بتن و انواع آن

بتن به انگلیسی: (Concrete)‏ در مفهوم وسیع به هر ماده یا ترکیبی که از یک ماده چسبنده با خاصیت سیمانی شدن تشکیل شده باشد گفته می‌شود. این ماده چسبنده عموما حاصل فعل و انفعال سیمانهای هیدرولیکی و آب می‌باشد. حتیامروزه چنین تعریفی از بتن شامل طیف وسیعی از محصولات می‌شود. بتن ممکن است از انواع مختلف سیمان ونیز پوزولان‌ها، سرباره کوره‌ها، مواد مضاف، گوگرد، مواد افزودنی بتن، پلیمرهای بتن، الیاف بتن و غیره تهیه شود. همجنین در نحوه ساخت آن ممکن است حرارت، بخار آب، اتوکلاو، خلا، فشارهای هیدرولیکی و متراکم کننده‌های مختلف استفاده شود.با توجه به گسترش و پیشرفت علم و پیدایش تکنولوژی های فراوان در قرن اخیر، شناخت بتن و خواص آن نیز توسعه قابل ملاحظه ای داشته است، به نحوی که امروزه شاهد کاربرد انواع مختلف بتن با مصالح مختلف هستیم که هر یک خواص و کاربری مخصوص به خود را داراست. در حال حاضر انواع مختلفی از سیمانها که شامل پوزولانها ، سولفورها ، پلیمرها ، الیافهای مختلف و افزودنیهای متفاوتی هستند ، تولید می شوند . همچنین می توان خاطر نشان کرد که تولید انواع بتن با استفاده از حرارت ، بخار، اتوکلاوم ، تخلیه هوا ، فشار هیدرولیکی ویبره و قالب انجام می گیرد. بتن به طور کلی محصولی است که از اختلاط آب با سیمان آبی و سنگدانه های مختلف در اثر واکنش آب با سیمان در شرایط محیطی خاصی به حاصل می شود و دارای ویژگیهای خاص است. بتون اینک با گذشت بیش از 170 سال از پیدایش سیمان پرتلند به صورت کنونی توسط یک بنّای لیدزی ، دستخوش تحولات و پیشرفتهای شگرفی شده است.در دسترس بودن مصالح آن ، دوام نسبتاً زیاد و نیاز به ساخت و سازهای فراوان سازه های بتنی چون ساختمان ها ، سازه ها ، سد ها ، پل ها، تونل ها و راه ها ، این ماده را بسیار پر مصرف نموده است. اینک حدود سه تا چهار دهه است که کاربرد این ماده در شرایط خاص مورد استقبال کاربران آن قرار گرفته است. امروزه با پیشرفت علم و تکنولوژی مشخص شده است که صرف توجه به مقاوت به عنوان یک معیار برای طرح بتن برای محیطهای مختلف و کاربردهای مختلف نمی تواند جوابگوی مشکلاتی باشد که در درازمدت در سازه های بتنی ایجاد می گردد. چند سالی است که مسأله دوام بتن در محیط های مختلف مورد توجه قرار گرفته است.مشاهده خرابی هایی با عوامل فیزیکی و شیمیایی در بتن ها در اکثر نقاط جهان و با شدتی بیشتر در کشور های در حال توسعه، افکار و اذهان را به سمتطرح بتن هایی با ویژگی خاص و با دوام لازم سوق داده است. در این راستا در پاره ای از کشورها دستورالعمل ها و استانداردهایی نیز برای طرح بتن با عملکرد بالا تهیه شده و طراحان و مجریان در بعضی از این کشورهای پیشرفته ملزم به رعایت این دستورالعمل ها گشته اند.

مواد تشکیل دهنده بتن

سنگدانه‌ها در بتن تقریبا سه چهارم حجم آنرا تشکیل می‌دهند و ملات سیمان و آب یک چهارم

سیمان (Cement)

نوشتار اصلی: سیمان

آب (Water)

کیفیت آب در بتن از آن جهت حائز اهمیت است که ناخالصی‌های موجود در آن ممکن است در گیرش سیمان اثر گذاشته و اختلالاتی به وجود اورند. همچنین آب نامناسب ممکن است روی مقاومت بتن اثر نامطلوب گذاشته و سبب بروز لکه‌هایی در سطح بتن و حتی زنگ زدن آرماتور بشود. در اکثر اختلاط‌ها آب مناسب برای بتن آبی است که برای نوشیدن مناسب باشد. مواد جامد چنین آبی به ندرت بیش از 2000 قسمت در میلیون ppm خواهد بود به طور معمول کمتر از 1000 ppm می‌باشد. این مقدار به ازای نسبت آب به سیمان 0٫5 معادل 0٫05 وزن سیمان می‌باشد. معیار قابل آشامیدن بودن آب برای اختلاط مطلق نیست و ممکن است یک آب اشامیدنی به جهت داشتن درصد بالایی از یونهای سدیم و پتاسیم که خطر واکنش قلیایی دانه‌های سنگی را به همراه دارد، برای بتن سازی مناسب نباشد. به عنوان یک قاعده کلی هر آبی که ph (درجه اسیدیته) آن بین 6 الی 8 بوده و طعم شوری نداشته باشد می‌تواند برای بتن مصرف شود. رنگ تیره و بو لزوما وجود مواد مضر در آب را به اثبات نمی‌رساند.

