بتن غلتکی یا RCC یک روش جدید جهت اجرای بتن در کارهای عمرانی می‌باشد.
ایده استفاده از آن به دهه‌های ۱۹۳۰ و ۱۹۴۰ در انگلستان و به عنوان لایه زیر اساس جاده‌ها و روسازی محوطه فرودگاه‌ها باز می‌گردد.
این مصالح در مصارف اولیه بنام بتن کم‌عیار یا خشک شناخته شده و در زیر قشر آسفالت بکار می‌رفت.
بتن غلتکی هر چند که در کلیه فعالیت‌های عمرانی و عمدتاً به عنوان یک مصالح جنبی مطرح شده و مورد استفاده قرار گرفت.
از اوائل دهه ۱۹۶۰ میلادی، از سوی کارشناسان و محققان به عنوان مصالح و تکنیک اجرای قابل استفاده در سدسازی مطرح گردیده و دیری نپائید که مورد توجه و توسعه روزافزون قرار گرفت.
رواج استفاده از بتن غلتکی به عوامل متعددی بستگی داشت که مهم‌ترین آنها سادگی در تولید و بکارگیری و عدم نیاز به تجهیزات و تأسیسات اجرایی ویژه می‌باشد.
بتن غلتکی به اختصار، متشکل از مصالح سنگدانه‌ای و سیمانی و درصد کمی آب می‌باشد که به صورت مخلوط نسبتا خشک و بدون اسلامپ، در لایه‌های نازک و وسیع پخش شده و با بهره گرفتن از غلتک‌های ساده و ارتعاشی متراکم می‌گردد.
در مقایسه با بتن معمولی، هزینه‌های اجرایی این بتن بواسطه پیوستگی در اختلاط، حمل و نقل و پخش کردن بتن و همچنین به خاطر ساده‌سازی طراحی‌ها و همچنین از نظر صرفه‌جویی در پرداخت سود سرمایه‌گذاری در دوره اجرایی، بسیار کمتر می‌باشد.
این روش دارای مزایای فنی سدهای بتنی و روش اجرای سریع و ارزان سدهای خاکی می‌باشد.
تاکنون روش‌های متفاوتی توسط افراد مختلف با هدف بهینه کردن منابع ذکر شده ارائه گردیده است که مضمون همه آنها عبارت از استفاده از غلتک و سایر ماشین‌آلات عملیات خاکی در اجرای سدهای بتنی می‌باشد.
روش‌های اجرای بتن غلتکی
بتنی است که در اجرای سازه‌های حجیم سدها، شالوده‌های بزرگ و… کاربرد دارد و برای اجرای آن از ماشین‌آلات راه‌سازی و عملیات خاکی استفاده می‌شود.
انرژی لازم برای اجرا و جا دادن اینگونه مصالح بیش از مقداری است که با ویبراتور معمولی تامین می‌گردد.
به همین دلیل در صورت استفاده از مصالح و مواد سیمانی مشابه آنچه در بتن لرزاننده سنتی (CVC) یا بتن متعارف به کار برده می‌شوند.
با اجرای لایه‌های متوالی بتن، می‌توان 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 لایه‌ها با یکدیگر متفاوتند.
روش اجرای این بتن در مقایسه با بتن متعارف، امکان دستیابی به سرعت زیادتری را فراهم می‌سازد که مزایای اقتصادی چون صرفه‌جویی در قیمت واحد حجم بتن و کاهشی قابل ملاحظه در زمان ساخت و همچنین در قالب‌بندی و … را در پی خواهد داشت.
همچون تمامی انواع موجود بتن، مخلوطی از مصالح سنگی خنثی، مواد سیمانی و آب است.
مصالح و روشی نوین برای ساخت اقتصادی سازه‌های حجیم از جمله سدهای وزنی می‌باشد.
در این نوع بتن ترکیبی از ویژگی‌های تکنولوژی بتن و خاک به کار گرفته شده و با استفاده از ماشین‌آلات ساخت سدهای خاکی حمل، پخش و متراکم می‌شود.
امروزه سدهای بتن غلتکی در بسیاری از کشورهای در حال توسعه ساخته می‌شوند.
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 بتن‌ریزی سریع‌تر و با هزینه‌ای کمتر انجام می‌شود:
- استفاده از سنگدانه‌های با حداکثر ابعاد بیشتر و دانه‌بندی خاص
- استفاده از پوزولان
- استفاده از مواد افزودنی حباب‌ساز و روان‌کننده
- استفاده از ماشین‌آلات حمل، پخش و تراکم در عملیات خاکی و استفاده از ویبره سنگین در بتن‌ریزی
نسبت اختلاط مناسب
ملاحظات اساسی در انتخاب نسبت اختلاط مناسب عبارتند از:
- روانی مناسب (توجه به دانه‌بندی و درصد آب مناسب برای تراکم)
- مقاومت کافی (تامین خواص مکانیکی و چسبندگی درزها)
- آب‌بندی (کنترل تراوش)
- حرارت هیدراتاسیون کم (محدود نمودن پتانسیل ترک‌های حرارتی)
مبانی طراحی ضخامت رویه بتن غلتکی
مسلم است فقط در صورت طراحی مناسب می‌توان انتظار دوام و پایایی از عملیات اجرا شده داشت.
روسازی بتن غلتکی در گروه روسازی‌های بتنی ساده غیر مسلح درزدار (JPCP) دسته‌بندی می‌گردد.
روش‌های طراحی آن به صورت کلی مشابه روش طراحی روسازی‌های بتنی ساده درزدار و به صورت بدون داول می‌باشد.
