کاربرد بتن غلتکی
در خصوص کاربرد بتن غلتکی (بتن متراکم شده با غلتک یا RCC) میتوان بتن غلتکی را به عنوان ترکیبـی از مصالح اصلاح شده با سیمان و بتن ویبره در نظر گرفت. بتن غلتکی با همان دستگاههایی که برای ساخت اساسهای اصلاح شده با سیمان به کار میروند، ساخته میشود. در بتن غلتکی نیز مانند اساس اصلاح شده با سیمان، از مصـالح خشک استفاده میشود که رطوبت آنها به منظور امکانپذیر ساختن عمل تراکم با استفاده از غلتک کـاهش داده شده است. برعکس، میزان سیمان و سایر خصوصیات آن مشابه بتن ویبره است که به طور معمول در روسـازی به کار میرود. بنابراین، روسازیهای RCC میتوانند مستقیماً بارهای وارد بر روی سطح تمام شـده را تحمـل کننـد که چنین امکانی در اساسهای اصلاح شده با سیمان وجود ندارد.
دلایل استفاده از بتن غلتکی
دلایل بسیاری برای استفاده گسترده از RCC وجود دارند.
- برای ساخت آنها نیاز به دستگاه خاصی نیسـت و روسازیهای RCC را میتوان با دستگاههایی که معمولاً در دسترس هستند و برای مقاصد دیگر نیز به کار میروند، اجرا نمود.
- علاوه بر این، ساده بودن عملیات ساخت، نیـاز کمتـر بـه نیـروی انسـانی و نـرخ تولیـد بـالا، منجـر بـه صرفهجویی قابل توجهی در مقایسه با سایر انواع روسازیها میشود.
- همچنین با در نظـر گـرفتن کـاربرد RCC در مقاومسازی روسازیهای موجود، این روسازیها به علت پایداری و استحکام ساختار مصالح سنگی پـس از تـراکم، امکان باز کردن سریع راه به روی ترافیک را فراهم میسازند.
روسازیهای RCC در حال حاضر اشکالاتی دارند. همـواری سـطح حاصـل شـده توسط دستگاههای موجود برای ترافیک پرسرعت هنوز رضایتبخش نیست، به طوری که همچنان اجرای یک لایـه بتن آسفالتی به ضخامت چند سانتیمتر بر روی آنها لازم است. از سـوی دیگـر، لازم بـه ذکـر اسـت کـه بـه کمـک دستگاههای جدید بهبود کیفیت رانندگی قابل دستیابی است. به علاوه، عملیات ساخت باید به دقت کنترل شود زیرا عملکرد RCC به تغییرات رطوبت و همچنین تراکم نامناسب بسـیار حسـاس اسـت. کمبـود اطلاعـات مربـوط بـه عملکرد بلندمدت عامل دیگری است که مانع استفاده از RCC در بعضی از کشورها میشود.
روسازیهای RCC، به خصوص در راههای کم ترافیک و مناطق صنعتی، اغلب بدون پوشش اجرا میشـوند. در فرانسه برای حفاظت از سطح RCC و افزایش مقاومت لغزشی یک لایه پوشش (اندود) اجرا میشود. هنگـامی که یک لایه چند سانتیمتری بتن آسفالتی بر روی RCC قرار میگیرد، کـاهش ضخامت RCC نسبت به مقدار مشابه آن برای بتن معمولی که همان ترافیک را تحمل میکند، مجاز است. لبههای طولی اغلب نقاط ضعف روسازیهای RCC را در راههـا تشـکیل مـیدهنـد زیـرا عمـل تـراکم در ایـن قسمتها به دلیل نداشتن تکیهگاه جانبی به درستی انجام نمیشود. بنابراین، اجرای عرض بیشتر برای چنین راههایی نسبت به روسازیهای از جنس بتن ویبره بسیار مفیدتر خواهد بود.
اکثر روسازیهای RCC اولیه بدون درز اجرا میشدند و به همان صورت باقی میماندند تا ترکهای تصادفی بـا فواصل نامعین شکل گیرند. ترکهایی که به این صورت ایجاد میشدند، معمولاً عریضتـر از آن بودنـد کـه بتواننـد امکان انتقال مؤثر بار را فراهم سازند. از این رو، یک گرایش عمومی به سمت اجرای درزها مشاهده میشود.
