پاورپوینت سد بتنی کوبیده غلطکی

سد بتنی کوبیده غلطکی

معرفی بتن کوبیده غلطکی:
استفاده از بتن کوبیده غلطکی یا به اختصار RCC در سالهای اخیر در اغلب نقاط جهان مقبولیت خاصی یافته است.

طبق تعریف کمیته فنی شماره 207 انجمن بتن امریکا ACI بتن کوبیده غلطکی RCCنوعی بتن است که اسلامپ ان معادل صفر است وعملیات حمل و پخش و تراکم ان با استفاده از ماشین الات خاکی صورت می پذیرد. بنابراین RCC باید بتواند وزن ماشین الات متراکم کننده را برای ایجاد تراکم مناسب تحمل نماید.

از نظر ظاهری در حالت متراکم نشده تفاوت فاحشی با بتن معمولی دارد و هیچ گونه اثری از شیره بتن در مخلوط نمایان نیست.

:

خواص بتن غلطکی یا RCC بستگی به دانه بندی ومواد سیمانی و نحوه ساخت ودرصد تراکم وکنترل اجراء دارد.
در این سدها به منظور کاهش حرارت هیدراسیون از مواد پوزولانی استفاده میکنند.
سرعت در انجام کار بتن ریزی وامکان فشرده سازی ان توسط غلطکهای ارتعاشی بعنوان بهترین امتیاز این مصالح شناخته میشوند.
برای کوبیدن از غلطکهای 10تنی بدلیل قابلیت فشرده سازی بالا و ارتعاش کم استفاده میشود.معمولا این بتن بصورت منقطع ساخته و به محل حمل وتوسط بولدوزر پخش شده و سپس کوبیده می شوند.

تاریخچه استفاده از بتن غلطکی:

سالهای زیادی بتن غلطکی RCC بعنوان زیراساس جادها وروسازی باند فرودگاهها استفاده می شد. از اواخر دهه 1940این مصالح تحت عنوان بتن خشک در انگلیس در زیر قشراسفالت بکار می رفت.
در سال 1970 در مقاله ای بیان شد که افزودن سیمان به مصالح خاکی درشت دانه مقاومت برشی این مصالح را به میزان قابل ملاحظه ای افزایش می دهد.این امر موجب کاهش قابل توجهی در مقطع عرضی سد و زمان اجراء وهزینه ها میشود.

بنابراین سد بتنی غلطکی اقتصادی ترین راه حل میان سدهای خاکی با حجم زیاد و سدهای وزنی بتنی معرفی شد.

به پایان رسید. (Shimajigawa) جهان RCD در سال 1980 اولین سد

ولی اولین کاربرد مهم بتن غلطکی ترمیم سد تاربلا در پاکستان سال 1975 بود که 350000 متر مکعب بتن غلطکی بکار برده شد.

بطور کلی بتن غلطکی تحت عناوین مختلفی در کشورها مورد بررسی و اجراقرار گرفته است :

.(Roller compacted concrete)و(Rollcrete)در امریکا و کانادا.الف
. RCDو یا به اختصار(Roller compacted dam)در ژاپن.ب
. DLCبه اختصار یا(Dry lean concrete)و در انگلستان.ج

سرا نجام در سال 1980 انجمن بتن امریکا بتن غلطکی رابه این صورت تعریف کرد :
RCCنوعی ملات سیمانی با اسلامپ صفر است که با استفاده از روشهای معمول در ساخت سدهای خاکی اجرا میگردد.

از RCC برای ساختن سایر سازه ها هم می توان استفاده نمود: .1ساخت پوشش روی سدهای خاکی )به منظور حفاظت شیروانی بالادست(.
.2 در قشرهای اساس وزیر اساس وحتی پوشش سطحی راهها.
.3 ساخت سرریزها و فراز بند وهسته سد موقت ودیوارهای ساحلی.

