شاتکریت
مقدمه
اولین بار شاتكریت یا گانایت در سال 1909 میلادی در آمریكا توسط دستگاهی به نام تفنگ سیمان مورد استفاده قرار گرفت و سپس در سال 1914 برای اولین بار در یك معدن در ایالات متحده استفاده شد از آن پس، این سیستم برای پوشش سطوح سنگها و حفاظت آنها از هوازدگی مورد استفاده واقع گردید.
تركیب شاتكریت مشابه بتن معمولی (سیمان ، سنگدانه و آب ) میباشد با این تفاوت كه دانه بندی سنگدانه ها بسته به محدودیت ماشین آلات و دستگاههای موجود میباشد.
( حداكثر قطر سنگدانه ها حدود 30 میلیمتر )
در حقیقت شاتكریت بتنی است كه با استفاده از هوای فشرده روی سطوح مورد نظر پاشیده و با نفوذ در تركها و درزه ها باعث استحكام مناسب سطوح میگردد.
امروزه شاتكریت كاربردهای فراوانی یافته و سالانه در جهان بالغ بر ده میلیون متر مكعب شاتكریت مورد استفاده واقع میگردد بیشترین كاربرد شاتكریت در فضاهای زیر زمینی و جهت پایدار سازی سنگها میباشد شاتكریت به منظور مشابه در حفاریهای روباز نیز استفاده میگردد حتی درمواردی، شاتكریت در سازه های باربر مانند دیوارها ، سقف ها ، گنبدها و گاهی برای پوشش سازه های هیدرولیكی ، سازه های دریایی ، پوششهای ضد خوردگی و ضد آتش نیز مورد استفاده قرار میگیرد..
پیشرفتهای عظیمی كه در شاتكریت به عنوان یك روش نگهداری رخ داده است شاتكریت را به یك ابزار مهم و لازم در كارهای بزرگ زیر زمینی تبدیل نموده است و پروژه هایی كه قبلا اجرای آنها غیر ممكن یا خیلی سخت و خطرناك بود را قابل اجرا نموده است.
در ایران برای اولین بار شاتكریت در دهة 1930 میلادی توسط پروفسور رابسویچ اتریشی كه مشغول تحقیق جهت ابداع یك روش جدید تونل زنی (NATM)بود در جریان ساخت راه آهن سراسری مورد استفاده واقع گردید اما كاربرد وسیع و گستردة آن از اواخر دهة 60 هجری همزمان با شروع جدی اجرای پروژه های عمرانی در ایران آغاز گردید.
انواع شاتكریت به لحاظ روش اجراء :
2-1- شاتكریت خشك :
در این روش سنگدانه ها با سیمان تركیب شده (حداكثر مقدار آب در تركیب اولیه حدود 5 % میباشد كه به منظور جلوگیری از ایجاد گرد و غبار با مصالح تركیب میشود) و به وسیلة دستگاهی موسوم به پمپ شاتكریت توسط هوای فشرده به داخل لوله های لاستیكی پمپ شده و از طریق افشانه به سطح مورد نظر پاشیده میشود آب مورد نیاز مخلوط در افشانه ( نازل ) با فشار حدود 10 تا 15 بار به مخلوط اضافه میگردد.
امروزه روش خشك با استفاده از تجارب علمی و روش ها و ماشین آلات جدید به حد قابل قبولی از كیفیت و اقتصاد رسیده است این روش كه از ابتدای ابداع شاتكریت مرسوم بوده است با توجه به دستگاههای اجرایی كوچك و عدم نیاز به تراك میكسر و ماشینهای حمل بتن انتظار میرود در آینده نیز نقش اساسی را در تحكیمات حفاریها به عهده داشته باشد در این روش انتقال مصالح و نگهداری مصالح خشك به صورت طولانی مدت امكانپذیر بوده و امكان پمپ كردن مصالح از محل دستگاه تا ارتفاع 100 متر و طول 300 متر وجود دارد این فواصل تقریبا 10 برابر فواصل پمپ كردن در روش تر كه متعاقبا شرح داده خواهد شد میباشد.
در فرآیند شاتكریت تركیبی خشك مواد تركیبی شامل (سیمان ـ مصالح دانه‌ای و سنگی و مواد افزودنی) پمپاژ می‌شوند و به داخل یك مجرای حامل در حالت خشك و اب نیز درست در قسمت دهانك نازل قبل از پرتاب شدن روی سطح مهیا شده مخلوط میگردد و اضافه میشود.
