بتن غلطکی چیست ؟ (بتن RCC)

بتن غلتکی چیست | بتن RCC

بتن غلطکی RCC ،  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 . طبق تعریف، بتن غلتکی عبارت است از بتنی که اسلامپ آن صفر بوده وبه منظور حمل،پخش و تراکم آن، از ماشین آلات عملیات خاکی استفاده می شود.لذا ملاحظه می شود که بتن غلتکی بایستی آنقدر خشک باشد که بتواند تقریبا نظیر دانه های خاک به راحتی پخش شود.

از طرفی به منظور ایجاد چسبندگی بین سنگدانه ها بایستی به مقدار کافی مرطوب باشد تا شیره بتن، پوشش لازم برای کلیه سنگدانه ها را فراهم نماید. لذا بتن غلتکی در حالت متراکم نشده تفاوت فاحشی با بتن معمولی داشته به گونه ای که در این حالت، هیچ گونه اثری از شیره بتن در مخلوط نمایان نیست و مانند مصالح خاکی عمل می نماید ولی پس از متراکم شدن و سخت شدن، همانند بتن معمولی( با نسبت آب به سیمان مشابه ) رفتار خواهد نمود .

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. 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 به کار برده می شود. RCC به 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.

بررسی مشخصات بتن غلتکی و استفاده از آن در ساخت روسازی راه :

یکی از انواع مصالحی که در چند دهه اخیر جهت استفاده در ساخت روسازی مسیر راه گسترش داده شده است، بتن غلتکی (RCC) می باشد. روسازی ساخته شده از بتن غلتکی (RCCP) می تواند برای مسیرهای با ترافیک سبک و همچنین مسیرهای با ترافیک سنگین استفاده شود و رویه بتن غلتکی مورد استفاده در این نوع روسازی دارای خصوصیاتی نظیر دوام زیاد، هزینه های ساخت کم و تعمیرات و نگهداری در سطوح کم است.

با توجه به مطالعه صورت گرفته، ملاحظه می شود که روسازی بتن غلتکی در مقایسه با روسازی انعطاف پذیر که استفاده از آن در ایران رایج است، دارای هزینه به مراتب کمتری می باشد و می توان از مصالح سیمانی نظیر خاکستر بادی و میکروسیلیس که استفاده از آنها در بتن معمولی رایج است، در ساخت بتن غلتکی نیز استفاده کرد. همچنین خرابی های بوجود آمده در روسازی بتن غلتکی در مقایسه با روسازی انعطاف پذیر به ویژه برای مسیرهای با ترافیک سنگین بسیار کمتر هستند. به علاوه برخی از مسائل مربوط به اجرای روسازی بتن غلتکی نظیر زبری سطح راه می تواند بوسیله اعمال یک لایه روکش نازک آسفالتی روی لایه بتن غلتکی و یا سنگ زنی آن برطرف شود.

اسلامپ بتن غلطکی :

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.

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 ۸۰درصد معابر سواره رو در اغلب کشورهای توسعه یافته با استفاده از بتن غلتکی اجرا شده است.

تاریخچه بتن RCC:

باتوجه 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.

روشهای اجرایی و تبعات بتن غلطکی : (بتن غلطکی چگونه اجرا میشود ؟ )

برای پاسخ به سوال ” بتن غلطکی چگونه اجرا میشود ؟ ” باید گفت : 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 .

دوباره به سوال خودمتن بر می گردیم : بتن غلطکی چگونه اجرا میشود؟

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.

عوامل کاهش درصد سیمان و افزایش سرعت و کاهش هزینه :

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 :

1.  روانی مناسب ( توجه به دانه بندی و درصد آب مناسب برای تراکم )
2. مقاومت کافی ( تامین خواص مکانیکی و چسبندگی درزها )
3. آب بندی ( کنترل تراوش )
4. حرارت هیدراسیون کم ( محدود نمودن پتانسیل ترک های حرارتی )

مشخصات بتن غلطکی  RCC :

بتن متراکم شده غلتکی (RCC) یک نوع بتن با اسلامپ صفر می باشد که شامل سنگدانه های با دانه بندی متراکم، ماسه، مصالح سیمانی و آب می باشد. استفاده از بتن غلتکی جهت ساخت روسازی راه در مقیاس بزرگ از دهه ۱۹۷۰ و برای اولین بار در کشور کانادا شروع شده است و روسازی ساخته شده با این نوع بتن تحت عنوان روسازی بتن غلتکی (RCCP) شناخته می شود. به عبارت دیگر RCCP به روسازی های دارای رویه بتن غلتکی اطلاق می شود.

عملکرد روسازی بتن غلتکی در طول سال های گذشته نشان می دهد که بتن های غلتکی می توانند به عنوان مصالحی بادوام و مقاوم در ساخت روسازی راه استفاده شوند، به نحوی که با یک سری عملیات نگهداری کم قادر هستند بارهای ترافیکی سنگین و شرایط آب و هوایی سخت را تحمل کنند. این نوع بتن به محل مورد نظر انتقال داده شده، جایگذاری شده و پخش می شود و در نهایت بوسیله تجهیزات راهسازی نظیر غلتک متراکم می گردد یکی از مزایای اصلی این نوع روسازی، کاهش هزینه های ساخت بین ۱۵ تا ۴۰% در مقایسه با بتن معمولی است .  پروژه های مختلف انجام شده، نشان می دهند که روسازی های دارای رویه RCC دارای مزایای زیر نسبت به بتن سیمانی معمولی۳ (PCC) جهت ساخت روسازی مسیر راه می باشند .(Piggot, 1986)

مزایای بتن غلطکی (RCC ) نسبت به بتن معمولی :

• RCC دارای مقاومت خمشی برابر با PCC است.
• زمان ساخت روسازی RCC کمتر است.
• ساخت بتن غلتکی آسان تر است.
• در صورت استفاده از RCC هزینه های ساخت و نگهداری کاهش می یابند.

مقایسه استفاده از RCC و بتن آسفالتی :

با مقایسه استفاده از RCC و بتن آسفالتی به عنوان لایه رویه روسازی مسیر راه، نتایج زیر گرفته شده است (Piggot, 1986):

• رویه های RCC دارای مقاومت خمشی به اندازه ۲۵% بالاتر از روسازی های آسفالتی دارای لایه اساس تثبیت شده با سیمان در کارخانه می باشند.
• بتن غلتکی دارای مقاومت بالاتر در برابر سایش است.
• رویه های ساخته شده از RCC مقاومت بیشتری در مقابل مواد روغنی و نفتی ریخته شده در سطح راه دارند.
• بتن غلتکی در مقایسه با بتن آسفالتی دارای مقاومت بیشتر در برابر شرایط آب و هوایی گرم است.
  با توجه به توضیحات بیان شده، جایگزینی بتن آسفالتی با بتن غلتکی جهت استفاده به عنوان لایه رویه روسازی راه، می تواند یک راه حل مناسب و اقتصادی باشد.