به منظور داشتن درزهای با عرض کمتر از ۱ میلیمتر، این درزها معمولاً در فواصل بین ۵ تا ۸ میلمتر اجرا میشوند. اخیراً، برای جلوگیری از ترکهای انعکاسی در هنگام اجرای یک لایه پوشش، فواصل درز ۲/۵ متر تـا ۴ متر انتخـاب میشود که بعضی اوقات نیز به صورت نامتقارن کج بریده میشوند. اندازهگیریهایی که در منـاطق تسـت واقـع در ژاپن انجام شده نشان داده که انتقال بار به عرض تـرک یـا درز، ضـخامت لایـه و ظرفیـت بـاربری لایـه زیراساس بستگی دارد. وقتی RCC بر روی زیر اساس اصلاح شده بـا سـیمان اجـرا مـیشـود، انتقـال بـار بـه طـور چشمگیری بهبود مییابد. اصطکاک زیاد بین RCC و لایه زیر اساس در اثر عمـل تـراکم نیـز مشـاهده شـده اسـت. بنابراین، تغییرات عرض درز معمولاً کمتر از مقداری است که در روسازیهای بتن ویبره با همان فواصل درز وجـود دارد.
ساخت بتن غلتکی
اختلاط، حمل و نقل
آسیاهای مخلوط کن با جریان دایم، دستگاههای اختلاط بتن و در بعضـی مـوارد کـامیونهـای مخلـوط کـن به کار برده میشود. حمل و نقل معمولاً با استفاده از کامیونهای با بدنه باز و روکشدار انجام میشود. تغییرات رطوبـت در RCC بسیار مهم و حساس است، بنابراین، در صورتی که شرایط محیطی نامطلوب باشد، مثـل روزهـای گـرم یـا توفـانی، کامیونها باید مجهز به پوششهای محافظ باشند.
پخش کردن
در دورههای گرم، سطح لایه اساس باید بلافاصله قبل از پخش بتن مرطوب شود. این مسأله به خصـوص در عملیات روکش کردن راههای موجود که دارای سطح سیاه جذب کننده گرما هستند باید اجرا شود. از طـرف دیگـر، در آلمان پخش مصالح بر روی لایه یخزده اساس مجاز نیست. دستگاههای بسیار متنوعی مانند گریدر، دستگاه تراز خودکار یا دستگاههای پرداخت بـرای پخـش مصالح متراکم نشده به کار میروند، ولی یک گرایش عمومی نیز به سمت استفاده از غلتـکهـای جـاده صـافکنـی وجود دارد که یک پیش تراکم بالا، بیش از ۹۰ % تراکم حداکثر پروکتور اصلاح شده را تضمین میکنند. معمـولاً، دستگاههای پرداختی که دارای سیستمهای تخماق دوگانه هستند برای این منظور استفاده میشوند، ولی غلتـکهـای جاده صاف کن اصلاح شده دارای قالب لغزان با صفحات لرزان قوی در اسپانیا نیز با موفقیت بـه کـار رفتـهانـد. پیش تراکم بالا باعث بهبود همواری سطح میشود زیرا تغییر شکل مصالح در زیر غلتکها کاهش مییابد. بر عکـس، گریدرها در ارتباط با بازده یا پیش تراکم نتایج بدتری میدهند. با وجود این، آنها مناسبترین دستگاه برای طرحهای نامنظم مانند آنچه در بسیاری از کارهای شهری دیده میشود، هستند.
به منظور اطمینان از تراکم مناسب در تمام عمق لایه، ضخامت کل RCC ریخته شده نباید از ۲۵ سانتیمتر تجـاوز کند. در بعضی موارد، یعنی در مواردی که ضخامت RCC از محـدوده عمـل دسـتگاه پرداخت بیشتر باشد، یک گریدر به همراه آن کار میکند تا ضخامت باقیمانده را پخش کند. استفاده از گریـدر بـرای حل مشکل مذکور موفقیت آمیز بوده است.
