چکیده و تعر یف سدها ی R .C.C
بتن متراکم شده غلطکی ( R .C.C) روشی است که بر اساس استفاده از غلطک جهت متراکم کردن بتن پایه گذا ری و تدوین شده است . ماده حاصل متراکم تر و دارای در صد آب پا ئین تری از بتن متداول و معمولی است مخلوط در لایه های نازک و در کل طول سد پخش می شود و این امکان به وجود می آید که فرآیند بتن ریزی به سرعت انجام شود.
تاکنون این روش درساخت مقداری از سدهای مهم دنیا با موفقیت بکار گرفته شده است که اغلب
انها در ژاپن و آمریکا بوده اند . گرایش استفاده از بتن متراکم شده غلطکی برای اجرای سد روز به روز در حال افزایش می باشد . طرح مخلوط بتن غلطکی به روش معمول انجام می شود و مقاومت و دانسیته بالایی حاصل می گردد در مقایسه با بتن معمولی هزینه اجرایی کمتری دارد که عمدتاً به خاطر پیوستگی در اختلاط ، حمل و نقل و پخش کردن بتن ، همچنین به خاطر امکان ساده سازی طراحی ها می باشد و نیز از نقطه نظر صرفه جوئی در پرداخت سود ، سرمایه گذاری در یک دوره اجرای کوتاه تر است که از جمله محاسنات سدهای ساخته شده توسط بتن متراکم شده غلتکی RCC می باشد . در این مقاله شرح مختصری در مورد روشهای طرح ، اجرا و همچنین مصالح و امکانات مورد استفاده در سدهای RCC بررسی می گردد .
-2-2 معرفی روشهای اجرائی سد های بتن غلطکی :
مطالعات زیادی در کشورهای مختلف در رابطه با R.C.C تحت نامهای متفاوت انجام شده است . به عنوان مثال می توان بتن کوبیده شده غلطکی R.C.C سد بتنی کوبیده شده غلطکی R.C.D بتن کوبیده شده ، رولکریت ، بتن کم عیار و بتن کم عیار غلطکی را نام برد . از میان عبارات فوق بعضی دارای عمومیت بیشتری بوده که در اینجا به توصیف آنها پرداخته می شود . به طور کلی روشهای اجرائی را می توان به دو دسته تقسیم بندی کرد :
-1-2-2 بتن کوبیده شده غلطکی( R.C.C ) که در آمریکا ابداع وتوسعه داده شده .
-2-2-2 سد بتنی کوبیده شده غلطکی (R.C.D) که در ژاپن ابداع و توسعه داده شده است. که در این مقاله در مورد اجرای سد ، با روش بتن کوبیده شده غلطکی RCC بحث و بررسی گردیده است .
مطالعه در مورد اجرای سد با روش بتن کوبیده شده غلطکی تا سال 1970 به طول انجامید و پیشرفتهای قابل توجهی تا سال 1975 در این زمینه حاصل گردید و تا سال 1980 بطور رسمی در دنیا مطرح شده امروزه بتن کوبیده شده غلطکی در بسیاری از کشورهای توسعه یافته و یا در حال توسعه دنیا در دست مطالعه ، طراحی و اجرا می باشد .
سدهای ساخته شده با این روش منافع زیادی را به همراه داشته اند که عمده ترین آنها، منافع اقتصادی و سرعت در اجرا می باشد. در بسیاری از کشورها ، هزینه های مربوط به احداث سدهای بتنی معمولی بطور قابل ملاحظه سریع تر از هزینه های مشابه در سدهای خاکی رشد نموده است . این موضوع توام با این حقیقت که بتن ماده است خوب با دوام وشناخته شده ، طراحان را به روشهای نوین اجرای سدهای بتنی ترغیب نموده است . کوبیدن بتن در اجرای سد ، نه تنها معایب اجرای سد با بتن معمولی را ندارد بلکه بعضی از مزایای اجرای سد به روش خاکریزی را نیز به ارمغان خواهد آورد .
-3-2 تاریخچه سدهای R .C.C
سالهای زیادی بتن غلطکی به عنوان زیر اساس جاده ها و روسازی محوطه فرودگاهها استفاده شده است. در انگلستان استفاده از آن تا سال 1940 دامنه گسترده ای یافت که بنام بتن کم عیار یا بتن کم عیار خشک شناخته شده و با ضخامت 150 تا 250 میلیمتر زیر قشر آسفالت بکار می رفت .
رواج بتن غلطکی به خاطر سادگی در تولید، عدم نیاز به تجهیزات و تاسیسات ویژه اجرائی می باشد همچنین عیار سیمان کم در حدود 110 تا 120 کیلوگرم بر متر مکعب بوده و شامل سنگ دانه شکسته و مناسب برای بتن مگر می باشد . در صد رطوبت به گونه ای انتخاب می شود که بتن با اسلامپ صفر ایجاد گردد تا برای کوبیدن غلطک مناسب باشد و پخش آن بدون درزهای انقباض صورت گیرد. از جمله سدهایی که با بتن کم عیار و اسلامپ کم ساخته شده عبارتند از :
سد Alp Gera در ایتالیا در سال 1961 تا 1964 البته بصورت کوبیده نشده و توسط ویبرا تورهای فرورونده در پشت تراکتور تراکم انجام می گرفت . و از همین روش از سد Quaira Della در ایتالیا استفاده شد.