مقدار آب مصرفی

مقدار آب مصرفی در داخل بتن بسیار با اهمیت است. به منظور تکمیل فرایند واکنش سیمان با آب مقدار مشخصی آب مورد نیاز است. در صورتی که این مقدار کمتر از آن حد باشد قسمتی از سیمان برای واکنش آب کافی دریافت نمی‌کند و واکنش نداده باقی می‌ماند. در صورتی که بیش از مقدار مورد نیاز آب به مخلوط بتن اضافه شود پس از تکمیل واکنش، مقداری آب به صورت آزاد در داخل بتن باقی می‌ماند که پس از سخت شدن بتن باعث پوکی آن و نتیجتا کاهش مقاومت خواهد شد. به همین دلیل دقت در مصرف نکردن آب زیاد در داخل بتن به منظور حصول مقاومت بالا ضروری است.

مقدار آب لازم برای تکمیل واکنش به صورت پارامتر نسبت آب به سیمان تعریف می‌شود. این نسبت برای سیمان پرتلند معمولی حدود 25 درصد است. با این مقدار آب بتن فاقد کارایی لازم خواهد بود و معمولاً نسبت آب به سیمان مورد استفاده در کارگاههای ساختمانی بیش از این مقدار است. در تعیین نسبت اختلاط بتن پارامتری لحاظ می‌شود که مقدار رطوبت سنگدانه‌ها را نیز قبل از افزودن آب به بتن لحاظ می‌کند که در تعیین مقدار آب مورد نیاز حائز اهمیت است. این رطوبت اضافی (یا کمبود رطوبت) مقدار رطوبت مازاد(کمبود رطوبت) سنگدانه‌ها از حالت اشباع با سطح خشک SSD یا(Saturated Surface Dry)است.

عمل آوری بتن (کیورینگ بتن)

با ادامه یافتن Hydration مقاومت بتن افزایش می‌یابد و این واکنش عامل افزایش مقاومت بتن یا همان گیرش سیمان است. برای عمل آوری یا ادامه یافتن فرآیندHydration باید رطوبت نسبی حداقل 80 درصد باشد. در صورتی که رطوبت کمتر از این مقدار شود عمل آوری متوقف شده و درصورتی رطوبت تسبی به بالای 80 درصد بازگردد فرآیند هیدراسیون یا Hydration دوباره شروع خواهد شد. به دلیل تبخیر قسمتی از آب مورد نیاز قبل از تکمیل واکنش بین آب و سیمان (که چندین روز طول می‌کشد) قسمتی از سیمان موجود در مخلوط بتن واکنش نداده باقی می‌ماند. پس از بتن ریزی باید بلافاصله توجه لازم به فرایند عمل آوری معطوف گردد. عمل آوری عبارت است از حفظ رطوبت بتن تا زمانی که واکنش بین سیمان و آب تکمیل شود. این عمل می‌تواند به وسیله عایقکاری موقت، پاشش آب یا تولید بخار صورت گیرد. از دیدگاه عملی، حفظ رطوبت بتن برای 7 روز توصیه می‌شود. در شرایطی که این کار ممکن نباشد حداقل زمان عمل آوری بتن نباید کمتر از 2 روز باشد.

سنگدانه‌ها (Aggregates)

سنگدانه‌ها در بتن تقریبا سه چهارم حجم آنرا تشکیل می‌دهند از اینرو کیفیت آنها از اهمیت خاصی برخوردار است. در حقیقت خواص فیزیکی، حرارتی و پاره‌ای از اوقات شیمیایی آنها در عملکرد بتن تاثیر می‌گذارد. دانه‌های سنگی طبیعی معمولاً بوسیله هوازدگی و فرسایش و یا به طور مصنوعی باخرد کردن سنگ‌های مادر تشکیل می‌شوند.

