– مقدمه
اولين بار شاتكريت يا گانايت در سال 1909 ميلادي در آمريكا توسط دستگاهي به نام تفنگ سيمان مورد استفاده قرار گرفت و سپس در سال 1914 براي اولين بار در يك معدن در ايالات متحده استفاده شد از آن پس، اين سيستم براي پوشش سطوح سنگها و حفاظت آنها از هوازدگي مورد استفاده واقع گرديد.

تركيب شاتكريت مشابه بتن معمولي (سيمان ، سنگدانه و آب ) ميباشد با اين تفاوت كه دانه بندي سنگدانه ها بسته به محدوديت ماشين آلات و دستگاههاي موجود ميباشد.
( حداكثر قطر سنگدانه ها حدود 30 ميليمتر )
در حقيقت شاتكريت بتني است كه با استفاده از هواي فشرده روي سطوح مورد نظر پاشيده و با نفوذ در تركها و درزه ها باعث استحكام مناسب سطوح ميگردد.

برای دانلود و توضیحات بیشتر به ادامه مطلب مراجعه نمائید…

بخشی از مطالب:
امروزه شاتكريت كاربردهاي فراواني يافته و سالانه در جهان بالغ بر ده ميليون متر مكعب شاتكريت مورد استفاده واقع ميگردد بيشترين كاربرد شاتكريت در فضاهاي زير زميني و جهت پايدار سازي سنگها ميباشد شاتكريت به منظور مشابه در حفاريهاي روباز نيز استفاده ميگردد حتي درمواردي، شاتكريت در سازه هاي باربر مانند ديوارها ، سقف ها ، گنبدها و گاهي براي پوشش سازه هاي هيدروليكي ، سازه هاي دريايي ، پوششهاي ضد خوردگي و ضد آتش نيز مورد استفاده قرار ميگيرد..

پيشرفتهاي عظيمي كه در شاتكريت به عنوان يك روش نگهداري رخ داده است شاتكريت را به يك ابزار مهم و لازم در كارهاي بزرگ زير زميني تبديل نموده است و پروژه هايي كه قبلا اجراي آنها غير ممكن يا خيلي سخت و خطرناك بود را قابل اجرا نموده است.
در ايران براي اولين بار شاتكريت در دهة 1930 ميلادي توسط پروفسور رابسويچ اتريشي كه مشغول تحقيق جهت ابداع يك روش جديد تونل زني (NATM)بود در جريان ساخت راه آهن سراسري مورد استفاده واقع گرديد اما كاربرد وسيع و گستردة آن از اواخر دهة 60 هجري همزمان با شروع جدي اجراي پروژه هاي عمراني در ايران آغاز گرديد.

 

