بتن غلتکی
بتن غلتکی یا بتن متراکم شده با غلتک، بتنی با اسلامپ صفر بوده که با ارتعاش توسط غلتکها محکم و سفت میشود. دو نوع بتن غلتکی در کارهای ساختمانی به کار میرود. یکی بتن غلتکی حجیم با عیار سیمان کم، در ساخت سدها و سازههای حجیم مانند دیوارهای حایل، پایههای سنگین و خاکریزها که در آنها مقاومت زیاد مورد نیاز نیست. دیگری بتن غلتکی با عیار سیمان نسبتاً زیاد، در اجرای سریع لایههای روسازی بزرگراهها و پوششهای مشابه که در آنها مقاومت مکانیکی و سایشی بالایی مورد نیاز است. مزیت اصلی این نوع بتنها، هزینه پایین آن است. بتن غلتکی در ساخت سد بکار میرود که از نظر اقتصادی و سرعت تکنیک، جایگزین موادی مانند مصالح سدهای خاکی و از نظر مکانیکی یعنی استحکام و دوام، مانند بتن است.
بتن غلتکی نسبت به بتن معمولی از کارایی و روانی کمتر برخوردار بوده و بیشتر در سد سازی و راه سازی مورد استفاده قرار میگیرد. کاربرد بتن غلتکی بسته اندازه سنگدانهها، دانه بندی، نسبتهای مصالح سیمانی، آب و روشهای کار با آن است.
وزن مخصوص بتن غلتکی در حدود ۲۴۵۰ کیلوگرم بر سانتی متر مکعب بدست آمده که بیش از بتن معمولی است. مقاومت لازم برای طراحی حدود ۱۲۰ کیلوگرم بر سانتی متر مربع برای تقریباً ۱۵۰ کیلوگرم برمتر مکعب مصالح سیمانی حاصل میشود. ضریب ارتجاعی نیز حدود ۸۴۰۰ نیوتن بر میلیمتر مربع بدست آمده که بسیار کمتر از ضریب ارتجاعی بتن معمولی است. این باعث عملکرد بهتر سد بتن غلتکی در مقابل ترک خوردگی میشود. بهترین درصد مصالح سنگی نیز با ۵۸ درصد شن و ۲۴ درصد ماسه است.
مزایای بتن غلتکی
- یکی از مزایای بتن غلتکی در روسازی راه، تحمل بارهای سنگین تحت دمای بالا است و در حالت سفت شده، شباهت بسیاری با بتن معمولی دارد. عناصر تاثیر گذار بر خواص بتنهای معمولی مانند نسبت آب به سیمان و میزان تراکم، اثر مشابهی بر روی خواص بر روی بتن غلتکی در روسازی دارند.
- با توجه به افزایش قیمت قیر، تاثیر آلایندگی آن بر محیط زیست و همچنین عدم کارایی مناسب در روسازی مناطق گرمسیر ساحلی و باند فرودگاهی، استفاده از بتن غلطکی معقول به نظر میرسد. همچنین سرعت در انجام بتن ریزی و همگونی آن با تجهیزات و ماشین آلات روسازی از مزایای استفاده از این بتن به شمار میرود.
- با استفاده از بتن غلطکی در روسازی راه علاوه بر افزایش تحمل روسازی در برابر بارهای بسیار سنگین، هزینه آن نیمی از هزینه روسازی با استفاده از آسفالت است، که با استفاده از آن میتوان بخش عمدهای از لایههای روسازی مانند لایه زیر اساس و بخشی از لایه اساس را حذف کرد.
محاسن استفاده از بتن غلتکی (Rcc) به جای آسفالت
- با توجه به افزایش قیمت قیر طی سالهای اخیر و احتمال افزایش قیمت آن در آینده روسازی بتنی بسیار مقرون به صرفهتر از آسفالت هستند.
- در صورتی که زیرسازی در لایههای سابگرید و ساب بیس از تراکم خوبی برخوردار باشد روسازی بتنی را میتوان بر روی هر کدام از این لایهها اجرا کرد.(ضرورتی بر اجرای اساس نیست)
- استفاده از مشتقات نفتی از جمله قیر باعث آلودگی محیط زیست میشود.
- نصب و جابجایی دستگاه بچینگ (بتن ساز) در مقایسه با کارخانه آسفالت آسانتر و کم هزینهتر است.
- حساسیت کم به روغنهای ریخته شده مثل گازوییل و مواد خورنده در محوطههای صنعتی
- بزرگترین حسن این روسازی هزینه پایین آن در نگهداری و را هداری بعد از اجرا است، که این هزینه تقریباً ده برابر کمتر از آسفالت است.
- در معابر عمومی شهری که احتمال ایجاد برشهای متفاوت توسط سازمانهای مختلف از جمله آب، برق، گاز، مخابرات، فاضلاب و … وجود دارد، در صورت استفاده از این روسازی بعد از اتمام عملیات اجرایی و حفاری آنان به سادگی قابل مرمت و بازسازی است و احتمال نشست کردن و خرابی آن بسیار پایین است.