اندازه دانه‌های سنگی

بتن عموما از سنگدانه‌هایی به اندازه‌های مختلف که حداکثر قطرآن بین 10 میلیمتر و50 میلیمتر می‌باشد ساخته می‌شود. به طور متوسط از سنگدانه‌هایی با قطر 20 میلیمتر استفاده می‌شود. توزیع اندازه ذرات به نام «دانه بندی سنگدانه» مرسوم است. به طور کلی دانه‌های با قطر بیشتر از چهار یا پنج میلیمتر به نام شن و کوچکتر از آن به نام ماسه نامگذاری شده‌اند که این حد فاصل توسط الک 4.75 میلیمتری یا نمره چهار مشخص می‌گردد. حد پایین ماسه عموما 0٫07 میلیمتر یا کمی کمتر می‌باشد. مواد با قطر بین 0٫06 میلیمتر و 0٫02 میلیمتر به نام لای(سیلت)و مواد ریزتر رس نامگذاری شده‌اند. گل ماده نرمی است که شامل مقادیر نسبتا مساوی ماسه و لای و رس می‌باشد.

کانیهای مهم

کانیهای مهم و متداول سنگدانه‌ها در زمینه استفاده در بتن عبارتند از: کانی‌های سیلیسی (کوارتز، اوپال، کلسه دون، تریمیت، کریستوبالیت) فلدسپاتها، کانیهای میکا، کانیهای کربناتی، کانیهای سولفاتی، کانیهای سولفور آهن، کانیهای فرومنیزیم، کانیهای اکسیدآهن، زئولیت‌ها و کانیهای رس.

طبقه بندی براساس شکل ظاهری

در استاندارد ASTM سنگها از لحاظ شکل ظاهری به پنج گروه تقسیم شده‌اند:کاملا گردگوشه، گردگوشه، نسبتا گردگوشه، نسبتا تیزگوشه و تیزگوشه.

در استاندارد BS این نامگذاری به صورت:گردگوشه، بی شکل-بی نظم، پولکی، تیزگوشه، طویل، پولکی طویل می‌باشد.

افزودنی‌ها (Admixtures)

معمولا به جای استفاده از یک سیمان بخصوص، این امکان وجود دارد که بعضی از خواص سیمانهای معمولی مورد استفاده را به وسیله ترکیب کردن ان با یک افزودنی تغییر داد. قابل توجه اینکه نباید عبارات "مواد ترکیبی" و "مواد افزودنی" با معانی مترادف به کار روند، زیرا مواد ترکیبی موادی هستند که در مرحله تولید به سیمان اضافه می‌شوند در حالی که مواد افزودنی در مرحله مخلوط کردن به بتن اضافه می‌شوند. افزودنی‌های شیمیایی اساسا عبارتند از:تقلیل دهنده‌های آب، کندگیر کننده‌ها و تسریع کننده‌های گیرش که در ایین نامه ASTM به ترتیب تحت عنوان‌های تیپ‌های C،B،A طبقه بندی شده‌اند. دسته بندی افزودنی‌ها در استاندارد BS نیز مشابه می‌باشد. در ضمن افزودنی‌های دیگری نیز وجود دارند که هدف اصلی از کاربرد آنها محافظت بتن از اثرات زیان آور یخ زدگی و ذوب یخ است.

تسریع کننده‌های بتن

افزودنی‌هایی هستند که سخت شدگی بتن را تسریع می‌کنند و مقاومت اولیه بتن را بالا می‌برند. چند نمونه از تسریع کننده‌ها عبارتند از: کربنات سدیم، کلرورآلومینیوم، کربنات پتاسیم، فلوئورور سدیم، آلومینات سدیم، نمک‌های آهن و کلرور کلسیم.

کندگیر کننده‌های بتن

افزودنی‌هایی هستند که زمان گیرش بتن را به تاخیر می‌اندازند. این مواد در هوای خیلی گرم که زمان گیرش معمولی بتن کوتاه می‌شود و همچنین برای جلوگیری از ایجاد ترک‌های ناشی از گیرش در بتن ریزی‌های متوالی مفید می‌باشند. به عنوان چند نمونه از کندگیر کننده‌ها می‌توان از شکر، مشتقات هیدروکربنی، نمک‌های محلول روی و براتهای محلول نام برد.[11]. به عنوان مثال اگر با یک کنترل دقیق 0٫05 وزن سیمان شکر به بتن اضافه کنیم، حدود چهار ساعت گیرش آنرا به تاخیر می‌اندازد. مصرف 0٫2 تا یک درصد وزن سیمان از گیرش سیمان جلوگیری به عمل می‌اورد.

تقلیل دهنده‌های آب(روان کننده‌ها)

این افزودنی‌ها به سه منظور به کار می‌روند:

1-رسیدن به مقاومتی بالاتر به وسیله کاهش نسبت آب به سیمان

2-رسیدن به کارایی مشخص با کاهش مقدار سیمان مصرفی و نتیجتا کاهش حرارت هیدراتاسیون در توده بتن.

3-سادگی بتن ریزی به وسیله افزایش کارایی در قالبهایی با آرماتور انبوه و موقعیت‌های غیرقابل دسترسی

برای مشاهده تقلیل دهنده‌های آب ها با توضیحات و نمودار‌های کارایی و با جزئیات کامل اینجا را مشاهده فرمایید.

