بخشی از مقاله
چکیده
عمل آوری بتن یکی از مهمترین فعالیت ها در دستیابی بتن به مقاومت طراحی خود است. برای آنکه بتن با بهترین کیفیت تولید و در مدت زمان کوتاهی به مقاومت اولیه طراحی رسد، نیاز به آن است که فرایند عمل آوری با روش مناسب و در شرایط محیطی مناسب انجام شود. این حقیقت در ساخت تونل به روش مکانیزه، به دلیل نقش تعیین کننده سگمنت های بتنی پیش ساخته، از اهمیت حیاتی برخوردار است.
در این مقاله برای تونل در دست ساخت خط 6 مترو تهران به طول 10/5 کیلومتر و قطر حفاری 9/16 متر که 7/5 کیلومتر آن به طور کامل ساخته شده، آزمایشهای لازم برای انتخاب دما مناسب برای عمل آوری حرارتی - بدون بخار - و گام های لازم برای انتخاب طرح مخلوط مناسب برای سگمنت های بتنی در آزمایشگاه کنترل کیفیت احداث شده در پروژه، ارائه گردیده است .
در این تحقیق، کیفیت قطعات بتنی پیش ساخته برای پوشش تونل، به عنوان جزء مهمی از ساخت تونل، مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین، عمل آوری حرارتی - بدون بخار - قطعات - سگمنت - بتنی به جهت افزایش نرخ تولید آن توضیح داده شده است. مطابق با نتایج بدست آمده، میانگین مقاومت فشاری 10 ساعته بتن با مصرف 0/6 درصد وزن سیمان، مواد افزودنی، بیش از 12 MPa تا 15 MPa گردیده است. این میزان مقاومت، نیاز های طرح برای خروج قطعات بتنی از قالب در بازه زمانی 10 ساعته را فراهم می آورد.
-1 مقدمه
به عنوان اصلی رایج در تونلسازی با دستگاه حفار مکانیزه1 ، تعداد زیادی از قطعات پیش ساخته بتنی، برای کاهش ریسک کمبود سگمنت به دلیل محدود بودن تعداد قالب ها و فضای کارخانه تولید، در محوطه کارگاه دپو می گردد. به طور متوسط در جریان کار شبانه روزی TBM بسته به شرایط زمین و وضعیت دستگاه، تعداد قابل توجهی سگمنت پیش ساخته بتنی مورد استفاده قرار می گیرد.
فراهم نمودن قالب های بتنی و فضا و امکانات لازم برای این میزان تولید روزانه، نیازمند سرمایه گذاری هنگفت است. به دلیل آنکه بتن تازه برای رسیدن به مقاومت اولیه به منظور خروج از قالب های فلزی و انتقال به دپو موقت نیاز به زمان مناسب دارند، برای کاهش این زمان، لازم است روش های موثر عمل آوری بتن در پروژه در نظر گرفته شود. عمل آوری بخار به روش ثابت2 یا مدولار3 بیشترین روش های تجربه شده در پروژه های مختلف تونل سازی هستند.
افزایش دمای عمل آوری بتن منجر به تسریع فرایند شیمیایی هیدراسیون می شود. - 1 - Verbeck and Helmuth دریافتند که روند سریع هیدراسیون اولیه در دما های زیاد باعث کند شدن فرایند هیدراسیون در ادامه گردیده و منجر به پخش غیر یکنواخت محصولات هیدراسیون در داخل خمیر سیمان می شود . بنابراین، این توزیع غیر یکنواخت محصولات هیدراسیون، به خودی خود به طور نامطلوبی بر مقاومت اثر خواهد گذاشت
با قرارگرفتن بتن در معرض حرارت زیاد 4 ، هیدراسیون تسریع و توزیع مواد ناشی از هیدراسیون به صورت غیر یکنواخت صورت می پذیرد 2 - و. - 3 این پدیده سبب تخلل بالا گردیده و منجر به کسب مقاومت بالا در سنین پایین و کاهش مقاومت در سنین بالا می شود
حضور مواد معدنی افزودنی پوزولانی طبیعی، خاکستر بادی و یا روباره سیمان می تواند باعث اصلاح فعالیت هیدراسیون، کاهش روند افزایشی حرارت و تولید کلسیم- سیلیکات- هیدرات - CSH - اضافی نماید . - 6 - در دمای افزایشی، این مواد، در هیدراسیون سیمان تاثیر گذاشته و باعث کاهش بینظمی های بوجود آمده ناشی از افزایش دما می گردند. Videla و همکاران - 7 - رفتار سیمان پرتلند و خمیر سیمان را تحت دما های مختلف عمل آوری مورد مطالعه قرار داده 5 - ، 20 و 30 درجه سانتیگراد - و مشاهده کردند که مقاومت مخلوط سیمان با افزایش دما افزایش می یابد.
فراهم کردن قالب ها و سایر تجهیزات مرتبط مانند جرتقیل های دروازه ای، هوای فشرده، فضای مسقف، دپوی موقت و دپوی دائم بر اساس نرخ پیشروی دستگاه حفار مکانیزه صورت پذیرفته و بلا استفاده ماندن بخشی از این تجهیزات در یک روز کاری علاوه بر تحمیل هزینه های تعمیر و نگهداری و صرف هزینه های گزاف در تهیه قالب ها و تجهیزات ، به مفهوم یک سرمایه گذاری غیر ضروری در پروژه است.
در این مقاله به منظور استفاده بهینه از تجهیزات و سرمایه گذاری های انجام شده و بهره وری در تولید قطعات پیش ساخته بتنی ، برای دو نوبت کاری پیوسته، ترکیب فرایند های مختلف مانند عمل آوری بتن با استفاده از حرارت، کاهش مقدار سیمان در طرح مخلوط و همچنین اضافه نمودن مواد افزودنی مورد بررسی قرار گرفته است. درنتیجه، طرح مخلوط قطعات بتنی پیش ساخته به عنوان جزء بزرگی از عملیات ساخت تونل و پیاده سازی فرایند عمل آوری حرارتی سگمنت های بتنی و تاثیر آن بر مقاومت بتن در سنین پایین و در مدت زمان 28 روزه مطالعه شده است.
-2 خصوصیات ژئوتکنیکی پروژه
شهر تهران بر روی نهشته های آبرفتی دوران چهارم بنا شده است. ریبن - 8 - نهشته های آبرفتی تهران را به چهار بخش سازند های A،B،C و D تقسیم کرد.
سازند A قدیمی ترین و سازند D جدیدترین سازند محسوب می شود.
سازند A به ضخامت حدود 1200 متر و به طور موضعی دارای لایه ها و عدسی های رس و ماسه بوده و عموما به شکل تپه ها با دره های عمیق است.
سازند B، کنگلومرای سخت نشده و ناهمگن شامل قلوه سنگ، شن، ریگ و گاها قطعات درشت دانه تا چند متر است.
سازند C - سازند تهران - آبرفت های مخروط افکنه ای شامل قلوه سنگ، ریگ و شن است. ضخامت این سازند تا 60 متر گزارش شده است.