موارداستفاده از:RCC
در جداول بعدی لیست بعضی سدهای وسریزها وسایر موارد استفاده ازRCCرا نشان میدهد.
از نظر اماری تا سال1997 امریکا با 25 سد ژاپن با25 سد چین با24 سد واسپانیا با 18 سد در مقامهای اول تا چهارم قراردارند.
بلندترین سد RCCحدود155مترارتفاع دارد و طولانیترین سد 4.3 کیلومترمیباشد.
جداول در صفحات بعد

جایگاه RCCدر سد سازی:
تا سال 1960نسبت سدهای بتنی به کل سدها 37% بودند ولی بعد از ان به 23% رسید ) بعلت کاهش هزینه های سدهای خاکی.(

در سدهای بتنی از بلوکهای بتنی که توسط درزهای اجرائی ازهم جدا می شوند استفاده میشودو بدلیل بکارگیری لوله های خنک کننده و تزریق درزها هزینه ها نسبت به سدهای خاکی افزایش می یابد . عیب دیگر سدهای بتنی محدودیت در استفاده از ماشین الات بزرگ میباشد که در سدهای خاکی بکار می رود. از طرفی سدهای خاکی دارای معایبی از لحاظ سازه ای نسبت به سدهای بتنی هستند که مهمترین انها عدم مقاومت کافی مصالح بدنه سد در مقابل سرریز کردن می باشد.

سد RCC دارای هردو مزیت اقتصادی بودن و سرعت اجرا وایمنی سازه ای مناسب می باشد.

انتخاب ساختگاه :
برای اجرای یک سد بتنیRCCباید یک پی سنگی مناسب قرار داشته باشد)همانند یک سد بتنی معمولی(.
روشهای انحراف آب هم شبیه سدهای بتنی می باشد.
از آنجائی که عبور آب از بالای سد بتنی غلطکی آسیب جدی به آن وارد نمیکند بنابراین فرازبند ودیگر ملزومات سیستم انحراف آب را تحت تاثیر قرارداده وبا کوتاه کردن دوره اجرا خطر سیلاب های شدید را کاهش می دهد.

توجه: از بتن غلطکی برای سازه هایی که دارای شکل سازه ای غیر معمول هستند وقطعات مدفون زیاد می باشند ویا شدیدا مسلح شده اند مناسب نیست.

توجیه پذیری اقتصادی اجرای سدهای :RCC
) الف(کوتاه کردن دوره اجرا:
حجم بالای بتن ریزی در مدت کوتاه دوره اجرا را پایین می اورد.
اجرای سریع سد بخصوص در مواقعی که اتمام بتن ریزی قبل از بارندگی مهم می باشد دارای اهمیت است .
احتمال وقوع سیل در دوره ساخت کاهش می یابد)کاهش ابعاد سیستم انحراف اب.(

) ب(افزایش سرعت اجرا:
اجرای سدRCCامکان استفاده از ماشین الاتی از قبیل بولدوزر و غلطکهای لرزنده را فراهم می سازد.
تعداد کارگران ماهر کاهش یافته و روش ساخت تکراری را فراهم می کند.
یک سدRCC می تواند پیشرفت عمودی 60 سانتی متردر روز داشته باشد ) سدGrindstonبا ارتفاع42 متر طی 8 هفته کامل گردید.(

ج(صرفه جوئی در مصرف سیمان:
در سدRCC امکان استفاده از پوزولان بجای قسمتی از سیمان وجود دارد و کاهش سیمان باعث کاهش حرارت هیدراسیون شده و این باعث حذف لوله های خنک کننده بتن می شود.

) د(سایر موارد:
در اجرای این سدها سطح کار افقی بوده وبه کارگران و ماشین الات امکان میدهد بطور ایمن جابجا شوند و ارتباط و هدایت کارگران ساده تر می شود و باعث کاهش غالب بندی و خطرات ان می شود.
استفاده از سرریز در روی بدنه سد از مزایای این سدها می باشد.

-مقایسه اقتصادی بین سدهایRCCو سایر سدها:
سد willow creek با 52 ارتفاع و543 طول با 330000 متر مکعب بتن ریزی در حدود 1/3زمان تخمینی وهزینه معادل نصف دیگر سدها به اتمام رسید .