افزودنی‌های تقلیل دهنده آب تحت عنوان تیپ A دسته بندی می‌شوند؛ لیکن اگر افزودنی‌ها همزمان با کاهش نیاز به آب باعث تاخیر در گیرش نیز بشوند تحت عنوان تیپ D طبقه بندی می‌شوند. اگر این روان کننده‌ها باعث تسریع در گیرش شوند تیپE نامیده می‌شوند.

فوق روان کننده‌های بتن

این مواد از قویترین انواع تقلیل دهنده‌های آب هستند که در آمریکا به عنوان روان کننده قوی و درASTM به عنوان تیپ F نام گذاری شده‌اند. افزودنی‌هایی نیز هستند که در ضمن تقلیل شدید آب باعث مقداری تاخیر در گیرش نیز می‌شوند و به عنوان تیپ G طبقه بندی شده‌اند. دو نمونه از روان کننده‌های قوی: ملامین فرمالدئید سولفاته شده تغلیظ شده و یا [[نفتالین فرمالدئید سولفاته شده تغلیظ شده]] می‌باشند. اساسا استفاده از اسیدهای سولفاته شده باعث تسریع عمل پراکنش می‌شود. چون در سطح ذرات سیمان جذب شده و به آنها بار منفی می‌دهند واین باعث دفع ذرات از یکدیگر می‌شود. این فرایند کارایی را در یک نسبت آب به سیمان مشخص افزایش می‌دهد.

مطلب:بتن تکنولوژی

نویسنده : کلینیک بتن ایران/دپارتمان تحقیق و توسعه.((مشاور و تولید کننده محصولات افزودنی بتن و ارائه دهنده خدمات مهندسی بتن))

روغن قالب بتن

روغن قالب بتن یک نوع روغن شیمیایی رها کننده قالب بتن است که بر پایه مواد نفتی با استفاده از ترکیب روغنهاى مخصوص و مواد شیمیایى ساخته می شود بطوری که محلول در آب بوده و خواص برترى نسبت به روغنهاى قالب معمولى دارد. این روغن در واکنش با مواد شیمیایى موجود در بتون یک لایه نازک دافع آب در سطح قالب تشکیل می دهد و باعث جدا سازی آسان قالب از بتن مى شود و از قالبهاى چوبى و فلزى محافظت می کند. برای جلوگیری از چسبندگی قالب به بتن و کنده شدن بتن باید از روغن قالب استفاده کرد.

روغن، امولسیونی است که با ایجاد یک لایه نازک روی سطح قالب باعث سهولت جدا شدن قالب از بتن می شود. به همین منظور به هیچ وجه از روغن سوخته استفاده نمی شود.

خواص روغن قالب بتن: روغن قالب بتن باعث صاف و صیقلی شدن سطح بتن می شود. برای صرفه جویی در هزینه و زمان قالب بندی بتن از روغن قالب بتن استفاده می کنند. برای عدم نیاز به اعمال ضربات مکانیکی و افزایش عمر مفید قالب های بتن از روغن قالب بتن استفاده می کنند. روغن قالب بتن باعث قابلیت پوشش دهندگی مطلوب روی سطح قالب بتن می شود.

مزایا روغن قالب بتن: امکان استفاده از روغن قالب بتن برای انواع قالب های بتنی وقالب فلزی و قالب چوبی و قالبپلاستیکی وقالب فایبر گلاس. تمیز سازی سریع و آسان قالب های بتن با استفاده از روغن قالب بتن. روغن قالب بتن بر پایه آبی نیست چون باعث زنگ زدگی قالب ها خواهد شد و با بتن به سادگی ممزوج نیست.

مشخصات روغن قالب بتن: وزن روغن قالب بتن 83/0کیلوگرم است. رنگ روغن قالب بتن قهوه ای تیره است. شکل روغن قالب بتن به شکل مایع با ویسکوزیته پایین است.

مقدار مصرف روغن قالب بتن: 20الی40 متر مربع به ازای هر لیتر روغن قالب بتن بسته به سطح قالب بتن است

.

طریقه مصرف روغن قالب بتن: سطح قالب ها را می توان به وسیله پیستوله یا برس یا غلطک به وسیله روغن قالب بتن اندودکرد

نکته ایمنی روغن قالب بتن

روغن قالب بتن قابلیت اشتعال دارد، پس حتمی باید نکات ایمنی در مورد نگهداری روغن قالب رعایت شود. و در زمان مصرف روغن قالب بتن از دستکش و عینک ایمنی استفاده شود.