- عمر مفید بتن حداقل ۲ تا ۳ برابر آسفالت است.
- هزینههای اجرای این روسازی نسبت به آسفالت به خصوص در مورد نگهداری و مراقبت بعد از اجرا بسیار پایینتر و مقرون به صرفهتر است.
- نداشتن مشکلات ناشی از نشست.
ملاحظات اساسی در انتخاب نسبت اختلاط مناسب بتن غلطکی
- روانی مناسب (توجه به دانه بندی و درصد آب مناسب برای تراکم)
- مقاومت کافی (تامین خواص مکانیکی و چسبندگی درزها)
- آب بندی (کنترل تراوش)
- حرارت هیدراتاسیون کم (محدود نمودن پتانسیل ترکهای حرارتی)
درزها در روسازی بتن غلتکی
جهت تعیین فاصله درزها در روسازی RCCC همان مفهومی را که در روسازی بتنی معمول بکار گرفته میشود، استفاده میکنند. با توجه به اینکه این نوع روسازی داری جمعشدگی کمتری در مقایسه با روسازی بتنی متداول است، درزهای کنترلی میتوانند در فواصل بیشتری نسبت به یکدیگر قرار بگیرند. به طور کلی فاصله مناسب درزها به ضخامت روسازی، مشخصات بتن مورد استفاده، لایه اساس زیرین، نوع سنگدانه و شرایط آب و هوایی وابسته است. به طور معمول ترکهای ناشی از جمعشدگی که در بتن غلتکی روی میدهند، کمتر از ۳ میلیمتر هستند و از طرفی با توجه به قفل و بست خوب سنگدانهها، انتقال بار در ترکهای ایجاد شده به خوبی صورت میگیرد.
رویه بتن غلتکی
یکی از مشکلات اساسی معابر سواره رو، خیابان ها و شبکه های بزرگراهی و محوطه های صنعتی در کشور ما، تخریب و تعویض های متوالی آسفالت است که در کنار تحمیل خسارات میلیاردی به اقتصاد ملی، ضریب ایمنی جادهها و خیابانهای کشور را نیز به شدت کاهش داده است. البته خسارات فراوانی نیز به خودروها وارد میکند به نحوی که این وضعیت مورد اعتراض صاحبان اتومبیلها و رانندگان است. اعتراضی که تکنولوژی فعلی ساخت معابر قادر به پاسخگوئی و رفع این معضل نیست و نیازمند تغییر ساختاری و تکنیکی طراحی و ساخت معابر سواره رو و ترافیکی است. از طرفی معضل زیست محیطی استفاده از مواد نفتی و هیدروکربنها در ترکیب آسفالت قیری در کنار پائین بودن قابلیتهای آسفالت قیری برای احراز بسیاری از مشخصات فنی مورد لزوم در معابر ترافیکی بالاخص در بخش دوام و پایداری در برابر تغییرات جوی و سیکلهای یخبندان، گزینه رویه بتن غلطکی (RCCP) را پیش رو قرار داده است. رویه بتن غلطکی فصل نوینی را در طراحی و ساخت معابر سواره رو به وجود آورده است.
کاربرد رویه بتنی غلتکی زود سخت شونده
دامنه کاربرد بسیار وسیع در ساخت جادهها و خیابانهای اصلی و فرعی، آزاد راهها، باند پرواز، آشیانه هواپیما، کف سالنهای صنعتی، محوطههای صنعتی و انبارها، باراندازها، جاده معادن، پیاده روها، ورزشگاهها، پیست اتومبیلرانی، کف نمایشگاههای صنعتی و تجاری، محوطههای تجاری، بنادر اسکلهها، دامداریها، سردخانهها، جادههای شیبدار، لوپها، میادین، دورها، پلها، کف ترمینالها، ایستگاههای اتوبوس و کامیون (گاراژ) را میتوان نام برد.
مقاومت رویه بتنی غلتکی زود سخت شونده
مقاومت فشاری با نسبت آب به سیمان پایین و صفر بودن اسلامپ از ۱۵۰ تا ۳۰۰ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع که در شرایط عمل آوری و با مرغوبترین مصالح به دست آمده است که تحمل بارهای سنگین ترافیکی به ویژه در محل شیبها، دورها، بارهای ترافیکی و ایستگاههای سنگین را به راحتی تحمل میکند.
صلبیت
صلب بودن و عدم تغییر شکل در برابر بارهای وارده و ضربات ناشی از سقوط اجسام سخت.
سازگاری RCC با شرایط آب و هوایی
دوام بلندمدت نسبت به آسفالت قیری در مناطق گرمسیر و معتدل با توجه به اینکه در برابر افزایش دما مقاوم بوده و هیچگونه تغییر شکلی در آنها ایجاد نمیشود. در مناطق سردسیر رویه بتنی (آر سی سی) به خاطر جذب آب پایین و مقاوم بودن در برابر سیکلهای یخبندان در مواجه با آسیبهای احتمالی ایمن و مقاوم است.
