شاتکریت چیست؟تعریف،تاریخچه،کاربرد،انواع،مزایا و معایب،ترکیبات،مراحل اجرا

۵ اسفند ۱۳۹۹

۰نظر

978 بازدید

شاتکریت چیست؟

شاتکریت یا بتن پاشیده، به ملات یا بتنی که با هوا و سرعت بالا بر روی سطح پاشیده می شود، گفته می شود.شاتکریت در کل یک واژه جامع است که هر دو نوع تر و خشک را در بر‌ می‌گیرد. شاتکریت‌های تر و خشک هر کدام در شرایط به خصوصی مورد استفاده قرار‌ می‌گیرند. در صنعت استخر سازی، منظور از شاتکریت همان شاتکریت تر و منظور از گونیت همان شاتکریت خشک است.

در عملیات اجرا، بتن هم‌زمان با قرار گرفتن در سطح مورد نظر، سفت و متراکم‌ می‌شود که دلیل آن استفاده از نازل‌های مخصوص پرفشار است. شاتکریت را‌ می‌توان در هر نوع سطح با هر شکل و مساحتی به کار گرفت.

تفاوت میان شاتکریت و بتن

تفاوت عمده میان بتن و شاتکریت در واقع نحوه اجرای این دو است. بتن آماده شده از قبل که در داخل یک محفظه قرار دارد، تخلیه و سپس در سطح مورد نظر تخلیه‌ می‌شود. در مرحله بعد برای شکل گرفتن، نیاز به اعمال لرزش‌هایی پیوسته یا فشردگی است. در نقطه مقابل، در اجرای شاتکریت نیازی به فرآیندهای شکل‌دهی نیست و از این رو قابلیت آن در ارتقای طراحی‌ها و کاربرد‌های منعطف بسیار بیشتر از بتن معمولی است و در بیشتر اوقات موجب صرفه‌جویی در زمان و هزینه‌ می‌شود.

تاریخچه شاتکریت

در سال ۱۸۹۲ آگست ولفشلز دستگاهی برای پاشش ملات سیمانی در تونل ها برای نگهداری سنگ استفاده کرد اما در اصل اختراع شاتکریت به کارل آکلی در سال ۱۹۰۷ نسبت داده می شود که ترکیب خشک ملات پاشیده شده را برای ساخت پوشش بادوام اسکلت حیوانات ماقبل تاریخ به کار برد. در سال ۱۹۱۹ کارل وبر روش پاشش بتن را ثبت اختراع کرد. به محصول دستگاه پاشش شن و سیمان و آب گونیت گفته می شد. در ابتدا به روش های مشابه این کار، نام های مختلفی مانند گان کریت، پنوکریت، بلاستکریت، جت کریت و عبارت اجرای پنوماتیک ملات یا بتن استفاده می شد. لغت شاتکریت اولین بار توسط انجمن مهندسی راه آهن آمریکا در اوایل دهه ۱۹۳۰ برای توصیف فرآیند گونیت معرفی شد. در سال ۱۹۵۱ موسسه بتن آمریکا لغت شاتکریت را برای فرآیند مخلوط خشک استفاده کرد.

در اوایل قرن بیستم بتن پاشیده به صورت محدود در چند پروژه مهندسی به منظور تعمیر سازه های بتنی و نگهداری سنگ استفاده شد اما بعد از کاربرد شاتکریت در چندین پروژه در ونزوئلا و اتریش توسط لادیسلائوس رابسویز در دهه ۱۹۵۰ این نوع از بتن مورد توجه قرار گرفت. شاتکریت به روش مخلوط تر در سال ۱۹۵۵ معرفی شد. در اواخر دهه ۱۹۶۰ دستگاه شاتکریت از راه دور معرفی شد. استفاده از الیاف فلزی برای تقویت شاتکریت در دهه ۱۹۷۰ انجام گرفت.