طریقه نگهداری روغن قالب بتن: روغن قالب بتن در ظروف در بسته و شرایط محیطی مناسب به دور از هر نوع آلودگی مخصوصا ورود هر گونه گرد وغبار حداقل تا 18 ماه از تاریخ تولید قابل نگهداری است. نکات ایمنی روغن قالب بتن: روغن قالب بتن قابلیت اشتعال دارد، می باید نکات ایمنی را در مورد مواد قابل اشتعال رعایت کرد. در هنگام استفاده از روغن قالب بتن از دستکش و عینک ایمنی استفاده فرمایید.

نویسنده : کلینیک  بتن ایران/دپارتمان تحقیق و توسعه.((مشاور و تولید کننده محصولات افزودنی بتن و ارائه دهنده خدمات مهندسی بتن))

ژئوتکستایل و الیاف پلی استر

پیچیدگی رفتار سازه ای در برابر بارهای تصادفی، سازه های بلند و سازه های خاص در محیطهای دریایی و غیره موجب شده نگرش جدید در بکار بردن مواد و مصالح وفرآورده های جدید ساختمانی با رفتار و خواص متفاوت از آنچه تاکنون در ساخت سازه ها بکار می رفته است بوجود آید.

در این تحقیق به بررسی نقش انواع رزین ها، الیاف و مواد کامپوزیت در مقاوم سازی سازه های بتنی پرداخته شده است. تقویت کننده ها الزاماً به شکل الیاف بلند نیستند، بلکه ممکن است بشکل ذره، پولک، موی ‏‎(Whisker)‎‏ و الیاف غیرمداوم، الیاف مداوم و ورقه باشند. اکثر مواد در شکل لیفی خود محکمتر و سفت تر از دیگر اشکال هستند و به این دلیل تقویت کننده های لیفی مصرف بیشتری دارند. ‏

‏در دهه اخیر مواد کامپوزیتها، پیشرفت شایانی کرده اند این به دلیل ویژگیهای منحصر به فردی است که در این مواد به چشم می خورد. امکان بکارگیری کامپوزیتها در بسیاری از زمینه های صنعتی فراهم شده است. در این میان میتوان به موارد ذیل اشاره کرد؛ استفاده از کامپوزیتها در صنعت هوافضا بخاطر خواص استثنایی از قبیل مقاومت، سختی، سبکی، پایداری حرارتی و غیره ای است که این مواد از خود نشان می دهند و این امکان را فراهم می سازند که بتوان به افزایش کارایی و عملکرد ساختار هوا فضا کمک کرد ‏‎]‎‏1‏‎[‎‏.

یکی دیگر از کاربردهای الیاف در ساخت فضاپیماهای شاتل است. همانطور که می دانیم شاتل در پروازهای خود متحمل انواع شوکهای حرارتی می شود، بویژه هنگام ورود به اتمسفر تفاضل دما در دماغه مخروطی شکل آن در صورت بکارگیری هر نوع فلز سبب ذوب شدن آن می شود. اما بکارگیری الیاف کربن (گرافیت) در کنار رزین گرما سخت از نوع اپوکسی نه تنها موجب حل مشکل فوق گردید بلکه منجر به کاهش وزن شاتل به میزان 400 کیلوگرم نیز شد که این خود به تنهایی موفقیت بزرگی بود. از کاربردهای دیگر کامپوزیتها می‌توان به ساخت بدنه قطارها و لوکوموتیوها اشاره نمود .

بسیاری از انواع مواد مهندسی، نوعی کامپوزیت محسوب می‌شوند . هم مواد ترموست (گرما سخت) و هم مواد ترموپلاستیک (گرمانرم) جهت فراهم نمودن خواص فیزیکی بهتر برای کامپوزیتهای حاصل مورد مصرف در صنایع شیمیایی قابل تقویت شدن می‌باشند.

پلی استرها ترکیبات فنولیک، اپوکسی ها، وینیل استرها و فوران ها بعنوان رزین دامنه وسیعی از کاربردها را بخود اختصاص می دهند. از مواد تقویت کننده متداول نیز می‌توان به شیشه، آزبست، گرافیت، الیاف آلی و فلزی اشاره نمود. اصولاً هدف از استفاده کامپوزیتها در صنایع شیمیایی را می‌توان بطور خلاصه بصورت دستیابی به موادی با خواص فیزیکی و شیمیایی بهتر خلاصه نمود. از متداولترین و پرمصرف ‌ترین تقویت کننده های این صنعت ( شیمیایی ) می‌توان به شیشه اشاره نمود. مهمترین ماتریسهای مورد استفاده نیز عبارتند از : پلی استرهای با مصرف عمومی ، پلی استرهای ایزوفتالیک، پلی استرهای بیس فنل، پلی استرهای مقاوم شیمیایی هالوژنه،رزینهای وینیل استر، اپوکسیها و فورانها. ‏
‏ ‏