تراکم
RCC معمولاً توسط یک غلتک لرزشی سنگین، و در بسیاری از موارد، به همراه یک غلتک چـرخ لاسـتیکی متراکم میشود. در غلتکهای لرزشی توصیه میشود که وزن ثابت در هر سانتیمتر از عرض خطی چـرخ غلتک از kg ۳۰ کمتر نباشد، در حالی که در غلتک چرخ لاستیکی بار هر چرخ باید حداقل ۳ تن و فشار تماسـی آن باید حداقل MPa ۰/۸ باشد. الگوی غلتک زدن شامل دو عبور ثابت (یـک حرکـت رفـت و برگشـت) بـر روی مصالح تازه ریخته شده برای شکل دادن به آن است که با چندین عبور لرزشـی، معمـولاً چهـار یـا بیشـتر، دنبـال میشود تا زمانی که تراکم لازم به دست آید.
توصیه شده که ویبراتورها برای زمان کوتاهی که غلتک تغییر مسیر میدهد خاموش باشند. سپس فرآیند تراکم با چندین بـار عبـور غلتـک چـرخ لاسـتیکی بـه پایـان میرسد تا هر گونه ترک یا سوراخهای سطحی بسته شود. یک چرخ فولادی پوشیده با لاستیک نیز میتواند هم بـرای عبورهای لرزشی، تا رسیدن به تراکم لازم، و هم برای فرآیند پرداخت به کار رود. این کار از نظـر ایجـاد اصـطکاک خوب نیز مفید فایده است. این الگوی غلتک زنی جای بعضی تغییرات را دارد. اگر غلتـکهـای چـرخ لاسـتیکی موجود نباشند، چندین عبور غیر لرزشی نهایی غلتک چرخ فولادی میتواند بـرای آببنـدی سـطح انجـام شـود. بـا غلتکهای مرکب (چرخ فولادی صاف در محور جلو و چرخهای لاستیکی در محور عقب) نیز نتایج خوبی به دست آمده است. عبورهای متوالی غلتک باید به طور متناوب تنظیم شود تا از تشـکیل فرورفتگـیهـا جلـوگیری شـود. در انتهای هر خط در حال ساخت، رمپ برای عبور دستگاهها تعبیه میشود.
با مشاهده رفتار بتن تازه تحت عبور غلتکهای ثابت میتوان به قابلیت تراکم مصالح پی برد. RCC با روانـی مناسب به صورت یکنواختی تغییرشکل میدهد. اگر RCC تر باشد، سطح آن براق و خمیـری بـه نظـر مـیرسـد و RCC زیر فشار غلتک و حتی پا رفتار الاستیک از خود نشان خواهد داد. بر عکس، اگر RCC خیلی خشـک باشـد سطح آن غبارآلود و دانه دانه به نظر خواهد رسید و حتی ممکن اسـت در راسـتای افقـی تحـت بـرش قـرار گیـرد. بنابراین ضروری است که تغییرات میزان آب به شدت محدود شود.
حفظ پیوستگی در طـی عملیـات روسـازی بسـیار اهمیـت دارد. غلتـکهـا، بـه خصوص در حالتی که ویبراتورها روشن هستند، نباید زمانی که بر روی مصالح تازه قرار دارند خاموش شـوند زیـرا این کار باعث ایجاد ناهمواری در سطح نهایی میشود.
روسازیهای ضخیم، با حداکثر ضخامت ۶۰ سانتیمتر، بعضی اوقات بـرای تجهیـزات صـنعتی لازم هسـتند. وقتی ضخامت از ۲۵ سانتیمتر تجاوز میکند، روسازیهای RCC معمولاً در چند لایه اجرا مـیشـوند تـا از تـراکم کافی هر لایه اطمینان حاصل شود. در این موارد، لازم است که چسبندگی خوبی بین لایهها وجود داشته باشـد. ایـن چسبندگی معمولاً با محدود کردن فاصله زمانی اجرای لایه فوقانی به زمان روانـی لایـه زیـرین بـه دسـت مـیآیـد، همچنین، سطح لایه زیرین باید مرطوب نگه داشته شود.
