شاتکریت چیست؟

شاتکریت(shotcrete) یک ماده زود سخت شونده است که برای تثبیت، پایدارسازی و محافظت از سازه ها و همچنین برای بتن ریزی هایی که بدون استفاده از قالب انجام می شود، کاربرد دارد. ضخامت معمول شاتکریت بین 5 تا 15 سانتیمتر می باشد.
شاتکریت یک در هم کنش بین نیروی انسانی، ماشین آلات و بتن می باشد. نیروی انسانی به عنوان شخصی که با نازل کار می کند، شناخته می شود که نیازمند مهارت های فنی خاصی است. اپراتور باید بتواند ماشین آلات و مصالح شاتکریت به صورت مناسب به کار گیرد. بنابراین در هم کنش و کیفیت این مجموعه عوامل، نهایتا تعیین کننده موفقیت استفاده از شاتکریت خواهد بود.

مقررات ملی ساختمان شاتکریت را چنین تعریف می کند:

بتن پاشنده (شاتکریت) فرآیندی است که در آن بتن یا ملات روی یک سطح پاشیده می شود تا لایه ای متراکم، خود نگهدار و باربر ایجاد کند. در مواردی که شکل کار پیچیده یا قالب بندی مشکل و پر هزینه باشد به ویژه در بهسازی ساختمان ها و پل ها از این نوع بتن استفاده می شود. استفاده از این نوع بتن به تجربه، تامین تدابیر مناسب و کارگران فنی متخصص به ویژه در امر بتن پاشی نیاز دارد.
از نظر ACI شاتکریت عبارت است از ملات یا بتنی که با فشار و سرعت بالا به سطح مورد نظر پاشیده شود.
امتیاز عمده این نوع بتن در مقایسه با بتن معمولی آن است که در این حالت فقط به قالب داخلی و یا یک سطح موجود نیاز می باشد. به همین دلیل این روش اجرای بتن برای سطح مدور و قوسی مانند تونل ها و دودکش ها کاربرد روز افزون یافته است.

مزایای شاتکریت

از مزایای شاتکریت میتوان به موارد زیر اشاره کرد:

قابلیت کاربرد در هر نوع سطح، در هر ارتفاع و زاویه ای؛ زیرا شاتکریت به سرعت به سطح می چسبد و توانایی تحمل وزن خود را دارد
شاتکریت می تواند در سطوح ناصاف هم استفاده شود
چسبندگی بسیار خوب به سطوح
قابلیت اجرا با ضخامت های متفاوت در محل پروژه

معایب شاتکریت

از معایبی که شاتکریت دارد میتوان به طور موردی به موارد زیر اشاره کرد:

مصرف سیمان بیشتر
نیاز به افراد متخصص در امر پاشیدن بتن
لزوم استفاده از وسایل خاص بتن پاشی

کاربردهای شاتکریت

ساخت و ساز با روش شاتکریت، در انواع مختلفی از پروژه ها کاربرد دارد. انعطاف پذیری و اقتصادی بودن این روش، آن را به عنوان روشی پیشرو در سازه های بالای سطح زمین و زیر سطح زمین، تونل سازی و سازه های خاص زیر زمینی و در حقیقت در کل صنعت ساختمان مطرح کرده است. در ادامه به برخی از کاربرد هایی که با روش شاتکریت قابل انجام است، اشاره شده است:

پایدارسازی خاکبرداری در تونل ها و سازه های زیر زمینی و دیواره گودبرداری
کارهای آب بندی
آسترکشی تونل ها و محفظه های زیرزمینی
پایدار سازی شیب ها و ترانشه ها
پایدار سازی معادن و سازه های دالانی پوشش دادن
تعمیرات بتن (جایگزینی و مقاوم سازی بتن ها)
سازه های خاص باربر سبک وزن
بازسازی بناهای تاریخی (سازه های سنگی)
کاربردهای خلاقانه
ساخت استخرهای شنا

از نظر اهمیت، تونل سازی و معادن و تعمیرات بتن در راس قرار می گیرند. در تونلسازی و معادن، مهمترین کاربرد، پایدار سازی مقاطع خاکبرداری شده و آسترکشی موقتی و دائمی می باشد. شاتکریت همچنین می تواند برای سایرکارهای بتنی استفاده شود. مثلا محفظه های بزرگ معمولا با پاشش بتن پر می شوند.
به طور کلی، شاتکریت جایگاه خود را در کنار قطعات پیش ساخته تونلی و حلقه های داخلی بتنی به عنوان یک روش بتن ریزی، تثبیت کرده است. محدودیت ها برای استفاده از این روش به مسائل فنی و اقتصادی در قیاس با سایر روش های بتن ریزی و ساخت و ساز بر می گردد.