کاربرد مواد کامپوزیت در صنعت ساختمان

کاربرد کامپوزیت را می‌توان در محیط زیست، هیدرولیک، سازه و حتی ژئوتکنیک مشاهده کرد. مواد کامپوزیت استفاده شده در مهندسی ساختمان را می‌توان به سه دسته تقسیم کرد :

الف) ملات ‏‎-‎‏ الیاف

ب ) بتن ‏‎-‎‏ الیاف

ج ) سیمان ‏‎-‎‏ الیاف‏

امروزه در مهندسی ساختمان استفاده از آرماتورها و کابلهای غیرفلزی ‏F R P‏ تهیه شده از مواد کامپوزیت جهت مسلح کردن سازه ها مطرح شده است . این مواد جهت سازه های بتنی به خصوص پلها، سازه های دریایی و ... کاربرد دارند‏‎]‎‏2‏‎[‎‏.

کامپوزیت ترکیبی از دو ماده الیاف و ماتریس می‌باشد . الیاف می‌تواند از جنس های گوناگون بوده و به صورت منظم و یکنواخت و یا به صورت غیرمنظم و پراکنده در محیط ماتریس قرار گیرد . در واقع سه نوع از الیاف در مهندسی ساختمان متداولترند که عبارتند از :‌الیاف شیشه ای ، آرامید و الیاف کربن. ماتریس های معمول در کاربردهای مهندسی ساختمان عموماً از خانواده ماتریس های پلیمری بوده که مهمترین آنها اپوکسی و پلی استر می باشند. در ضمن مواد کامپوزیت جهت مقاوم سازی سازه های بتون مسلح نیز کاربرد دارند که با استفاده از ورقهای کامپوزیت که در سطح خارجی سازه بتنی اتصال داده می‌شود عمل مقاوم سازی انجام می گیرد . این ورقه ها از جنس الیاف شیشه، آرامید، و یا کربن هستند .

اصولاً عمل مقاوم سازی به منظور بهبود رفتار مکانیکی دالها، شاه تیرها، تیرها و ستونها که میزان آن بستگی به نوع الیاف و مقدار لایه پوششی دارد . که این عمل با استفاده از ماسه پاشی جهت زبر کردن سطح و برداشتن لایه غیرمقاوم و سپس اتصال به دو صورت پلیمریزاسیون پس ازآغشته شدن در محل و یا استفاده از چند لایه کامپوزیتی که با رزین واسط به سطح چسبانده می‌شود صورت می گیرد . این روش جهت مقاوم سازی سازه در مناطق زلزله خیز شناخته شده است و هم اکنون در کشورهای صنعتی جهت مسلح کردن تیرها و ستونها و ... استفاده می‌شود.

در اینجا بیشتر به بحث پیرامون انواع رزینها و تقویت کننده های مورد مصرف در صنعت فوق می پردازیم.

‏

الف) تقویت کننده های لیفی

در صنایع ساختمانی به منظور بالا بردن میزان مقاومت و سختی سازه ها، تقویت کننده های مختلفی استفاده می شود.

تقویت کننده ها الزاماً به شکل الیاف بلند نیستند ممکن است بشکل ذره، پولک، موی ‏‎(Whisker)‎‏ و الیاف کوتاه، الیاف پیوسته و ورقه باشند. اکثر مواد در شکل لیفی خود محکمتر و سفت تر از دیگر اشکال خود هستند و به این دلیل تقویت کننده های لیفی مصرف بیشتری دارند.

در حقیقت نباتات بزرگترین مواد اولیه الیاف هستند . مثلاً الیاف سلولزی به شکل پنبه، کتان و کنف در صنعت نساجی به کار می روند و چوب و کاه در صنعت کاغذسازی مصرف می‌شوند. سایر الیاف طبیعی مانند مو، پشم و ابریشم شامل اشکال مختلفی از پروتئین هستند ‏‎]‎‏3‏‎[‎‏. الیاف شیشه در اشکال مختلف خود ، معمولی ترین تقویت کننده برای ماتریس های پلیمری اند، الیاف کولار (نوعی آرامید ) که توسط شرکت دوپونت در سال 1960 ساخته شد بسیارسفت تر و سبکتر از الیاف شیشه هستند. سایر الیاف که ترکیبی از استحکام بالا و سفتی زیاد در آنها وجود دارد عبارتند از الیاف بور، سیلیکون کاربید، کربن و آلومینا (‏Al2O3‎‏) تمام این الیاف در نیمه دوم قرن بیستم توسعه یافتند از طرفی الیاف سرامیکی بین سالهای 1970 تا 1980 به روش های جدید تکامل یافته است.

کاربرد الیاف به عنوان یک ماده مؤثر مهندسی مبتنی بر سه خصوصیت مهم است:

1 ‏‎-‎‏ قطر کوچک نسبت اندازه دانه ها یا واحدهای ساختاری ریز (‏Microstructueral‏)، این امر باعث می‌شود که پخش بیشتری از استحکام نسبت به حالتی که به شکل توده ای است به دست آید.