انواع شاتكريت به لحاظ روش اجراء :
2-1- شاتكريت خشك :
در اين روش سنگدانه ها با سيمان تركيب شده (حداكثر مقدار آب در تركيب اوليه حدود 5 % ميباشد كه به منظور جلوگيري از ايجاد گرد و غبار با مصالح تركيب ميشود) و به وسيلة دستگاهي موسوم به پمپ شاتكريت توسط هواي فشرده به داخل لوله هاي لاستيكي پمپ شده و از طريق افشانه به سطح مورد نظر پاشيده ميشود آب مورد نياز مخلوط در افشانه ( نازل ) با فشار حدود 10 تا 15 بار به مخلوط اضافه ميگردد.
امروزه روش خشك با استفاده از تجارب علمي و روش ها و ماشين آلات جديد به حد قابل قبولي از كيفيت و اقتصاد رسيده است اين روش كه از ابتداي ابداع شاتكريت مرسوم بوده است با توجه به دستگاههاي اجرايي كوچك و عدم نياز به تراك ميكسر و ماشينهاي حمل بتن انتظار ميرود در آينده نيز نقش اساسي را در تحكيمات حفاريها به عهده داشته باشد در اين روش انتقال مصالح و نگهداري مصالح خشك به صورت طولاني مدت امكانپذير بوده و امكان پمپ كردن مصالح از محل دستگاه تا ارتفاع 100 متر و طول 300 متر وجود دارد اين فواصل تقريبا 10 برابر فواصل پمپ كردن در روش تر كه متعاقبا شرح داده خواهد شد ميباشد.
در فرآيند شاتكريت تركيبي خشك مواد تركيبي شامل (سيمان ـ مصالح دانه‌اي و سنگي و مواد افزودني) پمپاژ مي‌شوند و به داخل يك مجراي حامل در حالت خشك و اب نيز درست در قسمت دهانك نازل قبل از پرتاب شدن روي سطح مهيا شده مخلوط مي‌گردد و اضافه مي‌شود.
2-1-1- اشكالات روش خشك:
يكي از مشكلات روش خشك فرسايش بوش ها ، واشرهاي لاستيكي و قطعات تحت اصطكاك ميباشد. مسئلة ديگر توليد گرد و غبار زياد است كه با توجه به فضاهاي بسته زيرزميني مشكلات زيادي را در بر دارد براي مقابله با گرد و غبار با افزايش فشار آب تا 80 بار به نتايج مناسبي دست يافته اند كه تامين اين فشار هزينة زيادي را در بر خواهد داشت يكي ديگر از مشكلات روش خشك پس ريز زياد مصالح در حدود 15 تا 35 درصد است .
2-2- شاتكريت تر:
در اين روش ابتدا مصالح شاتكريت و آب به وسيلة بچينگ مخلوط شده و توسط تراك ميكسر به محل اجراء منتقل ميشود و توسط پمپهاي مخصوص روش تر روي سطح حفاري شده پاشيده ميشود.مخلوط بتن براي روش تر همانند بتن معمولي ميباشد بدين ترتيب كنترل كيفيت شاتكريت تر آسانتر ميباشد، مخلوط در پمپ پيستوني تخليه شده و با فشار وارد لوله هاي انتقال ميشود در افشانه هواي فشرده با نرخ 7 تا 15 متر مكعب در دقيقه و با فشار 7 بار اضافه ميشود هواي فشرده باعث افزايش سرعت بتن شده و بتن را خوب به سطح مي چسباند عدم استفاده از هواي فشرده مناسب باعث كاهش مقاومت شاتكريت و افزايش پس ريز ميگردد.
در فرآيند شاتكريت تركيبي مرطوب همه مواد تركيبي به همراه آب قبل از پرتاب شدن آميخته و مخلوط مي‌شود، شاتكريت مرطوب نسبت به شاتكريت خشك برتري دارد اما شاتكريت خشك نيز در هنوز براي مقياس‌هاي كوچك استفاده مي‌شود. در استخراج معدن براي مثال و تعدادي از تركيبات الياف تقويتي فولادي بيش تنيده گسترش يافته است.
امروزه در بسياري ازكشورها و پروژه هاي بزرگ دنيا از شاتكريت به روش تر استفاده ميشوداين روش ابتدا توسط نروژي ها به كار گرفته شده و از اواخر دهة 70 با استفاده ار افزودنيها در شاتكريت ،جهان شاهد رشد شديد استفاده از تكنولوژي شاتكريت تر بود.
نرم ميانگين اجراي شاتكريت به روش تر حدود 30 تا 40 متر مكعب در ساعت ميباشد كه در مقايسه با روش خشك اين ميزان حدود 4 تا 5 برابر ميباشد توليد گرد و غبار بسيار كم مزيت ديگر روش تر ميباشد با كنترل نسبت آب به سيمان و مواد افزودني ، مقاومت فشاري اندازه گيري شده شاتكريت تا 100 مگاپاسكال افزايش يافته است.
2-3- مقايسة روش تر و روش خشك :
با دقت مناسب پس ريز روش تر در حدود 5 تا 10 درصد ميباشد كه در مقايسه با روش خشك ( 15 تا 35درصد) كاهش قابل ملاحظه اي دارد.
استفاده از شاتكريت اليافي در روش تر ميسر ميباشد.
ايجاد گرد و غبار بسيار كم در روش تر
امكان اجراء شاتكريت تر در لايه هاي ضخيم وجود دارد.
مقدار آب مخلوط براحتي قابل كنترل است.
دستيابي يه مقاوتهاي فشاري بالا امكان پذير ميباشد.
ظرفيت توليد و اجرا در روش تر بيشتر و در نتيجه هزينة اجراء كمتر ميباشد.
فاصله حمل مصالح و زمان نگهداري مصالح در روش تر كوتاهتر ميباشد.
مصالح در روش تر ميبايست كيفيت بهتري نسبت به روش خشك داشته باشند.
تميز كردن لوله ها و دستگاه شاتكريت در روش تر سخت و پرهزينه است.
امكان تنظيم آب در مواجهه با شرايط طبيعي زمين حفاري شده در روش تر وجود ندارد.
دستگاهها و وسايل مورد نياز در روش خشك كوچكتر و ارزانتر از روش تر ميباشد .