مقایسه اقتصادی سدهایRCCبا سدهای خاکی:
مقاطع یک سد ساخته شده از سدهای خاکی وسنگریزه ای وRCCجهت مقایسه امده است.

ارتباط حجم مصالح مصرفی با ارتفاع سد برای مقاطع عرضی در نمودار زیر نشان داده شده است. همانطور که مشاهده می شود با افزایش ارتفاع سد حجم مصالح مصرفی در سد خاکی در مقایسه با سدRCC بصورت نمایی افزایش می یابد.

-مقایسه اقتصادی سدهای RCC با سدهای وزنی بتن معمولی:
در سدهای RCC قیمت واحد مقادیر بتن به میزان چشمگیری پایین امده است.
باتوجه به شکل برای بتن ریزی تقریبا یک میلیون متر مکعب بتن کوبیده یا کمتر حداقل 50%صرفه جوئی اقتصادی در مقایسه با سدهای وزنی بتن معمولی ایجاد خواهد شد.

محدودیت سدهای :RCC
در کنار مزایا ی زیادی که برای سدهای RCC گفته شد چند اشکال نیز بر این گونه سدها وارد است:
-در سدهای اولیه RCC مقادیر قابل توجهی تراوش در انها دیده شد. به همین جهت باید پایداری سد و میزان کاهش اب وکنترل ان بدقت مورد بررسی قرار بگیرد.
-بدلیل کمبود تجربه در این سدها کوشش زیادی باید یرای پیدا کردن بهترین ترکیب بتن با مصالح موجود در محل بکار رود.
-بعلت سرعت بالای عملیات اجرایی امکانات پیمانکار ودستگاه کنترل کار قابل توجه و کافی باشد.

دسته بندی سدهای بتن غلطکی:

)الف(سدهای RCC با سیمان کم که مبنای طراحی انها نگرش به RCC به عنوان یک خاک اصلاح شده می باشد.
)ب(سدهای RCC با سیمان زیاد که مبنای طراحی انها نگرش به RCC به عنوان یک نوع بتن می باشد.
)ج(سدهای RCD ژاپنی ها.

حال به توضیح درباره هریک می پردازیم:
)الف(سدهای RCC با سیمان کم:
این سدها دارای یک مخلوط فوق العاده کم عیاروبدون اسلامپ می باشد که می توان انرا یک خاکریز شنی با سیمان قلمداد کرد.

طراحی براساس رسیدن به حداکثر وزن مخصوص خشک با ازمایش تراکم خاک ) پروکتور( می باشد .

در این روش مقدار مواد سیمانی به اندازه ای است که برای چسباندن مصالح ورسیدن به مقاومت فشاری مورد نظر کافی باشد ولی بعد از تراکم تمام خلل بتن به خوبی پر نمی شود.

مقدار سیمانی در حدود 45 الی 100 کیلو گرم در متر مکعب بتن می باشد.
بزرگترین اندازه دانه های مصالح سنگی در حدود 7 سانتیمتر است .

مزایای این روش عبارتند از:
-حرارت هیدراسیون پایین بوده و نیازی به تاسیسات خاص نمی باشد.
-بدلیل کوچک بودن ضریب الاستیسیته قابلیت ترک خوردن انها کم است.
توجه: بعلت نفوذپذیری زیاد وکمی مقاومت برشی درزه ها وکم بودن وزن مخصوص این سدها حجم انها نسبت به سایر سدها بالا می رود.

)ب(سدهای RCC با سیمان زیاد:
مخلوط در این حالت نیز اسلامپ صفر دارد .
میزان سیمان در این روش بیشتر بوده پس مقاومت افزایش می یابد .
طراحی در این روش بگونه ای است که مخلوط بیشترین وزن مخصوص وکمترین نفوذ پذیری را داشته باشد .
میزان سیمان بیش از 120کیلو گرم بر متر مکعب است ومیتوان 50% مواد سیمانی را با پوزولان جایگزین کرد.