این نتیجه مستقیم اثر اندازه است، بدین معنی که اندازه کوچکتر عامل نقص کمتر در ماده می‌شود.‏

‏2 ‏‎-‎‏ نسبت طول به قطر( ‏‏ )زیاد، که این امر سبب می‌شود که بخش بسیار زیادی از بار به کار رفته از طریق ماتریس به الیاف قوی و سفت منتقل شود.

3 ‏‎-‎‏ درجه انعطاف پذیری بسیار بالا که مشخصه مدول بالای ماده و قطر کوچک آن است. این انعطاف پذیری کاربرد روشهای مختلف برای ساخت کامپوزیتها با الیاف را امکان پذیر می سازد.

متداولترین انواع تقویت کننده هایی که در ساخت این کامپوزیتها بکار می روند. شیشه می‌باشد که بدلیل خواص ویژه ای که دارد در اغلب سازه ها از آن به اشکال گوناگون استفاده می شود.

به هر حال کامپوزیتهای تقویت شده با الیاف شیشه ای بزرگترین گروه را در بین کامپوزیتهای با ماتریس پلیمری به خود اختصاص داده اند.

ب) رزینها

تقریبا کلیه پلاستیکها میتوانند بعنوان ماتریس سازه های کامپوزیتی مورد استفاده واقع شوند از متداولترین و پرمصرف ترین آنها در صنایع ساختمانی بعلت ارزان قیمت بودن و سهولت ساخت می‌توان به رزینهای پلی استر غیر اشباع ، اپوکسی ها و تا حدی آکریلیکها اشاره نمود. از گروههای اتصال دهنده اکریلیک می‌توان جهت بالا بردن مقاومت محیطی سازه استفاده نمود.

‏

نتیجه گیری

وجود الیاف در ماتریس سیمانی شکننده سبب کاهش عرض ترک خوردگی و افزایش مقاومتهای خمشی و کششی میشود و در نتیجه طاقت شکست افزایش می یابد. آگاهی از ویژگیهای الیاف اهمیت زیادی در طراحی سازه ها دارد.

عوامل مهمتر انتخاب الیاف عبارتند از مقاومت کششی، بالا بودن نسبت ضریب ارتجاعی الیاف به ضریب ارتجاعی ماتریس که انتقال تنش را از ماتریس ممکن میسازد. ‏

نویسنده : کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران/دپارتمان تحقیق و توسعه.((مشاور و تولید کننده محصولات افزودنی بتن و ارائه دهنده خدمات مهندسی بتن))

ژئوتکستایل

کاربردها:

ژئوتکستایل به خاطر ایفای نقش های متنوع دارای زمینه های کاربردی فراوانی می باشد که در زیر چند کاربرد عمده آن آمده است:

1- فیلتراسیون

2- زیرسازی جاده

3- روکش جاده

4-کنترل فرسایش

5-دیوارهای محافظ

6- کنترل فرسایش

7-کنترل نگهداری ضایعات

8-سیستم جمع‌آوری مایعات و گاز

9-حفاظت ژئوممبرین

10ثبات و تحکیم خط‌های آهن

11-احداث مخازن ذخیره اب و مواد شیمیایی

12- مخازن فاضلاب و لندفیل ها در ایزولاسیون تونل ها

13-کانال های اب رسانی

14-در احداث و فونداسیون سازی ساختمان

15-جلوگیری از فرسایش سواحل

16- در اجرای انواع خطوط اهن

17- در زیر سازی و روکش اسفالت

18-تحکیم بستر خاکریزه ها

19-استفاده در خطوط انتقال اب

20-زیر سازی چمن مصنوعی

21-احداث باند فرودگاه

22-انواع زهکشی ها از جمله سطحی و زیر زمینی

23-محل های دفن زباله

24-سیستم جمع اوری مایعات و گازها و غیره

25-تقویت(استحکام) و تثبیت سازی

کاربرد ژئوتکستایل در مهندسی:

1-زهکشی : آب زیرزمینی در روی ژئوتکستایل به خوبی جریان پیدا کرده و می تواند

به سمت نقاط خروجی هدایت شود.

2-فیلتریزاسیون : در صورتی که لایه ژئوتکستایل نفوذپذیر بین دو لایه خاک دانه ای

درشت و ریز قرار گیرد ، زهکشی به راحتی از لایه ریز به لایه درشت انجام شده و از نفوذ

دانه های ریز به لایه درشت جلوگیری می شود.

3-جداسازی : با استفاده از ژئوتکستایل می توان لایه های مختلف خاک را از هم جدا

گرد ؛ به عنوان مثال در احداث شاه راهها ، بستر رسی را می توان به کمک ژئوتکستایل از

زیر اساس شنی جدا نمود.