بیشتر بخوانید: چالزنی؛ انواع دستگاه ها و روش حفر چال

شاتکریت های اولیه محصولات با کیفیت بالایی نداشتند و مقاومت نهایی شاتکریت بسیار کمتر از بتن درجا بود همچنین برای چسبیدن به سنگ نیاز به حجم بالایی از مواد افزودنی تندگیر بود به همین دلیل لازم بود لایه ضخیمی پاشیده شود و به دلیل حجم بالای خاک و طبیعت سوزآور تندگیرها، هنگام پاشش برای محیط خطرناک بودند. در دهه ۱۹۷۰ مطالعات زیادی روی تندگیرها و مواد افزودنی استفاده شده در شاتکریت انجام گرفت زیرا نیاز به رسیدن به مقاومت اولیه بیشتر و همچنین استفاده کمتر از مواد گران و اغلب خطرناک بدون کاهش مقاومت نهایی بود و همچنین به منظور توسعه اتوماسیون و بهبود کیفیت و کمیت پاشش تحقیقاتی روی دستگاه پاشش بتن نیز صورت گرفت.

کاربردهای بتن شاتکریت

شاتکریت در زمینه های مختلف عمران کاربرد دارد و بیشتر کاربرد شاتکریت در حفاری های زیرزمینی در سنگ است. در زمینه های دیگر از جمله تعمیر سازه ها و معدن نیز شاتکریت کاربرد دارد که مثال های آن به شرح زیر است.

حفاری زیر زمینی: چاه، تونل و مغار
تعمیر و تقویت سازه ها: پل ها، ساختمان ها، سازه های دریایی، سریز سدها
معدن: در معادن زیرزمینی برای نگهداری زمین، در معادن سطحی برای حفاظت دیواره های شیب دار
کاربردهای جدید: کف و دیواره استخرها؛ سازه های ضد حریق و انفجار
بررسي كاربرد باكتري ها به عنوان عامل خود ترميم در شاتكريت

انواع شاتکریت

در حالت کلی عملیات شاتکریت بنا بر زمان اضافه کردن آب اختلاط به مخلوط به دو صورت ۱. خشک و ۲. تر صورت می گیرد.

۱. شاتکریت مخلوط خشک

در حالت خشک مخلوط مصالح سنگی و سیمان از یک طرف به کمک کمپرسور هوا و آب از طرف دیگر به کمک پمپ به سر یک نازل تزریق شده و در محل نازل پس از مخلوط شدن با هم به سطح کار پاشیده می شوند.

از این روش برای روکش و همچنین کارهای تعمیراتی که ضخامتشان کمتر از ۱۰ سانتی متر است، استفاده می شود.

از طرفی هم به دلیل اینکه در این روش از سنگدانه های دشت استفاده نمی شود بنابراین این بتن مقاومت فشاری بالایی ندارد.

به دلیل اینکه فقط در مرحله ی آخر آب به مخلوط اضافه می شود ممکن است به همه ی دانه ها و مخلوط ما آب کافی نرسد و در نتیجه عملیات هیدراته شدن به درستی انجام نشود، بنابراین در ادامه ی کار هم به دلیل نچسبیدن بتن به محل مورد نظر بخش زیادی از آن به هدر می رود.

مزایا

امکان کنترل مقدار آب وارد شده به بتن وجود دارد.
کاربرد بهتر در سطوح قائم و هوایی (سقفی) به دلیل کنترل بهتر بر مقدار آب.
کاربرد بهتر در عملیات‌های تعمیر که نیاز به توقف‌های مکرر بتن پاشی است.

معایب

به دلایل مختلفی از جمله خطای انسانی، ممکن است آب کافی به مواد خشک نرسد و به اصطلاح فرآیند هیدراته شدن کامل رخ ندهد.
گرد و غبار ناشی از خروج مواد خشک از نازل زیاد است.
ضایعات و پرت کار به دلیل نچسبیدن بتن و ملات در اثر هیدراته شدن ناقص زیاد است.

۲. شاتکریت مخلوط تر

در روش تر مخلوط نهایی بتن به کمک نیروی باد از سر نازل پاشیده می شود. البته در بتن پاشی محدودیت هایی در اندازه سنگدانه ها وجود دارد. این حد در انگلستان ۱۰ میلیمتر است. به عبارتی اگر حداکثر اندازه سنگدانه ها از یک سانتی متر کوچکتر باشد به عملیات بتن پاشی، گانایت و اگر بزرگتر باشد شاتکریت گویند.

