شاتکریت (۲ نوع) + کاربرد و اجرای شاتکریت

سلاحی قدرتمند برای تثبیت و مقاوم‌ سازی سازه‌ها

شاتکریت به عنوان یک روش نوین و کارآمد در اجرای عملیات بتنی، تحولی شگرف در صنعت ساختمان ایجاد کرده است. در این روش، مخلوط بتنی با فشار زیاد بر روی سطح پاشیده می‌شود و لایه‌هایی با چسبندگی و مقاومت بسیار بالا ایجاد می‌کند. استفاده از دستگاه‌های پیشرفته شاتکریت و بتن شاتکریت با کیفیت، امکان اجرای پروژه‌های بزرگ و پیچیده را در کمترین زمان ممکن فراهم آورده است. کاربردهای گسترده شاتکریت در زمینه‌هایی همچون نیلینگ و شاتکریت، تثبیت خاک و آب‌ بندی تونل‌ها، نشان از اهمیت و جایگاه ویژه این روش در ساخت و ساز دارد.

در این مقاله از کمانش، به بررسی ابعاد مختلف شاتکریت، از جمله انواع آن، مزایا، معایب و کاربردهای متنوع آن خواهیم پرداخت.

شاتکریت چیست؟

شاتکریت یا Shotcrete یک روش نوین بتن‌ ریزی است که به آن بتن پاششی نیز گفته می شود. در فرآیند اجرای شاتکریت بتن یا ملات با فشار و سرعت بالا بر روی سطوح پاشیده می شود. این فرایند باعث ایجاد لایه‌های مقاوم و خودنگهدار می‌شود. از اوایل قرن بیستم تاکنون این تکنیک با استفاده از دستگاه‌های پیشرفته و مواد با کیفیت، در صنایع مختلف از جمله ساخت و ساز استفاده می‌شود. بتن پاششی، با اسلامپ پایین و دانه‌ بندی ریز به همراه افزودنی‌های خاص، چسبندگی و مقاومت بالایی را به سطح ایجاد می‌کند و اجرای سریع پروژه‌ها را ممکن می‌سازد.

طبق آیین‌نامه ACR 506R این روش با استفاده از جریان هوای فشرده، بتن یا ملات را بر روی سطح پاشش می‌دهد و ذرات در طی این فرآیند به سطح گیرنده متراکم می‌شوند و یک لایه قوی و یکنواخت ایجاد می‌کنند. شاتکریت یک در هم کنش بین نیروی انسانی، ماشین‌آلات و بتن می‌باشد و پیوند عالی در اکثر لایه‌ها، به ویژه در اشکال پیچیده، ایجاد می‌کند. این فرایند به قالب کمتری نیاز دارد و از لحاظ اقتصادی ممکن است مقرون به صرفه تر از بتن معمولی باشد. بتن پاششی در صنعت ساخت و ساز و ترمیم بتن استفاده می‌شود و برای عناصر منحنی و نازک مناسب است.

انواع شاتکریت

بر اساس روش اجرا، شاتکریت به دو دسته کلی تر و خشک تقسیم می‌شود. قبل از استفاده از شاتکریت، شناخت تفاوت بین روش‌های خشک و تر آن و بررسی انواع روش شاتکریت کلار ضروری است. شاتکریت به طور کلی به دو دسته اصلی تقسیم می‌شود:

• شاتکریت خشک
• شاتکریت تر

شاتکریت خشک

شاتکریت خشک یا Dry-Mix Shotcrete روش مدرن و کارآمد برای پاشش مواد بتن یا ملات است که در آن مواد اولیه به صورت کاملا خشک در یک قیف قرار می‌گیرند. در این فرایند، مواد از طریق یک شلنگ نازک به سمت نازل اصلی منتقل می‌شوند. یکی از ویژگی‌های منحصر به فرد شاتکریت خشک، کنترل دقیق بر روی میزان آب ورودی است. در طی عملیات، ناظر به صورت دستی آب را وارد نازل می‌کند و مقدار آن را بر اساس نیاز پروژه تنظیم می‌کند.

این روش به دلیل عدم نیاز به مخلوط کردن اولیه، سرعت اجرای بالایی دارد و می‌تواند در مکان‌های دشوار و با دسترسی محدود نیز به کار گرفته شود. شاتکریت خشک معمولا در پروژه‌های عمرانی، ترمیم سازه‌ها و ساخت تونل‌ها استفاده می‌شود و به دلیل چسبندگی بالا و قابلیت شکل‌پذیری، کیفیت نهایی بالایی را ارائه می‌دهد.