متراکم کردن لبههای کناری موضوع مهمی است. برای دستیابی به نتایج خوب، لازم است که یک قید جـانبی محکم و باثبات، مانند جدول در خیابانهای شهری، از قبل در محل قرار داده شود. در غیـر ایـن صـورت، تـراکم و مقاومت کاهش خواهد یافت. بعضی از کارها در زمینه شکل لبههای کناری موفقیت آمیز نبوده است. وقتی شانه برای راه تعبیه میشود، بایستی مشترکاً با لایه RCC متراکم شود. در این حالت، الگوی غلتک زنی شـامل یـک بار عبور غلتک ثابت بر روی درز است، به صورتی که دوسوم از طول چرخ بر روی لایه بتنـی و باقیمانـده بـر روی شانه قرار گیرد. پس از آن، یک بار دیگر غلتک ثابت از روی لایه RCC عبور داده میشود، تنها به ایـن منظـور که آن را در مقابل شانه فشرده سازد. سپس، تراکم استاندارد میتواند ادامه پیدا کند.
از خشک شدن بتن ضمن عمل تراکم باید جلوگیری شود. این اقدام احتیاطی در روسازیهای چند خطه، کـه در آن یک نوار کناری متراکم نشده میماند تا لایه مجاور پخش شود. در آب و هوای گـرم و توفانی، ممکن است لازم باشد که برای مرطوب نگهداشتن مصالح تا زمان شروع عمل پرداخت، مرتباً بر روی سطح آب اسپری شود. به منظور اجتناب از تشکیل حوضچه آب یا جاری شدن آن بر روی سـطح RCC بایـد دستگاههایی که برای اسپری کردن به کار میروند، آب را به صورت مه پخش کنند.
درزها
درزهای عرضی معمولاً با اره کردن سـطح، در زمانی که مدت آن بسیار وابسته به شرایط آب و هوایی و زمان کسب مقاومت RCC است، به وجود میآیند و طول آن از چند ساعت تا چندین روز متغیر خواهد بـود. امـا، در حـال حاضـر تشـکیل درزهـا در حالـت مرطوب در فرانسه، آلمان و اسپانیا بسیار متداول است. بسیاری از دستگاهها نیز وجود دارنـد کـه در روسـازیهـای صلب هم به کار میروند. مانند صفحات لرزاننده با یک تیغه جوش شده به انتهای آن که اولین بار برای شکاف دادن لایههای اساس چسبیده با سیمان در آلمان مورد استفاده قرار گرفتند یا غلتکهای کوچـک کـه مجهز به یک حلقه برش هستند. در این خصوص، فعالیتهای ابتکاری جالبی انجـام شـده کـه از جمله میتوان به دستگاهی که کل ضخامت مصالح متراکم نشده را میبرد، اشاره نمود. به طور همزمان یـک فـواره از امولسیون قیر بین دو تیغهای که دستگاه برش را تشکیل میدهد ریخته میشـود. امولسـیون از چسـبیدن مجدد لبههای درز جلوگیری میکند. کاهش هزینه به علت ایجاد درزها در حالت مرطوب باعث میشـود کـه بتـوان درزها را در فواصل کوتاهتری اجرا کرد.
در خصوص درزهایی که در پایان روز ایجاد میشوند، چه درزهای طولی و چه درزهـای عرضـی، ضـروری است که لبههای آنها تا حد امکان به صورت عمودی باشد. در غیر این صورت، احتمال دارد در صورت افزایش زیاد درجه حرارت، قسمتهای انتهایی دالهای همجـوار همپوشـانی کننـد. بـرای اطمینـان از عمـودی بـودن لبـههـا از روشهای مختلفی میتوان استفاده نمود.
عمل آوری و محافظت از سطح
کاهش مقدار آب در مخلوطهـای RCC تـأثیر زیـادی بـر روی زمـان عمـل آوردن دارد. ایـن کـار بایـد در سریعترین زمان ممکن پس از اتمام تراکم آغاز شود. اگر قرار باشد که RCC بدون پوشش باقی بماند، معمولاً عمل آوردن با آب در طی یک هفته انجام میشود. برای این منظور مخلوطهای عمل آوری یا امولسیونهای قیر به کار برده میشوند. وقتی قرار باشد که یک لایه بتن آسفالتی یـا یـک پوشـش سـطح بـر روی RCC قـرار گیـرد، اسـتفاده از امولسیون قیر متداولتر است. اگر آمد و شد بر روی امولسیون مجاز باشد، باید آن را با سـنگ شکسـته ریـز یـا ماسـه محافظت کرد.