 

روش اجراي صحيح شاتكريت:
استقرار شاتكريت
چگونگي و كيفيت قرارگيري شاتكريت روي سطح كار، همانطور كه در بالا بحث شد، بستگي به مصالح استفاده شده در شاتكريت و به طرح اختلاط شاتريك دارد، البته اين امر بستگي شديد به روش پاشيدن نيز دارد. بويژه، مهارت مامور بتن پاشي در آماده‌سازي سطح كار، كنترل سرعت بتن پاشي و ضخامت آن، و در حالت اختلاط خشك، نسبت آب ب سيمان تأثير مهم و اساسي در كيفيت نهائي كار دارد.
آماده سازي سطحي كه بايد شاتكريت شود از قسمت‌هاي اساسي كار است، ترازسازي موثر سطح كار به گونه‌اي كه قبلاً بحث شد، از نظر فراهم سازي ايمني مجريان شاتكريت و نيز كاهش احتمال طبله كردن بتن بعلت پاشيدن آن در قسمت‌هاي سست، از اهميت زيادي برخوردار است. روشن است كه اگر سنگ خيلي ضعيف باشد، ترازسازي ممكن است امكان‌پذير نباشد و بتن پاشي بايد پس از نمايان شدن جبهه و سطح كار هرچه سريعتر اجرا شود تا موجب حفاظت و تقويت سازه گردد. در اينگونه موارد، لايه ديگري از شاتكريت كه با توري جوش شده مسلح گردد ممكن است موردنياز باشد تا موجب تكميل بازسازي و تقويت سطح سنگ گردد.
سطح كاري كه قرار است شاتكريت شود بايد عاري از هرگونه مواد خارجي يا مواد لق چسبنده به سطح باشد، تا يكپارچگي و چسبندگي كامل بدست آيد. گرد و غبار حاصل از آتشكاري و خاك و مواد نرم حاصل از درزها بايد بوسيله آب از سطح شسته شود و اين امر به راحتي با استفاده از سيلنگ آب تحت فشار عملي است. آب پاشي سطح را مي‌توان با دستگاه بتن پاشي كه با فشار معمول براي بتن پاشي (Mpa 4/0 ـ 3/0 يا lb/m2 60 ـ 45) تنظيم شده است، انجام داد، آب را بايد به اندازه كافي در دستگاه وارد نمود تا كليه مواد زائد و لق جدا شوند. دهانة لوله پخش (nozzlc) بايد حدوداً از فاصله يك تا دو متري از سينه كار قرار گيرد.
آماده‌سازي سطوح خيلي صاف و آيينه‌اي به آساني از طريق جت آب عملي نيست و گاهي استفاده از ماسه‌پاشي (Sandblasting) براي زبر كردن و بهبود سطح كار لازم خواهد بود. براي ماسه‌پاشي از دستگاه معمول بتن‌پاش براي شاتكريت با اختلاط خشك استفاده مي‌شود، با اين تفاوت كه نازل بتن‌پاشي با نازل مناسب ماسه‌پاشي تعويض مي‌گردد. از آنجاييكه اين عمليات از لحاظ صرف وقت و تأمين مصالح گران تمام مي‌شود، صرفاً بايد در شرايط خاص و بحراني و پس از اينكه جت آب موثر واقع نشد، مورد استفاده قرار گيرد.
همينكه سطحي كه قرار است شاتكريت شود كاملاً تميز شد، عمليات بتن‌پاشي را مي‌توان شروع كرد. مأمور بتن‌پاشي فشار مناسب براي دستگاه انتخاب مي‌كند و مأمور مصالح، سرعت تغذيه مصالح را به دستگاه به نحوي كه با فشار دستگاه هماهنگ باشد تنظيم مي‌نمايد. چنانچه سرعت تغذيه مصالح كم باشد جريان بتن پاشي يكنواخت و پيوسته نبوده و بصورت منقطع انجام خواهد شد. همچنين اگر سرعت تغذيه زياد باشد موجب گير كردن دستگاه و قطع بتن‌پاشي خواهد شد. روشن است كه وضع ضابطه‌اي عمومي براي اين مرحله از عمل بتن‌پاشي خيلي مشكل است. زيرا، اين قسمت از كار به مشخصات دستگاه بتن‌پاشي و ميزان مهارت و درجه هماهنگي بين مسئولين بتن‌پاشي و تغذيه مصالح دارد.
فاصله بهينه و مناسب بيتن لوله بتن‌پاش (نازل nozzle) و سطح كار حدوداً يك متر است. مقدار ريخت و پاش ، شديداً تحت تأثير اين فاصله است.
مقدار ريخت و پاش به زاويه لوله پخش نسبت به افق نيز بستگي دارد.
هنگام بتن‌پاشي، چه از طريق دستي و چه از طريق ربات و دستگاه خودكار، بايد لوله بتن‌پاش در مسير مشخص بحركت درآيد. اگر اين عمل درست انجام نشود، بتن‌پاشي بصورت يكنواخت و با ضخامت يكسان انجام نخواهد شد. وقتي كه از نازل دستي استفاده مي‌كنيد، توصيه مي‌شود كه بتن‌پاشي در امتداد حلقه‌هاي دايره‌اي يا بيضي شكلي كه رويهم را مي‌پوشانند انجام پذيرد.