معایب :
بدلیل بالا بودن ضریب الاستیسیته احتمال ترک خوردن بیشتری دارد. و با توجه به انالیز حرارتی بدنه سد از درزهای حرارتی استفاده می شود.

)ج(سدهای RCD ژاپنی ها:
این سدها باتوجه به زلزله خیزی و زمین شناسی و هیدرولوژی ژاپن گسترش یافته است.
در این سدها ضخامت لایه های بتن ریزی0.5 تا 1.0 متر می باشد.

برای کنترل حرارت حاصل از هیدراسیون ضمن پیش سرد کردن مصالح سرعت بتن ریزی را کاهش داده و از هر لایه به مدت چهار روز محافظت می کنند.
میزان سیمان 125 کیلو گرم در متر مکعب می باشد.
در این سدها مخلوط داخلی از همه طرف با پوسته بتنی احاطه شده است.
از لحاظ سازه ای رفتار RCD همانند سدهای بتنی معمولی است.

معایب:
شیوه طرح محافظه کارانه و پر زحمت تر و پر هزینه تر می باشد.

خصوصیات بتن :RCC
ویژگیهای بتن RCC عبارتند از:

مقاومت و مدول الاستیسیته و ضریب پواسن و ضریب نفوذ پذیری و خزش و دوام و تغییرات حجمی ودانسیته.

بطور کلی RCC در مقایسه با بتن معمولی دارای سیمان کمترو شیره کمتر و اب کمتر می باشد.

مقاومت فشاری:
بتن غلطکی با سیمان زیاد از نظر مقاومت فشاری شباهت زیادی با بتن معمولی دارد ولی بتن غلطکی با سیمان کم دارای مقاومت کمتری است.
مقاومت فشاری RCC بستگی به نسبت اب به سیمان دارد.

مقاومت کششی:
معمولا بین 7 تا 10 درصد مقاومت فشاری بیان می شود.

مقاومت برشی:
بستگی به مقاومت چسبندگی و ضریب اصطکاک بتن و نیروی عمودی متوسط دارد.
مقاومت برشی RCC بین 20تا 40 درصد مقاومت فشاری بیان میشود.

مدول الاستیسیته:
مهمترین عوامل موثر عمر بتن و مواد سیمانی می باشد.
در بتن ریزیهای حجیم به ضریب الاستیسیته کمتری برای عملکرد بهتر سد در مقابل ترک خوردگی لازم است.
هرچه سیمان کمتر ضریب الاستیسیته کمتر است.

ضریب پواسن:
در بتن RCC این ضریب را 0.2 در نظر می گیرند.

تغییر حجم:
ناشی از جمع شدگی در اثر خشک شدن و خزش می شود.

خزش:
هرچه ضریب الاستیسیته کمتر باشد خزش بیشتر است .

تغییرات حرارتی:
بتن حین سخت شدن حرارت زیادی تولید کرده و تنشهای حرارتی در سد ایجاد می شود.
راههای به حداقل رساندن تنش های حرارتی:
جایگزینی پوزولان بجای بخشی از سیمان
کنترل زمان بندی بتن ریزی
افزایش سطح مقطع سد

مدلهای دو بعدی برای بررسی توزیع دما وتنش در سد موجود است.

کارایی :RCC
غلطکهای لرزنده نمی توانند بر روی بتن با روانی بالا عمل کنند و از طرف دیگر کوبیدن بتن خیلی خشک دشوار می باشد.

دوام:
بتنRCC از دوام و مقاومت سایشی خوبی برخوردار است.

دانسیته:
وزن واحد RCC عموما بیشتر از بتن معمولی است و وزن مخصوص حدود 2300 کیلو گرم در متر مکعب مقداری متداول است.

نفوذ پذیری وتراوش در سدهای :RCC
تراوش یکی از عمده ترین مسائل پیرامون سدهای RCC می باشد.
تراوش علاوه بر ضررهای اقتصادی در ایمنی کلی سد نیز موثر است.