شاتکریت تر

شاتکریت تریا Wet-Mix Shotcrete، نوعی روش بتن‌ پاشی است که در آن مواد بتن شامل سیمان، آب، سنگدانه‌ها و افزودنی‌ها به‌طور کامل ترکیب‌شده و آماده به دستگاه شاتکریت منتقل می‌شوند. این مواد سپس به کمک هوای فشرده با فشار بالا از طریق نازل به سطح مورد نظر پاشیده می‌شوند.

یکی از ویژگی‌های بارز شاتکریت تر، سرعت بالای اجرا و کاهش گرد و غبار در محیط کار است که باعث افزایش کارایی و کاهش آلودگی می‌شود. این روش به‌ویژه برای سطوح پیچیده، مانند دیوارها و تونل‌ها، بسیار مناسب است. شاتکریت تر به دلیل چسبندگی عالی و کیفیت نهایی بالا، در پروژه‌های عمرانی و ترمیم سازه‌ها کاربرد گسترده‌ای دارد. از دیگر مزایای این روش می‌توان به کاهش نیاز به کارگران و تجهیزات اضافی اشاره کرد.

کاربرد شاتکریت

‏شاتکریت در پروژه‌های عمرانی نقش پر رنگی ایفا می‌کند و یکی از اصلی‌ترین کاربردهای آن، به وجود آوردن یک لایه مستحکم از بتن است. در ادامه به برخی از مهم‌ترین کاربردهای شاتکریت اشاره می‌شود:

• تعمیر و بازسازی سازه‌ها
• ترمیم بتن آسیب‌ دیده
• تقویت سازه‌های بتنی و فولادی
• بازسازی تونل‌ها و سازه‌های زیرزمینی
• مقاوم‌سازی و تثبیت خاک
• ساخت سازه‌های بتنی با شکل‌های پیچیده
• ساخت استخرها، پارک‌های آبی و سدها
• ساخت سازه‌های بتنی پیش‌ساخته
• پوشش سطوح در معرض حرارت بالا
• عایق‌ کاری صوتی و حرارتی
• ایجاد سطوح ضد سایش

‏شاتکریت در تعمیر و بازسازی سازه‌ها مانند ترمیم بتن آسیب‌دیده و تقویت سازه‌های بتنی و فولادی استفاده می‌شود. همچنین برای بازسازی تونل‌ها و سازه‌های زیرزمینی که در معرض آب نفوذ و خوردگی قرار دارند، به کار می‌رود. در مقاوم‌سازی و تثبیت خاک، شاتکریت برای ثابت‌سازی دیواره‌های حفاری و تثبیت سنگ‌ها و تونل‌ها استفاده می‌شود. در ساخت و سازهای جدید، امکان ساخت سازه‌های بتنی با شکل‌های پیچیده و استخرها، پارک‌های آبی و سدها فراهم می‌کند. همچنین برای تولید قطعات پیش‌ساخته بتنی به کار می‌رود. در مقاومت در برابر حرارت، شاتکریت برای پوشش سطوحی که در معرض حرارت بالا قرار دارند، مانند کوره‌ها و دودکش‌ها، استفاده می‌شود. عایق‌کاری صوتی و حرارتی و ایجاد سطوح ضد سایش نیز از دیگر کاربردهای شاتکریت هستند.

مزایای شاتکریت

شاتکریت به دلیل سرعت اجرا، مقاومت بالا و انعطاف‌پذیری، در بسیاری از پروژه‌های ساختمانی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در زیر به برخی از مهم‌ ترین مزایای این روش اشاره می کنیم:

• سرعت اجرای بالا
• چسبندگی بسیار خوب
• انعطاف‌ پذیری بالا
• مقاومت بالا
• هزینه کمتر در دراز مدت
• قابلیت استفاده در مناطق صعب العبور
• کاهش ضایعات
• قابلیت استفاده در شرایط آب و هوایی مختلف
• امکان افزودن مواد افزودنی مختلف
• قابلیت ترمیم و تعمیر آسان

برای درک بهتر تفاوت‌ هر یک از روش‌های شاتکریت، می توان به جدول مقایسه‌ای زیر مراجعه کرد.:

