مشخصات بتن RCC

بررسی مشخصات بتن غلتکی و استفاده از آن در ساخت روسازی راه¬ها

چکیده
یکی از انواع مصالحی که در چند دهه اخیر جهت استفاده در ساخت روسازی مسیر راه گسترش داده شده است، بتن غلتکی (RCC) می¬باشد. روسازی ساخته شده از بتن غلتکی (RCCP) می¬تواند برای مسیرهای با ترافیک سبک و همچنین مسیرهای با ترافیک سنگین استفاده شود و رويه بتن غلتكي مورد استفاده در این نوع روسازی داراي خصوصياتی نظیر دوام زياد، هزينه¬هاي ساخت كم و تعميرات و نگهداري در سطوح كم است. در این مقاله ویژگی¬های این بتن مورد بررسی قرار گرفته است و استفاده از آن در روسازی راه¬ها ارزیابی شده است. با توجه به مطالعه صورت گرفته، ملاحظه می¬شود که روسازی بتن غلتکی در مقایسه با روسازی انعطاف¬پذیر که استفاده از آن در ایران رایج است، دارای هزینه به مراتب کمتری می¬باشد و می¬توان از مصالح سیمانی نظیر خاکستر بادی و میکروسیلیس که استفاده از آنها در بتن معمولی رایج است، در ساخت بتن غلتکی نیز استفاده کرد. همچنین خرابی¬های بوجود آمده در روسازی بتن غلتکی در مقایسه با روسازی انعطاف¬پذیر به ویژه برای مسیرهای با ترافیک سنگین بسیار کمتر هستند. به علاوه برخی از مسائل مربوط به اجرای روسازی بتن غلتکی نظیر زبری سطح راه می¬تواند بوسیله اعمال یک لایه روکش نازک آسفالتی روی لایه بتن غلتکی و یا سنگ¬زنی آن برطرف شود.

1. مقدمه
بتن متراکم¬شده غلتکی (RCC) یک نوع بتن با اسلامپ صفر می¬باشد که شامل سنگ¬دانه¬های با دانه¬بندی متراکم، ماسه، مصالح سیمانی و آب می¬باشد. استفاده از بتن غلتکی جهت ساخت روسازی راه در مقیاس بزرگ از دهه 1970 و برای اولین بار در کشور کانادا شروع شده است و روسازی ساخته شده با این نوع بتن تحت عنوان روسازی بتن غلتکی (RCCP) شناخته می شود. به عبارت دیگر RCCP به روسازی¬های دارای رویه بتن غلتکی اطلاق می¬شود. عملکرد روسازی بتن غلتکی در طول سال¬های گذشته نشان می-دهد که بتن¬های غلتکی می¬توانند به عنوان مصالحی بادوام و مقاوم در ساخت روسازی راه استفاده شوند، به نحوی¬که با یک سری عملیات نگهداری کم قادر هستند بارهای ترافیکی سنگین و شرایط آب و هوایی سخت را تحمل کنند. این نوع بتن به محل مورد نظر انتقال داده شده، جایگذاری شده و پخش می¬شود و در نهایت بوسیله تجهیزات راهسازی نظیر غلتک متراکم می¬گردد یکی از مزایای اصلی این نوع روسازی، کاهش هزینه¬های ساخت بین 15 تا 40% در مقایسه با بتن معمولی است .  پروژه¬های مختلف انجام شده، نشان می¬دهند که روسازی¬های دارای رویه RCC دارای مزایای زیر نسبت به بتن سیمانی معمولی3 (PCC) جهت ساخت روسازی مسیر راه می¬باشند (Piggot, 1986):
1- RCC دارای مقاومت خمشی برابر با PCC است.
2- زمان ساخت روسازی RCC کمتر است.
3- ساخت بتن غلتکی آسان¬تر است.
4- در صورت استفاده از RCC هزینه¬های ساخت و نگهداری کاهش می¬یابند.
همچنین با مقایسه استفاده از RCC و بتن آسفالتی به عنوان لایه رویه روسازی مسیر راه، نتایج زیر گرفته شده است (Piggot, 1986):
1- رویه¬های RCC دارای مقاومت خمشی به اندازه 25% بالاتر از روسازی¬های آسفالتی دارای لایه اساس تثبیت شده با سیمان در کارخانه می¬باشند.
2- بتن غلتکی دارای مقاومت بالاتر در برابر سایش است.
3- رویه¬های ساخته شده از RCC مقاومت بیشتری در مقابل مواد روغنی و نفتی ریخته شده در سطح راه دارند.
4- بتن غلتکی در مقایسه با بتن آسفالتی دارای مقاومت بیشتر در برابر شرایط آب و هوایی گرم است.
با توجه به توضیحات بیان شده، جایگزینی بتن آسفالتی با بتن غلتکی جهت استفاده به عنوان لایه رویه روسازی راه، می¬تواند یک راه حل مناسب و اقتصادی باشد.