این نظریه اولین بار در کمیسیون بین المللی سدهای بزرگ (Icold)توسط آقایpaton پیشنهاد گردید و همچنین موضوع توسط Lowe در اولین کنفرانس مهندسی منابع آب Asce در شهر Nebraska (1962) مطرح گردید و در آمریکا نیز در یک کنفرانس پیرامون موضوع (اجرای سریع سدهای بتنی ) مقاله ای توسط Raphael تحت عنوان ( سد وزنی بهینه ) ارائه گردید که موضوع آن استفاده از سدهای وزنی بهینه را که اقتصادی ترین راه حل بین سدهای خاکی با حجم زیاد و سدهای وزنی بتنی معمولی با حجم کم تر معرفی نمود .در سال 1980 اولین سد R.C.D جهان یعنی سد شیما جیگاوا در ژاپن با حجم بتن /000/317 متر مکعب به پایان رسید . پس از آن در سال 1987 سد تاماگاوا بلندترین و طولانی ترین سد R.C.D جهان با ارتفاع 100 متر و حجم بتن 000/150/1 متر مکعب ساخته شد و همچنین در عملیات ترمیم سد Tarbela در پاکستان که به پوشش بتنی حوضچه استفراق و سرریز سرویس به حجم 9/0 میلیون متر مکعب و حوضچه استفراق سرریز اضطراری به حجم 94/0 میلیون متر مکعب و نیز در دیوارهای وزنی مرتفع به طول 6/56 متر در قسمت نیروگاه به حجم 13/0 میلیون متر مکعب استفاده گردد .
-4-2 جایگاه سدهای R.C.C در سد سازی :
تا سال 1960 نسبت استفاده از سدهای بتنی به کل سدها در دنیا در حال افزایش بوده تا سال (1930) 33 درصد کل سد های ساخته شده بتنی و تا سال (1960) 37 درصد بوده ولی ازسال 1960 کاهش مشخص داشته بخاطر استفاده از سدهای خاکی که هزینه آنها کاهش نسبی پیدا کرده است. روش معمول برای ساختن سدهای بتنی دارای هزینه های زیادی است از جمله تجهیزات تکمیلی مربوط به لوله های خنک کننده و تزریق درزها باعث افزایش هزینه های ساخت می گردد. و لذا سدهای بتنی غلطکی کوبیده شده دارای هر دو مزییت اقتصادی بودن ، سریع اجرا شدن سدهای خاکی و اعتماد پذیری سدهای بتنی هستند . استفاده از بتن فوق العاده کم عیار وبصورت بدون اسلامپ باعث کاهش پتانسیل تولید حرارت در بتن خواهد شد . از آن جمله می توان به سد Willow Creek در 1982 در آمریکا اشاره کرد و پس از این سد، سدهای زیادی توسط روش R.C.C ساخته شد. مانند سد Upper Stillwater یکی از دلایل رایج شدن این روش انعطاف پذیری است ، عقیده بر این است که طراحی سنتی سدها می تواند بطور شایسته ای اصلاح شود تا منافع اقتصادی و تکنیکی بهتری از R.C.C حاصل شود به عنوان مثال حذف درزهای انقباض عرضی ، یا افزایش فاصله بین آنها ، حذف قالب بندی برای سطوح سد را می توان نام برد .
-5-2 مزایا وعلل کاربرد بتن غلطکی :
اصول بتن غلطکی و فلسفه طراحی و طرح اختلاط آن با استفاده از دو تکنولوژی تکامل یافته است : تکنولوژی خاک پایدار شده و تکنولوژی مرسوم بتن حجیم سد .
تلاشهایی در راستای ترکیب این دو فلسفه تحت یک نام واحد R.C.C صورت گرفته است . این امر می تواند مطالب را آسان نماید ولی ممکن است امکان پذیر نباشد اصول اولیه اجرایی بتن غلطکی از اصول (خاک پایدار شده ) الهام گرفته است . معیار طراحی و روشهای آنالیز بکار برده شده است ، در بسیاری از پروژه ها، همان روشهای مختص سدهای بتنی وزنی می باشد . این می تواند نقطه آغاز بحث و جدل در خصوص فلسفه های اجرایی بتن غلطکی باشد . سدهای R.C.C یا بتن غلطکی ، سدهای بتنی وزنی می باشند و نیازهای پایداری و روشهای تحلیل آنها مشابه سد های وزنی است . این سدها ، علاوه بر روشهای ساخت ، در اصول طراحی اختلاط بتن و جزئیات سازه های جنبی با سدهای وزنی تفاوت دارند . مزیت عمده ساخت سدهای R.C.C ، سرعت ساخت سد و صرفه جویی های منتج مربوطه می باشد .