هنگاميكه بتن‌پاشي روي توري‌هاي جوش شده انجام مي‌شود، بايد دقت كرد كه در پشت سيم‌ها حفره خالي تشكيل نگردد، يك روش براي غلبه بر اين كار نزديك‌تر كردن لوله پخش به سطح كار مي‌باشد. روش ديگر كه خصوصاً وقتي از دستگاه خودكار (ربات) براي بتن‌پاشي استفاده مي‌شود موفقيت‌آميز است، تغيير زاويه لوله پخش نسبت به سطح كار است. اين امر از تشكيل حباب بعلت رانده شدن بتن به پشت سيم‌ها جلوگيري مي‌كند.
ضخامت لايه شاتكريت عموماً توسط حجم مصالح مصرف شده و با اضافه كردن ضريب مربوط به ريخت و پاش تعيين مي‌گردد. وقتي كه بتن‌پاشي روي سطوح خيلي نامنظم انجام مي‌شود، تقريباً غير ممكن است كه به يك ضخامت يكنواخت دست يافت و ممكن است لازم باشد شاتكريت بيشتري از آنچه طرح و محاسبه شده مصرف كرد تا مطمئن گرديد كه تمام سطح سنگ پوشيده شده است. وقتي كه تور سيمي جوش شده به سطح سنگ اضافه مي‌شود، مي‌توان از آن بعنوان شاخص و وسيله اندازه‌گيري ضخامت شاتكريت استفاده كرد.
همچنين اگر از سنگ دوز در سيستم حائل سازه استفاده شده است مي‌توان انتهاي ميله‌هاي سنگ‌دوز را روي سطح كار باقي گذاشت تا از آنها بعنوان شاخص اندازه‌گيري ضخامت شاتكريت استفاده كرد.
پاره‌اي از طراحان تأكيد مي‌كنند كه بايد ميخ‌هاي كوتاه فولادي با طول موردنياز در فواصل مختلف به سطح سنگ متصل گردد تا توسط آنها ضخامت شاتكريت را اندازه گرفت. اين كار در عمل، بعلت گراني اجراي آن و نيز خطراتي كه از نصب ميخ‌ها قبل از اجراي شاتكريت ممكن است حادث شود، بندرت انجام مي‌شود.
در اجراي شاتكريت موارد ذيل ميبايست مورد توجه قرار گيرد:
قبل ازاجراي شاتكريت برداشت زمين شناسي و مقايسه با زمين شناسي طرح ميبايست انجام گيرد تا در صورت تغيير در ساختار زمين ، اصلاحات لازم روي تركيب نگهداري اعمال گردد.
سطح سنگ ميبايست قبل از اجراي شاتكريت لق گيري و از آلودگيها تميز شود در مواردي كه آب براي ساختار زمين مشكل آفرين نباشد شستشوي سطح حفاري با آب توصيه ميشود اين عمل علاوه بر تميز نمودن سطح باعث جلوگيري از جذب آب شاتكريت توسط سنگ و درنتيجه تغيير نسبت آب به سيمان ميشود.
اجراي شاتكريت از پائين ترين نقطه شروع و به بالاترين نقطه ختم ميگردد اين عمل براي جلوگيري از احتمال تركيب شاتكريت با پس ريز توصيه ميشود.
نازل همواره ميبايست عمود بر سطح باشد در زواياي غير عمودي علاوه بر پس ريز بيشتر ، بتن با دانسيته كمتر و كيفيت ضعيف تري حاصل خواهد شد.
نقش شاتكريت در پايدار سازي سنگ:
بتني كه با سرعت بين 20 تا 100 متر بر ثانيه (بستگي به روش و نوع دستگاهها)روي سطح پاشيده ميشود داخل تركها و درزه ها را پركرده و با مقاومت حدود سه مگاپاسكال به سطح سنگ مي چسبد اين بتن علاوه بر افزايش مقاومت تودة سنگ ، تشكيل يك آرك بتني مقاوم و نسبتا باربر را ميدهدكه ميتواند در مقال بارهاي ناشي از ريزش موضعي سنگ جلوگيري نمايد.تجارب نشان داده است حتي يك لايه شاتكريت به ضخامت سه سانتيمتر اثرات بسياري بر روي مقاومت جداره ها بر جاي ميگذارد كه در اثر عملكرد هماهنگ سنگ و شاتكريت ميباشد با اينهمه هنوز تمام ابعاد فرآيند اثر شاتكريت بر سنگ به درستي شناخته نشده و موضوع تحقيق و بررسي محققين ميباشد.
اجزاء تشكيل دهنده شاتكريت:
• سنگدانه:
سنگدانه هاي مصرفي در شاتكريت ميبايست بر اساس استانداردهاي جهاني (معمولا ASTM ) داراي كيفيت مناسب و از نظر دانه بندي در رده بندي تعيين شده باشد تا هدفهاي مورد نظر يعني تراكم مناسب ، جرم مخصوص ، نفوذ ناپذيري و مقاومت فشاري لازم را تامين نمايد همچنين دانه بندي پارامتر موثر در تعيين ميزان پس ريز ميباشد.
در جدول ذيل تركيب عمومي تر دانه بندي مصالح سنگي مشاهده ميشود .

