیب برای 1 درصد از حجم الیاف تقریباً 20 برابر و برای 5/1 درصد از حجم الیاف تقریباً 30 برابر بیشتر شده است. الیاف فولادی در شاتکریت استفاده میشوند تا شکلپذیری، سختی، مقاومت در برابر ضربه را افزایش دهد و انتشار ترک را کاهش دهد. الیاف مقدار 1 تا 2 درصد از حجم شاتکریت را در بر میگیرند. الیاف اثر کمی بر مقاومت فشاری دارند و تنها میزان کمی مقاومت خمشی را افزایش میدهند. آنها ظرفیت باربری را بعد از ترک خوردن بخشی گاهاً و یا پیوسته بهبود میبخشند.
ـ الیاف فولادی با چندین روش تولید میشود ـ الیاف مفتولی سیمی که از سیم ممتد پوک که پیوسته بریده و جدا میشوند تولید میشود. الیاف فولادی تحت که از ورق فولادی بریده یا شکافته میشود یا توسط فشردگی سیم تولید میشود.
ـ الیاف پلی پروپیلن:
الیافی که در شاتکریت استفاده میشوند طول آنها از 5/0 تا 5/2 اینچ است. به طور معمول 1 تا 2 پوند از الیاف پلی پروپیلن در هر یارد مکعب از شاتکریت استفاده میشود. مزیت عمده این الیاف این است که انبساط و انقباض بتن ناشی از ترک را کنترل میکند. اخیراً این الیاف در حدود 10 پوند در یاد مکعب استفاده شده با موفقیت در مورد سختی بالا جوابگو بود. هنگامی که الیاف پلی پروپیلن استفاده شد خطر خاصیت ارتجاعی نیز کمتر شد. بیشترین طول مشخص شده متداول برای الیاف پلی پروپیلن 5/1 اینچ است. هرچند که الیاف بلندتر نیز مشکلی ندارند.
ـ الیاف شیشه
الیاف شیشهای از فلز زیرکونیم قلیایی با مقاومت که شیشه AR است ساخته میشوند. در الیاف شیشهای برای تقویت از پشم شیشه استفاده میشود که در این حالت از ملاط سیمان پرتلند نباید استفاده شود ـ هنگامی که شیشهای کوچکتر از 0002/0 اینچ میشوند آنها معمولاً با هم اتصال داده میشود. در داخل اعضایی که قطر آنها 0005/0 تا 05/0 اینچ است بر طول الیاف به طور نمونه 1 تا 2 اینچ است.
ـ مقدار الیاف فولادی:
طول الیاف فولادی در شاتکریت به طور نمونه 1 اینچ و اما اغلب در حد فاصل تا 5/1 اینچ است. الیاف باید حداقل اینچ بیشتر از مقدار قطر بزرگترین اندازه مصالح دانهای باشد. الیاف کوتاهتر به راحتی داخل سیستم پمپ میشوند. هرچند برای کارائی معادل نیاز خواهیم داشت ـ نسبت الیاف داخل شاتکریت بین 5/0 تا 2 درصد ازحجم است.
ـ روش جدید استفاده از الیاف فولادی دوبل به صورت قلابی (لنگر ی شکل)
چکیده مطلب:
تغییر شکلپذیری بالا و معین شاتکریت از الزاماتی است که درتعمیر، نوسازی، تثبیت شیبها، نگهداری زمین و صخرهها و نیز کاربردهای دیگر باید رعایت شود که در این صورت از الیاف فولادی در شاتکریت استفاده میشود که روز به ر