اجرا و بهرهبرداری زود هنگام RCC
سرعت بالای اجرا و سهولت نگهداری و قابلیت بهرهبرداری زود هنگام حتی در مواقع اضطرار
سازگاری RCC با محیط زیست
رویه بتنی به خاطر نفوذناپذیری مواد متشکله آن به بافت مصالح و طبیعت، به عنوان رویه سازگار هیچگونه مشکل زیست محیطی در محدوده کاربردی خود ندارند و تا پایان دوره دوام مواد و مصالح متشکله آن به عنوان بخشی از طبیعت تعریف میشود. رنگ خاکستری و خنثی، ضریب جذب دمای مناسبی دارد و این به خاصیت پایین آوردن دمای محیط کمک میکند.
بررسی مشخصات بتن غلتکی و استفاده از آن در ساخت روسازی راهها
روسازی ساخته شده از بتن غلتکی (RCCP) میتواند برای مسیرهای با ترافیک سبک و همچنین مسیرهای با ترافیک سنگین استفاده شود و رويه بتن غلتكی مورد استفاده در این نوع روسازی دارای خصوصياتی نظیر دوام زياد، هزينههای ساخت كم و تعميرات و نگهداری در سطوح كم است. با توجه به مطالعه صورت گرفته، ملاحظه میشود که روسازی بتن غلتکی در مقایسه با روسازی انعطافپذیر که استفاده از آن در ایران رایج است، دارای هزینه به مراتب کمتری بوده و میتوان 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 خرابیهای بوجود آمده در روسازی بتن غلتکی در مقایسه با روسازی انعطافپذیر 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 میتواند به وسیله اعمال یک لایه روکش نازک آسفالتی روی لایه بتن غلتکی یا سنگزنی آن برطرف شود.
ویژگیهای بتن غلتکی جهت استفاده به عنوان لایه رویه روسازی راه
بتن غلتکی باید به اندازه کافی خشک باشد تا بتواند وزن غلتک متراکمکننده را تحمل کند. از طرف دیگر این نوع بتن به اندازه کافی مرطوب و دارای آب است تا توزیع مناسبی از خمیر سیمان در داخل مخلوط بتن سیمانی ایجاد شود. اصطکاک بین سنگدانهها از طریق متراکم کردن با غلتک بدست میآید و ایجاد چسبندگی بین سنگدانهها از طریق خمیری سیمانی مورد استفاده در ساخت بتن تامین میشود که در نهایت منجر به بدست آمدن ظرفیت باربری کامل بتن غلتکی میشود.
زبری سطح روسازیهای ساخته شده از بتن غلتکی
یک مساله مهم در ارتباط با روسازیهایی که در ساخت آنها از بتن غلتکی به عنوان لایه رویه استفاده میشود (یعنی RCCP)، بافت زبر سطح آن است.
برای حل ناهمواری سطح رویههای ساخته شده از بتن غلتکی، اجرای یک لایه روکش بتنی چسبنده پیشنهاد شده که بهترین زمان برای اعمال آن یک بازه زمانی کوتاه بعد از ساخت است. روش دیگر اعمال یک لایه روکش نازک آسفالتی به ضخامت ۵۰ میلیمتر روی لایه RCC است. البته استفاده از ماشینهای غلتکزنی مناسب نیز در بهبود میزان همواری سطح روسازی بتن غلتکی بسیار موثر است.
مقایسه اقتصادی و عملکردی روسازی بتن غلتکی و روسازی بتن آسفالتی
در یک مطالعه بین استفاده از بتن غلتکی و بتن آسفالتی به عنوان لایه رویه روسازی مسیرهای با ترافیک سنگین از نظر عملکردی مقایسه صورت گرفته است. بدین منظور شرایط آب و هوایی مختلف به ویژه از نظر دما و مقاطع متفاوت برای هر دو نوع روسازی در نظر گرفته شده است. بر این اساس ملاحظه شده که به دلیل مقاومت بالای بتن غلتکی بسیاری از خرابیهای معمول در روسازیهای آسفالتی کاهش یافته و یا حتی حذف میشوند که یکی از این خرابیها وقوع تغییر شکل ماندگار یا شیارشدگی در لایههای آسفالتی روسازی است که برای شرایط آب و هوایی گرم به طور قابل ملاحظهای افزایش مییابند. به همین دلیل استفاده از بتن غلتکی به عنوان لایه رویه روسازی برای مسیرهای با ترافیک سنگین و شرایط آب و هوایی گرم مناسب ارزیابی شده است. همچنین روسازیهای بتن غلتکی در مقایسه با روسازیهای انعطافپذیر ضخامت کمتری نیاز دارند.