2. ویژگی¬های بتن غلتکی جهت استفاده به عنوان لایه رویه روسازی راه
بتن غلتکی از یک طرف به اندازه کافی خشک می¬باشد تا بتواند وزن غلتک متراکم¬کننده را تحمل کند. از طرف دیگر این نوع بتن به اندازه کافی مرطوب و دارای آب است تا توزیع مناسبی از خمیر سیمان در داخل مخلوط بتن سیمانی ایجاد شود. همان¬طور که در شکل زیر نشان داده شده است، اصطکاک بین سنگ¬دانه¬ها از طریق متراکم کردن با غلتک بدست می¬آید و ایجاد چسبندگی بین سنگ¬دانه¬ها از طریق خمیری سیمانی مورد استفاده در ساخت بتن تامین می¬شود که در نهایت منجر به بدست آمدن ظرفیت باربری کامل بتن غلتکی می¬شود (Prusinski, 2013).
 
3. زبری سطح روسازی¬های ساخته شده از بتن غلتکی
یک مساله مهم در ارتباط با روسازی¬هایی که در ساخت آنها از بتن غلتکی به عنوان لایه رویه استفاده می¬شود (یعنی RCCP)، بافت زبر سطح آن می¬باشد .
برای حل ناهمواری سطح رویه¬های ساخته شده از بتن غلتکی، اجرای یک لایه روکش بتنی چسبنده پیشنهاد گردیده است که بهترین زمان برای اعمال آن یک بازه زمانی کوتاه بعد از ساخت RCC). روش دیگر اعمال یک لایه روکش نازک آسفالتی به ضخامت 50 میلیمتر روی لایه RCC است. البته استفاده از ماشین¬های غلتک¬زنی مناسب نیز در بهبود میزان همواری سطح روسازی بتن غلتکی بسیار موثر است.).
با توجه به تجربه¬های بدست آمده از پروژه¬های مشابه انجام شده در Kansas، ملاحظه شده است که استفاده از بتن غلتکی یک روش اقتصادی و بادوام برای انجام روسازی مسیر راه است در صورتی¬که طرح اختلاط مخلوط و جایگذاری آن بوسیله پیمانکار به دقت کنترل شود و تجهیزات مورد استفاده جهت ساخت و تراکم روسازی بتن غلتکی مناسب باشند به نحوی¬که تراکم و همواری مناسبی را برای روسازی بدست دهند.

