بخشی از مقاله
چکیده
امروزه از بتن غلتکی در ساخت سدها و روسازی راهها استفاده میشود. استفاده از این نوع بتن به علت مزایایی چون کوتاه شدن زمان و تداوم در ساخت، در دسترس بودن مصالح موردنیاز و کاهش هزینه ساختوساز گسترشیافته است. روشهای اولیه طرح مخلوط بتن غلتکی روسازی عمدتاً شامل طرح اختلاط با استفاده از آزمایش قوام بتن و یا طرح اختلاط با استفاده از آزمایش تراکم خاک میباشند. این روشها تجربی بوده و مبتنی بر ساخت چندین مخلوط آزمایشی بهمنظور تعیین طرح مخلوط بهینه میباشند.
این روشها به دلایلی مثل زمانبر بودن و الزام در تکرار با تغییر نوع مصالح در طول انجام پروژه، غیر کارآمد میباشند. در سالهای اخیر با توسعه کاربرد مدلهای ریاضی در طرح اختلاط بتن، استفاده از روشهای نیمهتجربی و تئوری بهجای روشهای تجربی جهت تعیین طرح اختلاط، سبب بهبود خواص مخلوط بتن غلتکی در حالت تازه و سخت شده گردیده ا ست.
همچنین کاهش تعداد مخلوطهای آزمای شی موردنیاز اولیه نیز، از مزایای این روشها است. در این تحقیق مرور کوتاهی بر روشهای تجربی و نیمهتجربی انجامشده ا ست. علاوه بر این طرح مخلوط بتن غلتکی بر ا ساس مدل پکینگ تراکم پذیر - CPM - که رو شی تئوری است مورد بحث و بررسی قرارگرفته است.
.1 مقدمه
ساخت بتن غلتکی روشی در راستای توسعه و تکامل مصالحی نظیر خاک تثبیتشده با سیمان و یا اساس اصلاحشده با سیمان است که مدتهای مدیدی بهعنوان زیراساس و اساس در طراحی و ساخت روسازیها کاربرد داشته است. تعریف بتن غلتکی روسازی راه عبارت است از مخلوط سفت ونسبتاً خشکی از سنگدانه با اندازه حداکثر 19 میلیمتر، مواد سیمانی و آب که توسط دستگاههای متداول روسازی آسفالتی پخش و پسازآن توسط غلتک ویبرهای کوبیده و متراکم میگردد و سرانجام بعد از سخت شدن در اثر واکنش هیدراتاسیون سیمان به بتن تبدیل میگردد. ابتدا مصالح تشکیلدهنده بتن غلتکی در داخل مخلوطکن مخلوط گردیده تا یک مخلوط همگن به دست آید سپس بر روی بستر موردنظر گسترانده میشود.
از خصوصیات بارز و مشخصات ظاهری این مخلوط میتوان به کارایی پایین - اسلامپ صفر - اشاره کرد. همانطور که گفته شد پس از ساخت، این مخلوطها توسط تجهیزات ساخت روسازی آسفالتی - با برخی اصلاحات - در لایههایی که ضخامت حداکثر آنها در وضعیت متراکم شده از 25 سانتیمتر تجاوز نمیکند پخش و سپس این لایهها با غلتکهای فولادی متراکم میگردند. در برخی موارد بهمنظور دستیابی به روسازی باکیفیت بالاتر، از غلتکهای چرخ لاستیکی برای تراکم نهایی لایهها استفاده میشود. درنهایت پس از انجام فرایند متراکم سازی، عملیات عملآوری سطح روسازی بتن آغاز میگردد تا امکان دستیابی به روسازی با سطح سخت و بادوام فراهم آید
تاکنون برای طرح اختلاط بتن غلتکی روسازی روش استانداردی که مقبولیت عام داشته باشد، ارائه نشده است. روشهای مورد استفاده برای تعیین طرح اختلاط بتن غلتکیعمدتاً بر اساس روشهای تجربی بوده که با سعی و خطا بهدستآمده است. در سالهای اخیر نیز روشهای جدیدی تحت عنوان روشهای نیمهتجربی و تئوری ارائه گردیده است. هدف از ارائه روشهای جدید نیمهتجربی و تئوری، بهبود خواص کوتاهمدت، بلندمدت مخلوط و نیز کاهش تعداد مخلوطهای آزمایشی موردنیاز جهت تعیین طرح بهینه است