روش اجرای شاتکریت

به طور کلی شاتکریت نوعی بتن مرکب از سیمان، ماسه و خرده سنگ است که به کمک هوای فشرده اجرا شده و در اثر سرعت زیاد به صورت دینامیکی فشرده می‌شود. شاتکریت، بر مبنای زمان افزودن آب اختلاط به مخلوط سنگدانه ها و سیمان به شاتکریت خشک و تر تقسیم می شود. روش اجرای شاتکریت نیز به دو صورت تر و خشک انجام می گیرد. انتخاب یکی از دو روش به عوامل متعددی بستگی دارد که می توان به مواردی مانند هزینه، مهارت افراد، مقاومت فشاری، دوام، وسعت کار، مواد افزودنی و … اشاره کرد.

1.شاتکریت مرطوب(تر)(WMS)

منظور از شاتکریت تر، انتقال یک بتن آماده شامل سنگدانه ها، سیمان، آب و افزودنی های مخصوص شاتکریت به صورت یک مخلوط کارپذیر به محل پروژه می باشد. برای پاشش، شاتکریت مرطوب با هوا و زودگیر شاتکریت مخلوط می شود و در سطح مورد نظر پاشیده می شود. شاتکریت مرطوب، می تواند به دو روش جریان چگال و جریان باریک پاشیده شود. روش جریان چگال، جدید ترین روش است و عملکرد بالایی دارد.

کاربردهای شاتکریت مرطوب (تر)

معمولا شاتکریت مرطوب در مواقعی که کیفیت بالا و همچنین میزان خروجی بالایی از بتن مورد نظر است؛ استفاده می شود. این فرآیند از گذشته به عنوان مشهورترین، در تونلسازی مکانیکی شناخته می شود. نهایتاً انتخاب فرآیند پاشش، بر اساس انتخاب پیمانکار خواهد بود.

مزایای شاتکریت مرطوب(تر)

روش مرطوب جدیدترین و موثر ترین روش می باشد. فرآیند شاتکریت با روش جریان چگال، نیازمند کار بیشتر در ابتدا (شروع کار) و پایان کار(تمیز کاری)در مقایسه با روش خشک می باشد. همچنین مدت زمان کار در طول تولید از پیش تنظیم می شود و شاتکریت باید درطول آن زمان پاشیده شود. زیرا در غیر این صورت باقی مانده بتن از بین خواهد رفت.

مزایای فرآیند شاتکریت به روش مرطوب، بخش های مختلفی را پوشش می دهد که برخی از آنها اشاره می کنیم:

امکان اجرای سازه‌های بتنی با اشکال منحنی، مدور و غیر منظم (مثل استخر و آبگیر)
افزایش خروجی پاششی تا 25 متر مکعب بر ساعت در برخی موارد
بازگشت ملات به میزان دو تا چهار برابر کاهش می یابد.
بهبود قابل توجه شرایط در محیط کار با توجه به تولید کمتر گرد و خاک
کاهش هزینه های مربوط به خوردگی در تجهیزات مرتبط
نیاز به هوای کمتر در زمان پاشش
شاتکریت با کیفیت بالاتر (با میزان آب ثابت)
میزان آب به کار رفته برای بتن دقیقا قابل کنترل است و به همین دلیل بتن پاشی را می توان به حالت خودکار در آورد،که باعث افزایش بازدهی آن خواهد شد.
یکنواخت و همگن بودن شاتکریت به دلیل ثابت بودن مقدار آب
سهولت استفاده از الیاف

شاتکریت خشک(DMS)

فرآیند شاتکریت به روش خشک به معنای انتقال (حمل و نقل) شاتکریت آماده، شامل سنگدانه ها، سیمان و هر نوع افزودنی مخصوص شاتکریت ولی بدون آب می باشد. این فرمولاسیون آماده، می تواند کاملا خشک (خشک شده در آون) و یا کمی مرطوب با رطوبت موجود در سنگدانه ها باشد. برای فرآیند پاشش، شاتکریت خشک با آب و زودگیر شاتکریت مخلوط می شود و سپس به محل مورد نظر پاشیده می شود. بجز افزودنی های زودگیر شاتکریت، سیمان های زودسخت شونده ویژه که در مدت زمان خیلی کوتاهی پس از مرطوب شدن با آب می گیرند، می توانند در فرآیند پاشش خشک مصرف شوند. فرآیند جریان باریک برای شاتکریت خشک باید استفاده شود. شاتکریت خشک فرآیندی است که با موفقیت های زیادی همراه بوده و به طور مداوم رشد و بهبود پیدا کرده است.