مزایای شاتکریت	شاتکریت خشک	شاتکریت تر
نحوه اختلاط	مواد خشک (سیمان، سنگدانه، افزودنی‌ها) در محل کارگاه با آب مخلوط شده و سپس پاشیده می‌شود.	تمام مواد (سیمان، سنگدانه، آب، افزودنی‌ها) در دستگاه مخلوط شده و به صورت مخلوط آماده پاشیده می‌شود.
سرعت اجرا	سرعت اجرا نسبتا کمتر است.	سرعت اجرا بالاتر است.
دقت اختلاط	دقت اختلاط کمتر است و امکان وجود نواحی با نسبت آب به سیمان متفاوت وجود دارد.	دقت اختلاط بالاتر است و نسبت آب به سیمان در تمام نقاط یکسان است.
تولید گرد و غبار	تولید گرد و غبار زیاد است.	تولید گرد و غبار کمتر است.
پرت مصالح	پرت مصالح بیشتر است.	پرت مصالح کمتر است.
چسبندگی به سطوح	چسبندگی به سطوح ممکن است کمتر باشد.	چسبندگی به سطوح بهتر است.
آب‌بندی	آب‌بندی ممکن است کمتر باشد.	آب‌بندی بهتر است.
امکان اجرای سطوح پیچیده	برای سطوح پیچیده مناسب‌تر است.	برای سطوح پیچیده مناسب‌تر است، اما انعطاف‌پذیری کمتری دارد.
هزینه تجهیزات	هزینه تجهیزات کمتر است.	هزینه تجهیزات بیشتر است.
هزینه نگهداری	هزینه نگهداری کمتر است.	هزینه نگهداری بیشتر است.
مقاومت	مقاومت فشاری مناسب است.	مقاومت فشاری بالاتر است.
کاربردها	تعمیرات، پوشش‌های نازک، فضاهای کوچک	تونل‌ها، سدها، پوشش‌های ضخیم، سازه‌های بتنی

معایب شاتکریت

شاتکریت، با وجود مزایای فراوان، دارای برخی معایب نیز هست که بسته به نوع روش (خشک یا تر) متفاوت است. در زیر به طور خلاصه به معایب هر یک از این روش‌ها اشاره می‌کنیم:

• تولید گرد و غبار زیاد (در روش خشک)
• خطای در طرح اختلاط (در روش خشک)
• محدودیت در ضخامت لایه (در روش خشک)
• چسبندگی کمتر به سطوح صاف (در روش خشک)
• هزینه بالاتر تجهیزات (در روش تر)
• محدودیت در فاصله (در روش تر)
• زمان سخت شدن کوتاه (در روش تر)
• نیاز به نیروی کار ماهر (در روش تر)

انتخاب بین شاتکریت خشک و تر به عوامل مختلفی از جمله نوع پروژه، شرایط محیطی، بودجه و دسترس‌پذیری تجهیزات بستگی دارد. هر یک از این روش‌ها مزایا و معایب خاص خود را دارد.

طرح اختلاط شاتکریت

طرح اختلاط شاتکریت، که همانند هر بتن دیگری، نقش بسیار مهمی در تعیین کیفیت و عملکرد نهایی آن دارد. انتخاب صحیح مواد اولیه، نسبت‌های اختلاط و افزودنی‌ها، به طور مستقیم بر مقاومت، دوام، چسبندگی و سایر خواص بتن پاشیده شده تاثیر می‌گذارد. عوامل متعددی در تعیین طرح اختلاط شاتکریت از جمله نوع پروژه، شرایط محیطی، نوع شاتکریت، مشخصات فنی مورد نیاز و ملاحظات طرح اختلاط بتن شاتکریت مطابق با آیین نامه EFNARC موثر هستند.

مقدار سیمان مصرفی را در بتن پاششی خشک kg/m3 350-450 و برای فرآیند بتن پاششی تر مقدار kg/m3 400-500 توصیه می‌شود. همچنین، مدت زمان گیرش اولیه و حداکثر دمای سیمان باید مورد توجه قرار گیرد. افزودنی‌ها باید سازگاری خوبی با سایر اجزای بتن پاششی داشته باشند و مقادیر مصرف آن‌ها باید مطابق با دستورالعمل تولید کننده باشد.