عملکرد روسازیهای RCC
به طور کلی رفتار روسازیهای RCC در تمام انواع کاربردهای آن رضایت بخش بوده است. عدم موفقیـتهـای مشاهده شده را میتوان به نامناسب بودن عملیات ساخت، مانند تراکم ناکافی یا از دست دادن رطوبت نسبت داد.
در خصوص روسازیهایی که در دو یا چند لایه اجرا میشوند، اطلاعات به دست آمده از نمونههای گرفته شـده از این راهها حاکی از آن است که با اجرای صحیح روسازی میتوان به مقاومت چسبندگی کـافی در فصـل مشـترک لایهها دست یافت و در نتیجه روسازی میتواند به عنوان یک لایه یکپارچه عمل کند.
مقاومت در برابر ساییدگی نیز رضایت بخش است. ولی، عمل آمدن بتن برای RCC دارای اهمیت بیشتری نسبت به بتنهای معمولی است. عمل آمدن نامناسب منجر به ایجاد یک لایه رویه ضعیف میشود. با وجود ایـن، مقاومـت لغزشی در RCC همگام با افزایش مقاومت به طور چشمگیری با گذشت زمان افزایش مییابد.
در ارتباط با ترک خوردگی در روسازیهای RCC، وقتی درزها اجرا نشوند، ترکها در فواصـل بسـیار متفـاوتی، معمولاً بین ۱۰ و ۳۰ متر، ظاهر میشوند. بنابراین، در دالهای با طول بلند، شکاف ترکهـای ایجـاد شـده بـه دلیـل جابجاییهای حرارتی، بسیار اهمیت داشته و انتقال بار به درستی صورت نمیگیرد. به علاوه، لبه تـرکهـا مـیتوانـد تحت ترافیک وارده به شدت خراب شود. این مطالب بر لزوم اجرای درزها تأکید میکند. ولی، باید توجه داشت کـه وقتی تغییرات درجه حرارت یا رطوبت زیاد باشد فاصله ترکها به ۵ یا حتی ۳ متر کاهش مییابد. برای آببندی کردن ترکهای نـامطلوبی کـه در سـطح ظـاهر میشوند و محافظت از لبههایشان، اغلب آنها را با آسفالت ماستیکی درزگیری میکنند.
به طور کلی، در حال حاضر همواری سطح روسازی RCC شرایط لازم برای ترافیک سریع را برآورده نمیسازد، ولی برای سرعتهای متوسط در راههای معمول و با حجم ترافیک پایین مناسـب اسـت. بـا وجـود ایـن، در بیشـتر کشورها به نسبت اولین کارهای اجرا شده پیشرفت قابل توجهی در این زمینه دیده شده، خصوصاً از زمانی که شمشههای پیش تراکم به کار رفتهاند.
برای ترافیک کم سرعت، بتن غلتکی میتواند یک انتخاب مناسب در بسـیاری از کشـورها باشـد کـه بـه نسـبت روسازیهای بتن معمولی موجب صرفه جویی قابل ملاحظهای در هزینههای اجرا میشود، به خصـوص زمـانی کـه دستگاههای خاص مورد نیاز برای فرآیند ساخت در دسترس نباشند. همچنین، در آزادراهها و بزرگراههای اصلی، بـا وجود این که مطابق استانداردهای مربوط به همواری سطح، هنوز یک لایه پوشش بتن آسـفالتی مـورد نیـاز اسـت و انتخاب اقدامات مناسب برای مقابله با ترکهای انعکاسی نیز مشکلی است که کاملاً حل نشده، بـا ایـن حـال RCC یک انتخاب اقتصادی است. انتظار میرود که با پیشرفتهای جدید در ارتباط با دستگاههای پرداخت بـتن از پیش متراکم شده با تراکم بالا، کاهش تعداد عبورهای غلتک، یا حتی غیر ضروری کردن آن، خصوصیات مربوط بـه رانندگی بهبود یابد که در نهایت منجر به استفاده گسترده تر بتن غلتکی میشود.