شاتکریت الیافی چیست ؟

شاتکریت الیافی چیست ؟
2059 1396/10/21

شاتكریت الیافی

یكی از موارد استفاده مهم و زیاد برای الیاف فولادی در سرتاسر جهان شاتكریت الیافی است. شاتكریت مواد استفاده شده‌ای برای نگهداری صخره‌ها و سنگ‌ها در بسیاری از جاها در طول تاریخ بوده است.

 

شاتكريت اليافی

 

در ابتدا شاتكریت بدون هیچگونه تقویت در وضعیت‌هایی كه صخره‌ها از جنس خوب بودند استفاده می‌شد و نیز در بیشتر مواردی كه صخره‌ها مشكل‌ساز بود. از شاتكریت تركیبی با تقویت‌كننده‌هایی با شبكه توری استفاده می‌شد. امروزه امكان‌پذیر است كه الیاف فولادی جایگزین این شبكه‌های توری شوند. این الیاف فولادی با شاتكریت متصل شده به صورت تقویت با هم كار می‌كنند تا در بعضی جاها و در بعضی از زمان‌ها قرار داده شود. نصب و قرار دادن این شبكه‌های مشی فولادی ـ سیمی روی سطوح ناهموار صخره‌ها كار سخت، بسیار گران و در بعضی موارد اتصال آن با ریسك زیادی همراه است. همچنین در تعمیرات نصب تقویت‌های عادی پر زحمت است و اغلب لایه‌های پوششی ضخامت زیادی را نیز دارا است.

 

این گونه بود كه در سال ۱۹۷۰، اولین تجربه استفاده از شاتكریت الیافی حاصل شد و در چند سال بعد علاقه‌مندی به استفاده از آن بیشتر شد تا جایی كه برای تبیت شیب‌ها، معادن و در وضعیت‌های تعمیرات پر زحمت مورد استفاده قرار می‌گرفت. با توجه به این تحقیقات روی شاتكریت الیافی نشان داد كه باربری الیاف وابسته به طول الیاف و نیز كوچكی قطر و نسبت ضرائب بین آنهاست.

 

تحقیقات بعدی نشان داد كه استفاده از الیاف‌های قلاب شده با یك نسبت‌ها‌ی مساوی به طور قابل ملاحظه‌ای از لحاظ مشخصات استحكام و دوام نسبت به الیاف‌های عادی بیشتر خواهد بود.

 

بعد از این شاتكریت الیافی استفاده‌های موفقیت‌آمیز و گسترده در پوشش‌های تونل، تثبیت و استحكام زمین‌های شیب‌دار آب گذرها، مجاری فاضلاب، سدها و كانال‌ها و وشش استخرهای شنا و مخازن داشته است.

 

یكی از موارد استفاده اصلی شاتكریت الیافی تعمیر و نوسازی سازه‌های دریایی، بزرگراه‌ها، راه‌آهن و دیگر ساختارها است. با وجود این تنها با یك تحقیق محدود و فعال در مورد اساس شاتكریت الیافی باعث گسترش استفاده فراوان آن می‌شود.

 

یكی از معایب شاتكریت معمولی مقاومت كششی پایین آن است و لذا مشاهده ترك‌های زیاد و متعدد در شاتكریت در اثر حركت توده سنگ پس از گرفتن شاتكریت غیر معمول و دور از انتظار نیست. قرار دادن تور سیمی جوش شده در شاتكریت همانطور كه در صفحات قبل بحث شد، می‌تواند بر این مسئله غلبه نماید، لیكن نصب تور سیمی وقت‌گیر است و بنابراین گران تمام می‌شود. فكر استفاده از رشته‌های فولادی كه مستقیماً با شاتكریت مخلوط شده و اجرا شود، توجه زیادی را به خود جلب نموده و تحقیقات زیادی در این زمینه طی دهه گذشته انجام شده است.