بطور کلی تراوش در سدهای RCC به طرق زیرصورت می گیرد:
تراوش از پی سد
تراوش از بین لایه ها
تراوش در توده بتن) نفوذ پذیری RCC بین 10^-5تا (10^-13
تراوش ازمیان ترکهای حرارتی

-ب (روشهای جلوگیری و کاهش تراوش در سدهای: RCC
-طرح مخلوط با نفوذ پذیری مطلوب
-ملات لایه بندی) در نزدیکی بالا دست و در درزها بکار میرود (
-پانل های پیش ساخته) در وجه بالا دست(
-پوشش بتن معمولی) جلوگیری از نشت و تضمین دوام(

سطح تماس پوشش خارجی بتن معمولی و RCC باید بدقت متراکم گردد.

مصالح تشکیل دهنده و نسبتهای اختلاط بتن :RCC
مصالح تشکیل دهنده بتن غلطکی عبارتند از:
سیمان:
سیمان با حرارت زائی پایین مانند سیمان نوع دو وسیمان سرباره ای.

پوزولان:
برای کاهش حرارت زائی سیمان و کاهش هزینه ها .
یک ماده سیلیسی که بخودی خود ارزش چسبندگی ندارد اما بصورت پودر ودر حضور رطوبت ودر دمای معمولی با هیدروکسید کلسیم واکنش داده و سیلیکات کلسیم چسبنده تولید می کند.
آب:
آب باید عاری از مقادیر بیش از حد مواد قلیائی واسیدها باشد.

مواد مضاف :
مهمترین مواد افزودنی مواد هوازا هستند که تولید حبابهای هوا2)تا(6 می کنند.
مواد مضافی که می تواند زمان گرفتن بتن در دمای زیاد محیط را به تاخیر بیاندازد.

سنگدانه ها:
اندازه سنگدانه ها در قابلیت تراکم و جدائی دانه ها موثر می باشد .
معمولا اندازه سنگدانه ها به لحاظ ضخامت لایه و کوبیدن مشکلی ندارد.
حداکثر اندازه سنگدانه ها در بتنRCC معمولا 80mm می باشد.

روشهای طرح اختلاط:
)الف( طرح با توجه به مفاهیم ژئوتکنیکی:
طبق این فلسفه بتن: RCC خاک تقویت شده با سیمان بوده ومبتنی برروابط رطوبت و دانسیته و اصول تراکم می باشد.

هدف:برای یک دانه بندی ودرصد سیمان مشخص بدست اوردن یک درصد رطوبت بهینه با انرژی تراکم آزمایشگاهی متناظر با انرژی تراکم غلطکهای کارگاه که حداکثر دانسیته را می دهد.

در این روش دانسیته خشک به عنوان یک شاخص طراحی شناخته می شود.

مقاومت فشاری بتن RCC
با وزن مخصوص خشک
مرتبط است.

)ب( طرح با توجه به مفاهیم تهیه بتن:
طبق این فلسفه بتن: RCCیک بتن حقیقی در نظر گرفته شده که مقاومت ودیگر خواص آن از روابط آب به سیمان تبعیت می کنند.
دارای شیره کافی برای پر کردن منافذ ولی دارای اسلامپ صفراست.

در روشهای اجرائی RCDوRCCبتن در لایه های وسیع ریخته شده و با غلطکهای ویبره یا غیر ویبره کوبیده میشود در حالی که در سدهای بتنی بصورت بلوکهای یکپارچه ریخته شده و توسط ویبراتورهای فرو رونده متراکم می شود.
توجه:در این سدها باید تنشهای حرارتی بدقت کنترل گردد.
سدهای بتن غلطکی باید همانند سدهای بتنی معمولی دارای ایمنی سازه ای )از قبیل مقاومت و عدم نفوذ اب ودوام وپیوستگی اجرا (باشد و این خصوصیات نباید بخاطر صرفه جوئی در هزینه ها کم اهمیت شمرده شوند.