معمولا تکنیکهای ایجاد پوشش Facing tech nigues خاصی برای شکل دادن به رویه های سدهای R.C.C به کار گرفته می شود. این تکنیک ها شامل پانلهای (Panels) رویه بتن پیش ساخته ، مخلوط بتن رویه ای مرسوم با کارهای قا لب بندی معمولی و جدول های بتنی قالبی می باشند . پانلهای بتن پیش ساخته قابل قفل و بست ، به وسیله مهارهای فولادی که در زمان اجرا در بتن R.C.C مدفون می شوند در جای خود قرار می گیرند . باید تا رسیدن R.C.C به مقاومت کافی در طول مهاری ها ، از نگهدارنده های موقت برای پانلها استفاده شود . در مقداری از پروژه ها از قالب های معمولی به منظور نگهداری مخلوط های بتنی رویه ای مرسوم استفاده شده است . استفاده از جدول های بتنی مستلزم آن است که المان رویه توسط یک قالب لغزنده روسازی
Slipform paving machine بر روی شیب قرار داده شوند . شکل نشان دهنده اینگونه تکنیک های ایجاد پوشش می باشد .
-6-2انتخاب محل ساخت و فاکتورهای مهم در سدهای R.C.C :
برای اجرای یک سد وزنی بتنی کوبیده شده غلطکی باید توجه نمود که در ساختگاهی قرار گیرد که دارای یک پی سنگی مناسب برای یک سد وزنی معمولی باشد معمولاً اگر این نوع سدها در یک دره نسبتاً عریض واقع شوند به خصوص در مقایسه با سدهای خاکی که نیاز به یک سرریز جداگانه دارد اقتصادی تر می باشند . در بتن غلطکی ، تجهیزات حمل و نقل بسیار ساده می باشد . چرا که بتن ریزی در یک ناحیه وسیع افقی ، امکان استفاده از کامیون و یا ترکیبی از کامیون و تسمه نقاله را برای حمل بتن فراهم می کند و همچنین زمانی که اجرا به تراز تاج سد نزدیک می شود استفاده از تسمه نقاله برای حمل بتن می توانند جایگزین تجهیزات بزرگ حمل و نقل در قسمت فوقانی سد شده و عمل تراکم در این قسمت بهتر انجام شود.
-7-2توجیه پذیری اقتصادی اجرای سد بتنی غلطکی :
اقتصاد یک فاکتور مهم است که باید در نظر گرفته شود اما همیشه باید با در نظر گرفتن خواص سازه ای و دوام کافی آن را متعادل نمود .
-1-7-2 کوتاه کردن دوره اجرا
برنامه بتن ریزی مناسب را باید با در نظر گرفتن امکانات اجرایی ، تعداد شیفت کاری ، حجم سد و توپوگرافی ساختگاه سد تنظیم نمود . میزان قابل حصول بتن ریزی با بتن غلطکی آن قدر بالا می باشد که در یک دوره کوتاه تکمیل می گردد و نه تنها هزینه های اجرا کاهش می یابد بلکه امکان تکمیل شدن پروژه قبل از موعد را فراهم می سازد و همچنین باعث کاهش هزینه های ماشین آلات ، نیروی انسانی می گردد .
-2-7-2 افزایش سرعت اجرا :
استفاده از ماشین آلات مرسوم اجرایی از قبیل رامپ تراک ، بولدوزر و غلتک های لرزنده هزینه صعوبت کار را کاهش می دهد .
استفاده از لایه های بسیار وسیع در اجرای سد بتنی غلطکی ، امکان اصلاح مراحل بتن ریزی را فراهم می آورد هنگامی که درزهای انبساطی پیش بینی شده باشد می توان بلافاصله پس از بتن ریزی توسط ماشین مخصوصی بنام Joint Cutting اقدام به ایجاد درز انبساطی نمود.
-3-7-2صرفه جویی در مصرف سیمان :
اجرای سدهای بتنی غلطکی نیاز به بتن بدون اسلامپ دارد که می توان آن را با رامپ تراک حمل، وبا غلطکهای ویبره و یا غلطکهای چرخ لاستیکی 50 الی 100 تن متراکم نمود و به این ترتیب درصد سیمان مورد استفاده کاهش می یابد .
استفاده از خاکستر آتشفشانی ویا پوزولان بجای سیمان می تواند به صرفه جویی بیشتر در مصرف سیمان کمک نماید. کاهش سیمان، باعث کاهش حرارت بتن ریزی ناشی از دمای هیدراسیون شده و این باعث حذف لوله های خنک کننده بتن شود .
-4-7-2 فواید اجرایی :
سطح وسیع کار باعث راحتی حرکت کارگران و ماشین آلات می گردد و مصالح بطور ایمن جا به جا می شوند . و ایجاد ارتباط و هدایت کارگران را آسان تر می نماید و همچنین کاهش قالب بندی خطرات ناشی از این کار را کاهش می دهد .