شاتکریت
شاتکریت الیافی
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. 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 است.
این گونه بود که در سال ۱۹۷۰، 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 نسبتهای 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 است. 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 آزمایشگاهی اخیر، رشتههای فولادی بطول ۲۵ میلیمتر و قطر ۲۵ میلیمتر و با نسبت ۳ تا ۶ درصد وزنی به سیمان و مصالح سنگی اضافه شده 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 ۶۰% گزارش شده است.
تحقیقات بیشتر و اخیری که توسط محققین انجام شده نشان میدهد که مخلوط رشتهها با بتن در دهانه لوله پخش، اتلاف آنها را تا حدود ۱۵% کاهش داده و مشکلات مربوط به در هم پیچیده شدن رشته را نیز کم میکند. مقاومت ۲۸ روزه شاتکریت مسلح با رشتههای فولادی را ۸ مگاپاسکال گزارش میکند که در مقایسه با شاتکریت غیرمسلح با مقاومت ۵-۲ مگاپاسکال 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)
هر چند که هر دو 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 هنگامی که چندین شکاف بزرگ در حالت تقویت الیاف مشها با هم مقایسه میشود. خطراتی که در شاتکریت تقویتی با الیاف فولادی بسیار کمتر و ایمنتر است در حالتی که عرض شکاف از ۳ تا ۵ 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. با توجه به شکلبندی شاتکریت تقویتی با مش اغلب نیاز به پوشش ۳۰ تا ۵۰ میلیمتری دارد تا خوب همه فضای خالی پشت مش توسط شاتکریت پرشود. 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 بوده و برای اینکه در دیوار تونل مشها ثابت بمانند و رعایت شود کار بسیار مشکل ساز، زمان بر و پر هزینه و بسیار در بعضی موارد دارای ریسک است. گذشته از این غیرممکن است که تقویت کردن شاتکریت با الیاف گسیختگی ناشی از برش را نسبت به تقویتهای معمولی تقویت میکند.