البته تفاوت‌های قابل توجه RCCP و روسازی بتنی معمولی (JPCP) بدون داول که عمدتا مربوط به فواصل درزها و عملکرد آنها از نظر انتقال بار می‌باشد نباید از نظر دور نگه داشته شوند.
رده‌های مقاومتی بتن غلتکی عمدتا ۳۰/C25 می‌باشد که معادل مقاومت خمشی در حدود ۳.۸ مگاپاسکال می‌باشد.
رده مقاومتی RCCP برای مناطق نرمال معمولا MPa ۲۵ و برای مناطق سردسیر دارای یخبندان عموما در حدود MPa ۴۰ در نظر گرفته می‌شود.
روسازی‌ها همواره تحت تاثیر انواع تنش‌های فشاری، خمشی، خستگی و کششی قرار دارند اما در طراحی بتن غلتکی تمرکز بر تنش خمشی است.
دلیل آنست که احتمالا شروع اغلب خرابی‌های مهم در این رویه‌ها ناشی از ضعف در تحمل نیروهای خمشی می‌باشد.
مقاومت خمشی و مقاومت در برابر خستگی از جمله مهم‌ترین پارامترهای موثر بر ضخامت طراحی محسوب می‌گردند.
مقادیر تنش‌ها و خستگی بستگی به محل قرار گرفتن بار چرخ دارد.
به طوری که هر چه به لبه نزدیک می‌شویم این مقادیر افزایش می‌یابند.
با تغییر اندک ضخامت بتن غلتکی تاثیر بسیار زیادی در کاهش خرابی‌ها مشاهده شده است.
در حال حاضر دو روش مهم برای طراحی ضخامت RCCP وجود دارد.
روش انجمن سیمان پرتلند (PCA) و روش گروه مهندسین ارتش آمریکا.
از روش PCA عموما در طراحی روسازی‌های صنعتی استفاده می‌گردد.
برای استفاده از روش PCA داشتن اطلاعات زیر الزامی است.
- مقاومت بستر یا زیر اساس و اساس
- مقاومت خمشی RCC
- مدول الاستیسیته RCC
- کارآیی درز
- مشخصات وسایل نقلیه شامل بار چرخ‌ها، فاصله چرخ‌ها و مشخصات تایر
- تعداد تکرار بار در دوره عمر روسازی
- درصد انتقال
اخیرا نیز نرم افزار RCCPave به کمک طراحان بتن غلتکی آمده تا با توجه به مشخصات فنی موردنظر طراحی مناسب و با دوام به سهولت قابل انجام باشد.
روش‌های طراحی سد بتن غلتکی
معیارهای طراحی مخلوط در روش طرح مخلوط با خمیر زیاد روش انگلیسی:
روش طراحی مخلوط با خمیر زیاد اولین بار توسط مهندسی به نام دانستان (Dunstan) ابداع گردید.
اداره عمران ایالات متحده بعداً تغییراتی در آن اعمال نمود که در سد آپراستیل واتر (Upper Still Water) بکار برد.
این روش با مفاهیم طراحی سد بتن غلتکی با خمیر زیاد منطبق بوده و در آن کل سازه غیرقابل نفوذ منظور می‌شود و چسبندگی بین لایه‌ها با توجه به ویژگی مخلوط فراهم می‌گردد.
به منظور دستیابی به چنین معیارهایی مواد شیمیایی بیشتر در مخلوط مصرف می‌شود تا بتن غلتکی با خمیر زیاد حاصل شود.
معیارهای طراحی مخلوط در روش سد بتنی متراکم شده با غلطک RCD روش ژاپنی:
مقدار سیمان بایستی حتی الامکان کم در نظر گرفته شود در حالی که با مشخصه‌های 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.
لازم است نسبتی از ماسه به مصالح سنگدانه‌ای درشت دانه بیش از نسبت در نظر گرفته شده برای بتن حجیم معمولی منظور شود تا جدا شدن دانه‌ها کاهش یافته و تسهیلاتی در عمل تراکم با غلتک‌های ارتعاشی فراهم آورد.
روش کم سیمان (گروه مهندسین ارتش آمریکا) :
این روش مبتنی بر تجارب حاصله در هفت پروژه بتن غلتکی می‌باشد.
روش مذکور از دستورالعمل ACI شماره ۳/۲۱۱ تحت عنوان روش استاندارد برای انتخاب نسبت‌های اختلاط در بتن بدون اسلامپ پیروی می‌کند.
دستورالعمل فوق شامل چند جدول است که از روی تجربیات مذکور در ارتباط با بتن غلتکی تهیه شده است.
این روش تعیین نسبت‌های اختلاط می‌تواند برای دامنه وسیعی از مصالح و مشخصات پروژه مورد استفاده قرار گیرد.
دلایل گسترش بتن غلتکی
هیچ وسیله و دستگاه خاصی برای ساخت آن لازم نیست و با ماشین متداول برای روسازی آسفالتی قابل اجرا است که باعث افزایش سرعت اجرا و در نتیجه باعث صرفه‌جویی اقتصادی در مقایسه با سایر روسازی‌ها می‌شود.
معمولاً نیازی به استفاده از داول در درزها و تقویت سازه‌ای با فولاد ندارد.
به خاطر استحکام سازه‌ای بعد از تراکم، در آن زودتر از سایر روسازی‌های بتنی، می‌توان به ترافیک اجازه عبور داد.
دلیل دیگر استفاده مصرف کم سیمان در این نوع روسازی نسبت به سایر روسازی‌های بتنی است.
استفاده ازخاکستر بادی، کارآیی بتن را بهبود می‌بخشد و باعث بهبود رفتار RCCP در مقابل ترک می‌شود.
در ادامه خواهید خواند ….