کاربردهای شاتکریت خشک

شاتکریت خشک در مواقعی که مقادیر و خروجی بتن کمتر مورد نظر می باشد و همچنین، هنگامی که مقاومت ابتدایی بالا ضروری هست، مورد استفاده قرار می گیرد. به عنوان مثال برای آب بندی اولیه در برابر نفوذ آب شدید به کمک اسپری کردن، باید از این روش استفاده شود. نهایتاً روش پاشش بتن، توسط پیمانکار انتخاب می شود.

کاربردهای شاتکریت خشک و بتن آماده مخلوط شده برای پاشش عبارتند از:

تعمیرات بتن
سطح دیواره خاکی گودبرداری ها
سطح خاک در معرض هوازدگی
آب بندی اولیه در برابر نفوذ آب
کارهای پاششی معمولی
کارهای آب بندی
پاشش شاتکریت خشک روی سطح خاک دیواره گودبرداری

مزایای روش شاتکریت خشک

مزایای شاتکریت خشک، به انعطاف پذیری آن برمی گردد. این روش سنتی استفاده از شاتکریت است که در همه جای دنیا به خوبی شناخته شده است. از مزایای روش خشک میتوان به موارد زیر اشاره کرد:

مقاومت اولیه بالا برای آب بندی اولیه و پایدارسازی
زمان نگهداری تقریبا نامحدود برای مصالحی که در سیلوها نگهداری می شوند.
مقدار آبی که به کار می رود دقیقا به میزانی است که سیمان احتیاج دارد .
استفاده از تجهیزات ساده تر و ارزان تر
امکان پمپ کردن طولانی مصالح وجود دارد.

معایب روش شاتکریت خشک

از معایبی که روش خشک دارد میتوان به موارد زیر اشاره کرد:

ممکن است به همه دانه‌ها آب نرسد و هیدراته نشده باقی بمانند.
در محل کارگاه گرد و غبار ناشی از پراکنده شدن دانه سیمان زیاد است.
به دلیل نچسبیدن ملات (به دلیل هیدراته نشدن) پرت کار زیاد است.

شاتکریت در تونل

بتن یا به صورت پیش‌ساخته یا درجا و یا به صورت پاشیدنی (شاتکریت) در تونل استفاده می‌شود. اگر ضخامت بتن مصرف شده t_c در تونلی به شعاع r_i باشد (شکل1) فشار حائل وارده که توسط این پوشش بتنی در پاسخ به همگرایی تونل وارد میشود از رابطه زیر بدست می‌آید:

در این رابطه مقدار k را میتوان از رابطه زیر بدست آورد:

نکات قابل توجه در مسلح نمودن بتن یا شاتکریت و نفوذ پذیری آن

باید توجه نمود که تأثیر مسلح نمودن بتن یا شاتکریت با مصالحی مثل مش و آرماتورهای ریز و سبک در محاسبه سختی به صورت فوق منظور نشده است. مسلح نمودن بتن یا شاتکریت با مش یا میله‌های سبک نقش خیلی مهمی در کنترل و توزیع تنش‌ها و ترک خوردگی دارند، لیکن این گونه مسلح کننده‌ها سختی را خیلی زیاد افزایش نمی‌دهند.
وقتی که مسلح کردن پوشش به صورت خیلی سنگین انجام می‌شود، مثلاً وقتی که بتن به صورت درجا پس از آرماتوربندی و قالب‌بندی ریخته می‌شود، مشارکت هر دو سیستم (یعنی بتن و آرماتور یا هر نوع دیگر از سیستم‌های مرکب) باید در نظر گرفته شود.

همچنین باید خاطر نشان کرد که پوشش بتنی یا شاتکریت فرض می‌شود نفوذ‌پذیر است به طوری که هر گونه فشار داخلی یا خارجی ناشی از آب، فشار داخل را تحت تأثیر قرار نمی‌دهد. در تونل‌های آبی (تحت فشار یا تحت غیر فشار) که پوشش تونل غیر قابل نفوذ است، تنش اضافی که در اثر آب ایجاد می‌شود باید در نظر گرفته شود. فشار حائل ماکزیمم که می‌تواند توسط پوشش ایجاد شود (برای بتن و شاتکریت) را می‌توان از تئوری مربوط به استوانه‌های تو خالی که تحت بار خارجی قرار گرفته باشند بدست آورد.

باید توجه کرد که معادله فوق وقتی مورد استفاده قرار می‌گیرد که پوشش بتن دایره‌ای است و مقدار شکستگی هم محدود است.

تاریخ انتشار: ۱۳۹۸/۱۰/۲۹