چکیده

استفاده از شاتکریت در تونلسازي , براي نگهداري موقت امري مرسوم و تقریباً بهینه بـهحـساب مـیآیـد . در طـرح اخـتلاط شاتکریت عوامل مهمی همچون میزان گیرش ، میزان برجهندگی ، وزن مخصوص ، سرعت گیرش و مقاومت بتن مورد توجه قـرار میگیرند ؛ که این عوامل خود توسط پارامترهایی مانند نسبت آب به سیمان , عیار سیمان , نسبت مصالح درشتدانه به ریزدانـه ، نوع و مقدار افزودنیها ، هواي داخل بتن و در نهایت میزان مهارتِ فرد بتنپاش , تحت تاثیر قـرار مـیگیـرد . سـد البـرز یکـی از پروژههاي بزرگ عمرانی در شمال کشور میباشد که در ۴۰ کیلومتري جنوب شهر بابل بر روي رودخانه بابلرود واقع شده اسـت .

مجموع طول تونلهاي آن حدود ۱۵۰۰ متر و میزان نهایی بتنریزي ۸۰۰۰۰ متر مکعب خواهد بود . در این مقاله سـعی شـده بـا انجام تستهاي آزمایشگاهی برروي طرح اختلاطهاي مختلف از بتن , با دانهبنـدي متفـاوت , بهینـهتـرین طـرح اخـتلاط از نظـر مقاومتی جهت عملیات شاتکریت در تونل هاي سد البرز پیشنهاد گـردد . ایـن طـرح اخـتلاطهـا شـامل سـه الگـوي متفـاوت بـا دانهبنديهاي بهترتیب ریز ، متوسط و درشت بودهاند . در انتخاب الگوها سعی گردید که تا حد ممکن داراي کمتـرین برجهنـدگی و همچنین مناسبترین اختلاط و گیرش باشند . در نهایت با بررسی مقاومتهاي سـه روزه و هفـت روزهي نمونـههـاي مختلـف ، طرح سوم با مقاومت بیست و هشت روزهي ۲۸۷ (کیلوگرم بر سانتیمتر مربـع) ، رشـد سـه روزهي %۵۶ و هفـت روزهي %۷۲ بـه عنوان طرح بهینهتر برگزیده شد .

واژگان کلیدي : شاتکریت ، بتن , مصالحسنگی , طرح اختلاط , سد البرز , استاندارد ASTM

-۱ مقدمه

سد البرز (پاشاکلا) بر روي رودخانه بابل (بابلرود) و در حدود ۴۰ کیلومتري جنوب شهرستان بابل در استان مازنـدران قرار دارد. طول جغرافیایی محل سد ۵۲/۸۲ درجهي خاوري و عرض جغرافیایی آن ۳۶/۲۳ درجـهي شـمالی اسـت . از نکات جالبِ این سد میتوان به محل احداث آن اشاره نمود . این سد در محل تقاطع سه رودخانهي پر آب قـرار گرفتـه است ، لذا از برخی لحاظ داراي ویژگیهاي خاصی میباشد. [۶]

در قسمت ذیل مشخصات این سد به اختصار ذکر شده است :

سد از نوع سنگریزهاي با هسته رسی ، پی آن از جنسِ سنگ مارن ، طول تاج ۸۳۸ متر ، عرض تاج ۱۲ متر ، ارتفاع سد از پی ۷۸ متر ، تونل انتقال آب به طول ۴۵۰ متر با مقطع دایرهاي ، تونل ۱ انحراف آب بـه طـول ۵۵۱ متـر بـا مقطـع

-۱ قائمشهر – جادهي نظامی – دانشگاه آزاد اسلامی واحد قائمشهر ، دانشکدهي فنی – گروه مهندسی معدن – تلفن: ۰۹۱۱۳۱۳۰۱۱۶ و ۰۱۲۳۲۲۸۳۵۱۰

۱۲۹

دایرهاي و نعل اسبی ، تونل ۲ انحراف آب به طول ۵۶۹ متر با مقطع دایرهاي ، نوع سرریز نیلوفري با قطر آسـتانهي ۲۴

متر ، طول تونل سرریز ۳۵۶ متر به قطر ۷/۵ متر و مقطع دایرهاي میباشد . [۷]

بابلرود

N

بابلک

بابلرود

سد البرز

آذررود اسکلیم

کرسنگ

شکل -۱ موقعیتِ رودخانههاي منطقه و شمایی از دریاچه ي سد بعد از آبگیري

با توجه به طول قابل توجهي تونلها ، کانالها و ترانشههاي موجود در ایـن پـروژه ، مـصرف شـاتکریت داراي اهمیـت فراوانی میباشد و بخشی از فعالیتهاي بچینگ به این امر اختصاص یافته است . اما جدا از اهمیت موضوع ، باتوجه بـه نگرشهاي عمرانی و معدنی (تونلسازي) ، طراحی شاتکریت یکی از نیازهاي این دو شاخهي علمی میباشد .