 

ابعاد سرندها طبق استاندارد آمريكا درصد وزني عبوري ذرات
4/3 اينچ (19 ميليمتر) 100
2/1 اينچ ( 12.5 ميليمتر) 75 – 95
8/3 اينچ (9.5 ميليمتر) 65 – 87
سرند شماره 4 (75/4 ميليمتر) 50 – 70
سرند شماره 8 (36/2 ميليمتر) 35 – 55
سرند شماره 16 (18/1 ميليمتر) 20 – 40
سرند شماره 30 (60/0 ميليمتر) 10 – 30
سرند شماره 50 (30 /0 ميليمتر) 5 – 20
سرند شماره 100( 15/0 ميليمتر ) 2 – 10
سرند شماره 200 (075/0 ميليمتر) 0 –6

 

توصيه ميشود كه حداكثر قطر دانه هاي سنگي نبايد از 3/1 قطر لوله ها و شيلنگهاي انتقال در باريكترين قسمتها تجاوز كند.
اگر چه مصالح شكسته كه عموما داراي ابعاد مناسبتر و گوشه هاي تيزتري ميباشد موجب چسبندگي و تراكم بهتر است اما مصالح طبيعي به علت گردگوشه بودن قابليت پمپاژ بهتري داشته و فرسايش قطعات و دستگاهها كاهش مي يابد.
• سيمان:
براي ساختن شاتكريت ميتوان از انواع مختلف سيمان استفاده نمود اما نوع سيمان بايد به گونه اي انتخاب گردد كه با شرايط محيط و اهداف تحكيم سازگار باشد.
آب:
آبي كه براي ساختن شاتكريت مورد استفاده قرار ميگيرد ميبايست استانداردها و مشخصات آب آشاميدني را دارا باشد .
نسبت آب به سيمان نيز در مقاومت شاتكريت همانند بتن نقش بسيار مهمي را به عهده دارد نسبت بهينه در شاتكريت خشك بين 3/ تا 5/ و در شاتكريت تر بين 4/ تا 6/ توصيه شده است.