2-1-1- اشكالات روش خشك:
یكی از مشكلات روش خشك فرسایش بوش ها ، واشرهای لاستیكی و قطعات تحت اصطكاك میباشد. مسئلة دیگر تولید گرد و غبار زیاد است كه با توجه به فضاهای بسته زیرزمینی مشكلات زیادی را در بر دارد برای مقابله با گرد و غبار با افزایش فشار آب تا 80 بار به نتایج مناسبی دست یافته اند كه تامین این فشار هزینة زیادی را در بر خواهد داشت یكی دیگر از مشكلات روش خشك پس ریز زیاد مصالح در حدود 15 تا 35 درصد است .
2-2- شاتكریت تر:
در این روش ابتدا مصالح شاتكریت و آب به وسیلة بچینگ مخلوط شده و توسط تراك میكسر به محل اجراء منتقل میشود و توسط پمپهای مخصوص روش تر روی سطح حفاری شده پاشیده میشود.مخلوط بتن برای روش تر همانند بتن معمولی میباشد بدین ترتیب كنترل كیفیت شاتكریت تر آسانتر میباشد، مخلوط در پمپ پیستونی تخلیه شده و با فشار وارد لوله های انتقال میشود در افشانه هوای فشرده با نرخ 7 تا 15 متر مكعب در دقیقه و با فشار 7 بار اضافه میشود هوای فشرده باعث افزایش سرعت بتن شده و بتن را خوب به سطح می چسباند عدم استفاده از هوای فشرده مناسب باعث كاهش مقاومت شاتكریت و افزایش پس ریز میگردد.
در فرآیند شاتكریت تركیبی مرطوب همه مواد تركیبی به همراه آب قبل از پرتاب شدن آمیخته و مخلوط میشود، شاتكریت مرطوب نسبت به شاتكریت خشك برتری دارد اما شاتكریت خشك نیز در هنوز برای مقیاس‌های كوچك استفاده میشود. در استخراج معدن برای مثال و تعدادی از تركیبات الیاف تقویتی فولادی بیش تنیده گسترش یافته است.
امروزه در بسیاری ازكشورها و پروژه های بزرگ دنیا از شاتكریت به روش تر استفاده میشوداین روش ابتدا توسط نروژی ها به كار گرفته شده و از اواخر دهة 70 با استفاده ار افزودنیها در شاتكریت ،جهان شاهد رشد شدید استفاده از تكنولوژی شاتكریت تر بود.
نرم میانگین اجرای شاتكریت به روش تر حدود 30 تا 40 متر مكعب در ساعت میباشد كه در مقایسه با روش خشك این میزان حدود 4 تا 5 برابر میباشد تولید گرد و غبار بسیار كم مزیت دیگر روش تر میباشد با كنترل نسبت آب به سیمان و مواد افزودنی ، مقاومت فشاری اندازه گیری شده شاتكریت تا 100 مگاپاسكال افزایش یافته است.
2-3- مقایسة روش تر و روش خشك :
با دقت مناسب پس ریز روش تر در حدود 5 تا 10 درصد میباشد كه در مقایسه با روش خشك ( 15 تا 35درصد) كاهش قابل ملاحظه ای دارد.
استفاده از شاتكریت الیافی در روش تر میسر میباشد.
ایجاد گرد و غبار بسیار كم در روش تر
امكان اجراء شاتكریت تر در لایه های ضخیم وجود دارد.
مقدار آب مخلوط براحتی قابل كنترل است.
دستیابی یه مقاوتهای فشاری بالا امكان پذیر میباشد.
ظرفیت تولید و اجرا در روش تر بیشتر و در نتیجه هزینة اجراء كمتر میباشد.
فاصله حمل مصالح و زمان نگهداری مصالح در روش تر كوتاهتر میباشد.
مصالح در روش تر میبایست كیفیت بهتری نسبت به روش خشك داشته باشند.
تمیز كردن لوله ها و دستگاه شاتكریت در روش تر سخت و پرهزینه است.
امكان تنظیم آب در مواجهه با شرایط طبیعی زمین حفاری شده در روش تر وجود ندارد.