.2 طرح اختلاط
طرح مخلوط مورداستفاده برای بتن غلتکی روسازی در نسبتهای آب به سیمان کم تهیه میشود. بر همین اساس این مخلوط باید بهاندازه کافی خشک باشد تا تحمل وزن غلتکهای عبوری بر روی سطح خود را داشته باشد و همچنین باید بهاندازه کافی مرطوب باشد تا امکان پخش مناسب و مؤثر خمیر سیمان در تمام حجم بتن در حین اختلاط را فراهم آورد. مهمترین ملاحظات در طرح اختلاط بتن غلتکی روسازی تأمین مقاومت و دوام موردنیاز طرح میباشد. همچنین با توجه به ویژگی خاص بتن غلتکی - خشکی مخلوط بتن - تأمین کارایی کافی جهت امکان اجرا و تراکم مناسب روسازی و کاهش امکان جداشدگی، همواره از مهمترین نکات موردتوجه در طرح اختلاط بتن غلتکی میباشد. دراینبین روشهای مختلفی که برای طرح اختلاط مخلوطهای بتن غلتکی روسازی ارائهشده است را میتوان بهصورت زیر دستهبندی کرد :
· روشهای تجربی
· روش نیمهتجربی
· روش تئوری
که در ادامه مرور کوتاهی بر روشهای تجربی و نیمهتجربی خواهیم داشت، همچنین روش تئوری مورداستفاده نیز بهتفصیل توضیح داده خواهد شد.
.1 .2 روشهای تجربی
بااینکه نزدیک به سه دهه از استفاده بتن غلتکی در گستره وسیع، برای روسازی در کشورهای صاحب اینفنّاوری میگذرد اما تاکنون استاندارد مشخصی برای طرح اختلاط این نوع بتن ارائه نشده است. روشهای اولیه طرح اختلاط بتن غلتکی روسازی که از سوی مراجع مختلف تا حدود یک دهه قبل در این زمینه پیشنهادشده بیشتر مبتنی بر تجربیات بهدستآمده از پروژههای روسازی بتن غلتکی میباشد که تا پیشازاین ساخته و بهرهبرداری شده بود. نکته مشترک در تمام این روشها احتیاج به ساخت مخلوطهای آزمایشی با شرایط واقعی اجرای پروژه جهت دستیابی به شرایط موردنظر اعم از مقاومت، کارایی و دوام میباشد.
در تمام این روشهامعمولاً تخمین اولیهای از ترکیب مصالح بر اساس الزامات طراحی پیشنهاد شده و پس از ساخت مخلوطهای آزمایشی و انجام آزمایشهای موردنظر، نظیر مقاومت، دوام و کارایی، نسبتهای اولیه پیشنهادی با سعی و خطا اصلاح شده تا بیشترین همگرایی جهت حصول پارامترهای موردنظر به دست آید. این روش را میتوان به دودسته کلی زیر تقسیم نمود :
-1 طرح اختلاط با استفاده از آزمایش روانی بتن
- 2 طرح اختلاط با استفاده از آزمایشهای تراکم خاک
- 1 – 1 – 2 طرح اختلاط با استفاده از آزمایش روانی بتن
این روش بهصورت گامبهگام در ادامه آورده شده است :
گام -1 نسبتهای حجمی پوزولان به سیمان و آب به مواد سیمانی با توجه به الزامات طرح و به کمک نمودارهای موجود در آییننامه برای تولید مخلوطهای ملات و بتن انتخاب میگردد.
گام -2 محاسبه حداقل حجم خمیر
گام -3 محاسبه حجم درشتدانه
گام -4 محاسبه مقدار هوای موجود در فضای منفذی بتن که بین 1 تا 2 درصد حجم کل بتن در نظر گرفته میشود.
گام -5 محاسبه حجم خمیر سیمان بدون در نظر گرفتن هوا
گام -6 محاسبه حجم ریزدانه
گام - 7 محاسبه حجم آب
گام -8 محاسبه حجم سیمان
گام -9 محاسبه حجم پوزولان
گام -10 محاسبه جرم مصالح با استفاده از جرم حجمی