-۲ آشنایی با شاتکریت و اجزاي آن

یکی از مسائل مهم در اکثر فعالیتهاي معدنی و عمرانی ، نگهداري سطوح ناپایدار میباشـد . روش شـاتکریت یکـی از دستاوردهاي پیشرفت تکنولوژي بتن است که از سالهاي گذشته تا به امروز نقش مـوثري را در پـیشبـرد پـروژههـاي معدنی و عمرانی داشته است . شاتکریت نوعی بتن است که بهکمک هـواي فـشرده اجـرا شـده و در اثـر سـرعت زیـاد بهصورت دینامیکی فشرده میشود و بر روي سطوح آستر ایجاد مینماید. بسته به مواد اولیه و نحوهي اجرا ، شـاتکریت به انواع خشک (ترکیب با آب بعد از خروج از نازل) و تر (ترکیب با آب در مخزن بتن) تقسیم بندي شـده اسـت.[۲] از آن جایی که شاتکریت نوعی از بتن میباشد ، اجزاي آن نیز تقریباً همانند اجزاي سـایر بـتنهـا مـیباشـد (سـنگدانه ، سیمان ، آب ، افزودنیها) و تفاوت عمدهي آن با دیگر مخلوطهاي بتنی در اندازهي سنگدانهها و میـزان آب و سـیمان میباشد .

-۳ محدودهي دانهبندي مصالح

مصالح سنگی مورد استفاده در مخلوطهاي شاتکریت در این سد ، شامل دو دستهي ریزدانـه (ماسـه ، بـین الـکهـاي نمرهي ۲۰۰ تا نمرهي (۴ و درشتدانه (شن نخودي ، بین الکهاي نمرهي ۱۶ تا نمرهي (۰/۵ بودهاند . در شکلهاي ۲
و ۳ نمودارهاي دانهبندي مربوط به این دو نوع سنگدانه نمایش دادهشده است .

۱۳۰

Material : 0 ~ 5 mm منحنی دانه بندي ماسه ( طبیعی ) ALBORZ DAM PROJECT
Location : Lab Sand Gradation Curve Sample No. : Pro 1
Time :9:00 Date : 84/04/05

۳/۲″ ۳/۴″ ۳/۸″ Sizes Sieve Standard U.S
24″ 16″ 6″ 3″4″ 2 1″ 4 8 16 30 50 100 200

پوش پائین منحنی

پوش بالاي

منحنی منحنی دانه بندي

۶۰۰ mm 200 100 60 20 10 6 2 1 0.6 0.2 0.1 0.06

Log Setting Velocity Cm Per Second (Hyydrometry Method)
100

۹۰

۸۰

۷۰

۵۰ (
WeightBy(
60
40 Passing
%
30
20
10
0
0.02 0.01 0.006 0.002 0.001

ف ککئتتپه ککطهپه کغطً ککطهپه عأط۲کق کغطً صئطح yهئه
کطک۲ئأپB ئکههطن ۲غهح
Remark :

رونوشت : سرپرست محترم آارگاه جهت استحضار . گ yطپصهطپتهع Supervisor : (COD) : FR – 4. 10 – 04 – 06 For : Ali Nabi (project)
بایگانی آزمایشگاه . (REV) : 0

شکل -۲ دیاگرام دانهبندي ماسهي مورد استفاده در پروژه (ریزدانهها)

Material : 5 ~ 10 mm منحنی دانه بندي شن نخودي ALBORZ DAM PROJECT
Location : Lab (طبیعی) Sample No. : Pro 2
Time : 09:00 Curve Gradation Gravel Date : 84/04/05
“16”24 1/22 1/21 “3/4 “3/8 Sieve Sizes Standard U.S. Log Setting Velocity Cm Per
“3 “1 100 200
“4”6 4 8 16 30 50 Second (Hydrometry Method)
100
90
80
70

۶۰

۵۰

۴۰

۳۰

حد بالاي پوش
حد پائین پوش ۲۰
منحنی دانه ۱۰

۲۰ ۰
۶۰۰ mm1000 100 60 20 10 6 2 1 0.6 0.2 0.1 0.06 0.02 0.01 0.006 0.002 0.001
Cobbles Coarse Fine Coarse Medium Fine Silt Clay
Boulders Gravel Sand

)WeightBy(Passing%

Remark :

رونوشت : سرپرست محترم آارگاه جهت استحضار . گ yطپصهطپتهع Supervisor : (COD) : FR – 4.10 – 04 – 06 For : Ali Nabi (project)
بایگانی آزمایشگاه . (REV) : 0

شکل -۳ دیاگرام دانهبندي شن نخودي مورد استفاده در پروژه (درشتدانهها)

-۴ طرح اختلاط

تعیین طرح اختلاط یک امر تجربی و آزمایشگاهی میباشد که با توجه به مشخصات مطلوب ، همچون میزان مقاومت ، گیرش ، برجهندگی ، نوع مصالح موارد استفاده ، شرایط سـاخت ، فاصـلهي زمـانیِ ترکیـب تـا مـصرف و مهـارت فـرد بتنپاش تعیین میشود. در این پروژه در ابتدا طرح مورد استفاده در سد البرز بررسی گشتهاست و سپس به بهینهسازي درصد سنگدانهها پرداخته میشود . طرح شاتکریت مورد استفاده در سد البرز داراي ترکیب خاصـی اسـت کـه نـسبتِ مصالح درشتدانه به ریزدانه در آن %۳۵ به %۶۵ میباشد . این طـرح در بـازه ي %  ۵ مـورد بررسـی قـرار داده شـد و طرحهاي %۳۰ به %۷۰ و %۴۰ به %۶۰ نیز بررسی شدند. معیار اصلی براي این آزمایشات ، مقاومت فشاري بوده اسـت و بدین منظور ، ۲۷ نمونه از طرحهاي اختلاط در قالبهاي مکعبی ۱۵ سانتیمتري آماده شد.

۱۳۱