 

در بیشتر تحقیقات و كارهای آزمایشگاهی اخیر، رشته‌های فولادی بطول ۲۵ میلیمتر و قطر ۲۵ میلیمتر و با نسبت ۳ تا ۶ درصد وزنی به سیمان و مصالح سنگی اضافه شده است. بررسی‌ها نشان می‌دهد كه استفاده از فایبر بیش از این درصد، آمیختن آن با شاتكریت و پاشیدن شاتكریت را با مشكل روبرو می‌سازد. اشكالات ناشی از كلاف و درهم پیچیده شدن رشته‌ها و ریخت و پاش بتن تا ۶۰% گزارش شده است‌.

 

تحقیقات بیشتر و اخیری كه توسط محققین‌ انجام شده نشان می‌دهد كه مخلوط رشته‌ها با بتن در دهانه لوله پخش، اتلاف آنها را تا حدود ۱۵% كاهش داده و مشكلات مربوط به در هم پیچیده شدن رشته را نیز كم می‌كند.‌ مقاومت ۲۸ روزه شاتكریت مسلح با رشته‌های فولادی را ۸ مگاپاسکال گزارش می‌كند كه در مقایسه با شاتكریت غیرمسلح با مقاومت ۵-۲ مگاپاسکال قابل ملاحظه است.

 

نه تنها مقاومت كششی شاتكریت مسلح از شاتكریت غیر مسلح بیشتر است، بلكه حتی اگر تنش وارده از حد مقاومت نهایی شاتكریت تجاوز نماید، رشته‌های فولادی از ظرفیت قابل ملاحظه‌ای برای نگهداری و حفظ و یكپارچگی شاتكریت برخوردار است. این بدان معنی است كه شاتكریت در محل خود خواهد ایستاد و نقشی مفید بعنوان حائل علی رغم شكستگی ایفا خواهد كرد.

 

الیاف فولادی در برابر مش (شبكه توری)

هر چند كه هر دو تقویت شاتكریت با الیاف فولادی و تقویت شاتكریت با مش به نظر می‌آید كه می‌توانند در برابر سرعت حداكثر ذرات مقاومت كنند، اما یك تفاوت بسیار مهم در رفتار این دو مواد در منطقه نزدیك منطقه خروجی از دستگاه وجود دارد، جایی كه باقیمانده شاتكریت در چندین منطقه به شكاف آن وجود دارد. از لحاظ كار این دو سیستم هنگامی كه چندین شكاف بزرگ در حالت تقویت الیاف مش‌ها با هم مقایسه می‌شود. خطراتی كه در شاتكریت تقویتی با الیاف فولادی بسیار كمتر و ایمن‌تر است در حالتی كه عرض شكاف از ۳ تا ۵ میلیمتر افزایش می‌یابد.

 

الیاف فولادی می‌توانند خارج از شاتكریت را نیز بپوشانند بدون اینكه تقویت كمتر شود اما مش با میله‌های كشیده شده سرد ممكن است خیلی شكننده باشد. یكی از مزایای شاتكریت الیافی این است كه می‌تواند از خطوط تراز سنگ صخره را نیز كاملاً پوشش دهد. با توجه به شكل‌بندی شاتكریت تقویتی با مش اغلب نیاز به پوشش ۳۰ تا ۵۰ میلیمتری دارد تا خوب همه فضای خالی پشت مش توسط شاتكریت پرشود. نیازهای اضافی اخیر برای شاتكریت در حالت تقویت با مش بیشتر از این‌هاست و اغلب ممكن است اتفاق بیفتد كه بعضی از مش‌ها غیر پوشش توسط شاتكریت باقی بمانند.

 

مزیت دیگر شاتكریت الیافی این است كه شاتكریت تقویتی بوده و برای اینكه در دیوار تونل مش‌ها ثابت بمانند و رعایت شود كار بسیار مشكل ساز، زمان بر و پر هزینه و بسیار در بعضی موارد دارای ریسك است. گذشته از این غیرممكن است كه تقویت كردن شاتكریت با الیاف گسیختگی ناشی از برش را نسبت به تقویت‌های معمولی تقویت می‌كند.