 

• زودگير كننده ها:
استفا ده از زودگير كننده ها به منظور بالابردن مقاومت اولية شاتكريت جهت پايداري ساختارهاي سسست زمين و حفاظت از كارگران و حتي كاهش پس ريز شاتكريت رايج گرديد .
از جمله زودگيركننده هاي متداول در شاتكريت كلريد كلسيم ، كربنات سديم ، آلومينات سديم و هيدروكسيد كلسيم ميباشد كه بر اساس توصيه هاي شركت سازنده معمولا 2 تا 6 درصد وزن سيمان مصرفي ميباشد بديهي است كه با توجه به اثر منفي زودگير كننده ها بر مقاومت دراز مدت شاتكريت ، استفادة كمتر و محدود اين نوع مواد توصيه ميشود.
از ديگر موارد استفاده از زودگير كننده در تونلهاي در معرض نفوذ آب ميباشد به عنوان مثال در تونل زهكشي شهر مكزيكو سيتي هنگامي كه جريان اب حدود 3400 ليتر در دقيقه از جداره ها وارد تونل ميشدبا استفاده از شاتكريت و مقدار مناسب زودگير كننده و نصب لوله هاي زهكش در داخل شاتكريت مشكل به طور كامل حل شد.
از خواص مثبت زود گير كننده ها ميتوان به امكان اجراي شاتكريت در ضخامتهاي بالاتر در يك مرحله اشاره كرد.
به هر حال باتوجه به امكان ناسازگاري اين نوع افزودني با بعضي از انواع سيمان ، توصيه ميشود قبل از استفاده اجرايي ، حتما نمونه هاي آزمايشگاهي تهيه و مورد آزمايش قرار گيرند.
بررسي ها نشان داده است كه با استفاده از زودگير كننده ها ، گيرش اولية سيمان پس از 3 دقيقه و گيرش نهايي پس از 12 دقيقه حاصل شده است كه اين مدت زمان ميتواند در مواقع حساس بسييار كارساز باشد.

 

و…

 

 

 

 

فهرست مطالب:
عنوان صفحه
• مقدمه 1
• انواع شاتكريت به لحاظ اجراء 3
شاتكريت خشك 3
شاتكريت تر 4
مقايسة روش خشك و روش تر 5
• روش اجراي صحيح شاتكريت 7
• نقش شاتكريت در پايدار سازي سنگ 10
• اجزاء تشكيل دهنده شاتكريت 10
سنگدانه 10
سيمان 11
آب 11
زودگير كننده ها 12
تركيب مواد تشكيل دهنده 12
• روشهاي مسلح كردن شاتكريت 13
• مزاياي بتن اليافي 15
• شاتكريت اليافي 21
• مقايسه اقتصادي و فني استفاده از الياف و مش در طرح كارون سه 24
• كاربردهاي شاتكريت اليافي 27
• دستاوردهاي جديد 28
الياف پلي پروپيلن 33
الياف شيشه 33
• روش جديد الياف دوبل انكر 34
• استفاده از شاتكريت به عنوان پوشش دائمي تونلها 50
كاربرد الياف فولادي با شاتكريت تر در پوشش تونلها 50
شاتكريت اليافي به عنوان پوشش موقت 51
• مشخصات مستند سازي شده براي شاتكريت اليافي 54
• طراحي شاتكريت اليافي 56
طراحي تجربي شاتكريت اليافي 56
طراحي تحليلي شاتكريت اليافي 56
• استفاده از روباتهاي شاتكريت پاش 60
• استفاده ازشاتكريت در ايران 61
• نيازها و چشم انداز آينده 61
• منابع 62
• ضميمه 64

 

 

 

 

تصاویر فایل :

 

خرید آنلاین:

در پایان خرید ، لینک دانلود فایل نمایش داده می شود و به ایمیل شما ارسال خواهد شد. راهنمای خرید و دانلود فایل

• فرمت فایل: پاورپوینت – pptx
• حجم فایل: 4 مگابایت