4. مقایسه اقتصادی و عملکردی روسازی بتن غلتکی و روسازی بتن آسفالتی
در پژوهش¬ها و پروژه¬های انجام شده در گذشته بین روسازی¬های بتن غلتکی و سایر روسازی¬ها از نظر عملکردی و اقتصادی مقایسه¬های مختلفی انجام گرفته است. در بندر Virginia اخیرا کار ساخت روسازی بتن غلتکی برای یک منطقه که به منظور تخلیه و بارگیری کالا استفاده می¬شود، به اتمام رسیده است. چند استراتژی مختلف شامل روسازی آسفالتی، روسازی بتنی معمولی، بلوک¬های بتنی، کفپوش بتنی و روسازی بتن غلتکی برای اجرای روسازی در منطقه مورد نظر ارزیابی شده¬اند. یک ارزیابی کلی از مقاومت، هزینه، زمان مورد نیاز برای ساخت و عملکرد مورد نظر منجر به انتخاب بتن غلتکی گردیده است که دارای هزینه کمتر و ساخت سریع¬تر می¬باشد.
در یک مطالعه بین استفاده از بتن غلتکی و بتن آسفالتی به عنوان لایه رویه روسازی مسیرهای با ترافیک سنگین از نظر عملکردی مقایسه صورت گرفته است. بدین منظور شرایط آب و هوایی مختلف به ویژه از نظر دما و مقاطع متفاوت برای هر دو نوع روسازی در نظر گرفته شده است. بر این اساس ملاحظه گردیده است که به دلیل مقاومت بالای بتن غلتکی بسیاری از خرابی¬های معمول در روسازی¬های آسفالتی کاهش یافته و یا حتی حذف می¬شوند که یکی از این خرابی¬ها وقوع تغییر شکل ماندگار یا شیارشدگی در لایه¬های آسفالتی روسازی می¬باشد که برای شرایط آب و هوایی گرم به طور قابل ملاحظه¬ای افزایش می¬یابند. به همین دلیل استفاده از بتن غلتکی به عنوان لایه رویه روسازی برای مسیرهای با ترافیک سنگین و شرایط آب و هوایی گرم مناسب ارزیابی شده است. همچنین در این مطالعه ملاحظه شده است که روسازی¬های بتن غلتکی در مقایسه با روسازی¬های انعطاف¬پذیر ضخامت کمتری نیاز دارند.

5. درزها در روسازی بتن غلتکی
جهت تعیین فاصله درزها در روسازی RCC همان مفهومی را که در روسازی بتنی معمول بکار گرفته می¬شود، استفاده می¬گردد. با توجه به اینکه این نوع روسازی داری جمع¬شدگی11 کمتری در مقایسه با روسازی بتنی متداول است، درزهای کنترلی می¬توانند در فواصل بیشتری نسبت به یکدیگر قرار بگیرند.  به طور کلی فاصله مناسب درزها به ضخامت روسازی، مشخصات بتن مورد استفاده، لایه اساس زیرین، نوع سنگدانه و شرایط آب و هوایی وابسته است. به طور معمول ترک¬های ناشی از جمع¬شدگی که در بتن غلتکی روی می¬دهند، کمتر از 3 میلیمتر می¬باشند و از طرفی با توجه به قفل و بست خوب سنگدانه¬ها، انتقال بار در ترک¬های ایجاد شده به خوبی صورت می¬گیرد.

6. نتیجه¬گیری
در این مطالعه ویژگی¬های بتن غلتکی و عملکرد روسازی ساخته شده از این نوع بتن مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به آنکه عملکرد روسازی¬های متداول آسفالتی به طور معمول تحت تاثیر شیارشدگی لایه¬های روسازی و ترک¬های ناشی از خستگی می¬باشد، استفاده از بتن غلتکی در ساخت روسازی راه می¬تواند یک راه حل مناسب باشد. بر این اساس ملاحظه می¬شود که روسازی¬های ساخته شده از بتن غلتکی در مقایسه با روسازی¬های انعطاف¬پذیر (ساخته شده از بتن آسفالتی) که در ایران بسیار متداول هستند، از نظر اقتصادی مقرون به صرفه¬تر می¬باشند و خرابی¬های بوجود آمده در آنها کمتر است. علاوه بر این، می¬توان در بتن غلتکی از مصالحی نظیر خاکستر بادی که استفاده از آنها در بتن معمولی رایج است، استفاده نمود بدون آنکه تغییری قابل¬ملاحظه در مشخصات مقاومتی آن ایجاد شود. همچنین RCCP قابل استفاده برای مسیرهای با شرایط ترافیکی مختلف به ویژه مسیرهای با ترافیک سنگین نظیر بنادر می¬باشد. در ارتباط با کاربرد بتن غلتکی در روسازی مسیر راه مسائل و مشکلاتی نیز وجود دارد. یکی از این مسائل، ناهمواری و زبری بیشتر سطح این نوع روسازی می¬باشد که البته با اجرای یک لایه روکش نازک آسفالتی روی لایه بتن غلتکی و یا سنگ¬زنی سطح لایه بتن غلتکی بعد از ساخت آن قابل حل است.