مزایا

مقاومت فشاری که به دست‌ می‌دهد نسبت به نوع خشک بسیار بالاتر است.
اجرای بتن با ضخامت زیاد (۲۰ تا ۵۰ سانتی‌متر) تنها در یک مرحله.
اغلب اوقات در اجرای آن، نیازی به قالب‌بندی وجود ندارد که این موضوع موجب کاهش هزینه و زمان عملیات‌ می‌شود.
اجرای سازه‌های با اشکال پیچیده مانند استخر‌ها به سادگی ممکن است.
کاربرد بسیار خوب در تثبیت دیواره‌های سست از طریق اجرای آن همراه با یک شبکه مش بندی.
چسبندگی میان بتن و میلگرد‌ها بهتر است.
درجه نفوذپذیری کمتری نسبت به آب و رطوبت دارد.

معایب

فرد اجرا کننده کنترلی بر مقدار آب بتن یا ملات ندارد.
امکان وقفه در کار به دلیل سفت شدن بتن کم است.
امکان اجرای آن در سطوح هوایی کم است.

ترکیب شاتکریت

ماسه، گراول، سیمان، آب، مواد افزودنی ریز دانه و مواد افزودنی شیمایی از مهم‌ترین سازنده‌های بتن است که در ادامه به آن‌ها پرداخته شده است.

ماسه و گراول تقریباً تشکیل دهنده ۷۵ درصد از وزن و ۶۵ درصد از حجم شاتکریت هستند. ترکیب زمین‌شناسی شاتکریت تأثیر بالقوه‌ای بر ویژگی‌های کاربرد پذیری و سفت شدگی بتن دارد. نسبت آب به سیمان تاثیر مهمی در ماندگاری و مقاومت بتن دارد. این نسبت به طور معمول بین ۰/۴ تا ۰/۵ است.

مواد افزودنی ریز دانه شامل خاکستر، خاکستر بادی و دوده سیلیس‌ می‌شود و به منظور امکان پذیر کردن کاربری‌های مختلف مورد استفاده قرار‌ می‌گیرند که در زیر به مواردی از آن اشاره شده است.

برقراری تعامل میان مواد ریز دانه و درشت دانه.
بهبود ویژگی‌های ماندگاری و مقاومت.
افزایش ظرفیت نگهداری آب.
کاهش فشار لازم برای پمپ کردن در طول اجرا.

مواد افزودنی شیمیایی هم شامل اکسلتور یا شتاب دهنده، نرم‌کننده‌ها، بازدارنده‌ها یا کند کننده‌ها و تثبیت‌کننده‌ها‌ می‌شوند. شتاب‌دهنده‌ها در واقع فرایند سفت و سخت شدن بتن و ایجاد مقاومت اولیه در بتن را تسریع‌ می‌بخشند. بر خلاف دیگر افزودنی‌ها، شتاب دهنده‌ها دقیقاً قبل از اجرا به آن اضافه‌ می‌شوند. نرم کننده‌ها یا روان‌سازها موجب افزایش سیالیت بدون کاهش مقاومت‌ می‌شوند. بازدارنده‌ها هم در واقع فرایند هیدراته شدن را کنترل‌ می‌کنند. تثبیت کننده‌ها هم موجب افزایش چسبندگی میان ذرات‌ می‌شوند.

مراحل اجرای شاتکریت

اجرای شاتکریت جدایی از تر یا خشک بودن آن در چند مرحله زیر خلاصه‌ می‌شود:

نصب شبکه‌ای از میلگرد‌های افقی و قائم و اتصال آن به دیوار

بدین منظور دیوار یا سطح مورد نظر را باید از هر گونه پوشش (گچ یا گچ خاک) کاملاً پاک کرد. در مرحله بعد سوراخ‌هایی را که فواصل آن از قبل مشخص شده را باید در دیوار ایجاد کرد. آرماتور‌هایی در داخل سوراخ‌ها قرار داده‌ می‌شوند و با استفاده از چسب‌های اپوکسی، از محکم شدن آن‌ها اطمینان حاصل‌ می‌شود. در مرحله آخر هم نوار‌هایی افقی و قائم از میلگرد به آرماتور‌های محکم‌ می‌شوند.