انتخاب و استفاده از سنگدانه‌ها باید به گونه‌ای باشد که نرخ برگشت مصالح کاهش یابد و نفوذ بیشتر بتن به زیر آیند. استفاده از افزودنی‌ها باید با شرایط انبارش و نگهداری صحیح همراه باشد و اثرات آن‌ها بر سلامت اپراتورها و محیط زیست باید به دقت بررسی شود. این عوامل باید در طرح اختلاط شاتکریت مورد توجه قرار گیرند تا بهترین عملکرد و کیفیت بتن پاششی به دست آید.

طرح اختلاط شاتکریت خشک، مواد خشک (سیمان، سنگدانه) با نسبت مشخص مخلوط شده و سپس در دستگاه شاتکریت با آب مخلوط و پاشیده می‌شوند. نسبت آب به سیمان در این روش معمولا کمتر است و به همین دلیل مقاومت فشاری بتن حاصل بالاتر است ولی در طرح اختلاط شاتکریت تر تمام مواد (سیمان، سنگدانه، آب و افزودنی‌ها) قبل از پاشش با هم مخلوط می‌شوند. این روش برای اجرای لایه‌های ضخیم‌ تر و سازه‌ های با شکل پیچیده مناسب‌ تر است.

اجرای شاتکریت

برای اجرای شاتکریت از دستگاه‌های مخصوصی استفاده می‌شود که با ایجاد فشار هوای بسیار بالا، مخلوط بتن یا ملات را به سمت سطح مورد نظر پرتاب می‌کنند. دستگاه‌های شاتکریت بسته به نوع پروژه و حجم کار، ظرفیت‌ها و مشخصات فنی مختلفی دارند و به دو دسته شاتکریت برقی و شاتکریت دیزلی تقسیم می شود. دستگاه‌های شاتکریت برقی برای پروژه‌های کوچکتر و دیزلی برای اجرای پروژه بزرگتر استفاده می شود.

اجرای شاتکریت، یک روش بتن‌ پاشی سریع و مقاوم است که در دو نوع خشک و تر انجام می‌شود. این روش به دلیل چسبندگی بالا، برای پوشش‌ دهی سطوح پیچیده و تقویت سازه‌ها در صنایع مختلفی مانند تونل‌سازی و سدسازی استفاده می‌شود.

در روش اجرای شاتکریت خشک مصالح خشک با هم مخلوط شده و در دستگاه شاتکریت با هوا و آب ترکیب می‌شوند. این روش برای سطوح با دسترسی محدود مناسب‌ تر است. روش دوم اجرای شاتکریت تر است که در این روش مصالح از قبل با آب مخلوط شده و به صورت دوغاب به دستگاه شاتکریت منتقل می‌شود. این روش برای سطوح بزرگ و ضخامت‌های بیشتر مناسب‌ تر است. نحوه اجرای شاتکریت به طور کلی شامل مراحل زیر است:

1. آماده‌ سازی سطح
2. تهیه مخلوط بتن
3. انتقال مخلوط به دستگاه شاتکریت
4. پاشش بتن روی سطح
5. عمل آوری بتن

در مرحله آماده‌ سازی، سطح مورد نظر تمیز شده و برای افزایش چسبندگی، زبر می‌شود. سپس مخلوط بتن با توجه به مشخصات پروژه تهیه شده و به دستگاه شاتکریت منتقل می‌شود. پس از تنظیم فشار هوا و آب، بتن با سرعت و فشار مناسب روی سطح پاشیده می‌شود. در نهایت، برای عمل‌آوری مناسب، بتن باید رطوبت خود را حفظ کرده و از عوامل محیطی محافظت شود.

در اجرای شاتکریت انتخاب دستگاه مناسب، استفاده از مصالح با کیفیت، مهارت اپراتور، توجه به شرایط محیطی و رعایت نکات ایمنی بسیار مهم هستند.

کلام آخر

در این مقاله از کمانش، به بررسی ابعاد مختلف شاتکریت، از جمله انواع، مزایا، معایب و کاربردهای آن پرداختیم. شاتکریت با وجود مزایای فراوان، نیازمند توجه به برخی نکات فنی و اجرایی است. امید است که اطلاعات ارائه شده در این مقاله، برای مهندسان، پیمانکاران و دانشجویان رشته‌های مرتبط با ساختمان، مفید واقع شود. انجام تحقیقات بیشتر در زمینه بهینه‌سازی طرح اختلاط، انتخاب افزودنی‌های مناسب و توسعه تجهیزات شاتکریت، می‌تواند به بهبود کیفیت و گسترش کاربردهای این روش کمک نماید.

سوالات متداول شاتکریت