4-تسلیح : مقاومت کششی زیاد ژئوتکستایل باعث افزایش ظرفیت باروری زمین می

شود.

کاربرد های ژئوتکستایل در پروژه های عمرانی :

1-کاهش هزینه های مصالح مصرفی در زمان ساخت

2-تقویت بستر

3-کاهش ضخامت لایه های گوناگون خاک

4-جلوگیری از ایجاد ترک در روکشهای آسفالت

5-جداکننده بین لایه های گوناگون خاک جهت جلوگیری از تداخل دانه بندیها به یکدیگر

6-فیلتراسیون

7-سیستم های زهکشی
8-عمر فراوان آن در خاک

9-افزایش عمر سیستمهای طراحی شده

کاربری ژئوتکستایل به عنوان فیلتر در سدهای خاکی:

1-حفاظت شیب پایاب نسبت به فرسایش

2-هدایت روان آب های سطحی و نشت در پایین دست

3-حفاظت شیب سرآب

4-ایجاد زهکشی داخلی در سد

5-ایجاد فیلتر در زیر پوشش ریپ رپ برای جلوگیری از فرسایش داخلی و شسته شدن مصالح در پایاب و سرآب

اهمیت ژئوتکستایل ها:

بارها ، موج ها و گاهی یخ ها عمده منابع بارگذاری بر سازه های آبی و دریایی است . از بین عوامل فوق امواج ضمن اعمال فرسایش در بستر رودخانه یاکفه دریا می تواند نیروهای ضربه ای به سازه وارد نماید . اغلب تجارت های جهانی بوسیله کشتی ها و از طریق ورود وخروج به بنادر صورت می گیرد ، این امر نیازمند تثبیت و نگهداری راه های آبی است ، ضمن آنکه مسائل توریستی در کنار سواحل نیز یکی از عوامل درآمدزا برای کشورهاست و این امر بحث پایداری و تثبیت سواحل را مهمتر می سازد . مهندسی سواحل شروع نقطه ای برای استفاده از الیاف مصنوعی در دهه 1950 میلادی بوده است و درابتدا الیاف مصنوعی برای ساختن کیسه های بزرگ شنی و ماسه ای به منظور استفاده درموج شکن ها بوده است ، ازاین مواد به دلیل داشتن خصوصیاتی مانند وزن کم ، مقاومت بالا و طولانی مدت استفاده بیشتری گردید طوری که امروزه دو نوع الیاف مصنوعی بافته شده و بافته نشده برای پروژه های سد سازی ، جاده سازی ، ساخت راه آهنو تونل و دیگر کارهای مهندسی ژئو تکنیک استفاده می شود.

همچنین این مصنوعات جهت حفاظت سواحل دریا و رودها کاربری ایده آلی دارد . گونه های مختلف بافته نشده ژئو تکستایل می توانند جانشین برتری برای ریزدانه های زیرین (RIP RAP)و به طورکلی نقاطی که درمعرض فرسایش وجذرومدر قراردارد باشد . به طورکلی اجرای بسیارسریع و راحت ، مقاومت بالا ، هزینه کم ، پایداری دهها ساله ، تخریب کمتر طبیعت ، یکنواختی در اجرا وسایر ویژگی های آن باعث شده که در اکثر کشورها مورد استفاده قرارگیرد.

نقش تقویت کنندگی

ژئو تکستایل ها به طور کلی در توده خاک می توانند بوسیله توسعه نیروهای کششی نقش تقویت کنندگی داشته باشند. در واقع یک ژئو تکستایل استحکامی باعث تغییر واکنش آسفالت جاده نسبت به نیرو های وارده می شود . در این مکانیزم ، کرنش های موجود در توده خاک منجر به کرنش هایی در ژئو تکستایل کردیده که موجب بسیج نمودن نیرو های کششی در استحکامات می شود . و این نیرو ها در جهت محدود سازی حرکات خاک عمل کرده و موجب توزیع استخکام برشی اضافی می گردند . این فرایند موجب می شود تا سیستم خاک ژئوتکستایل ، استحکام برشی بزرگتری در توده خاک ایجاد کند . به بیان ساده تر منسوج با استحکام بالا کمبود استحکام توده خاک ضعیف را نموده و در کل مجموع آن دو در مقابل تنش های برشی کقاومت می کنند . پس این منسوج باید دارای مدول تنش –کرنشی اولیه بالایی باشد تا تنش ها را تحمل نموده و آنها را در محدوده بزرگتری پخش نماید . این کاهش فشار ها می تواند موجب کاهش قابل توجهی در ضخامت مورد نیاز لایه پی سنگی می شود .

ساخت شیب های با دوام و دیواره های حائل و سایر سازه های خاکی با ساختار های نگهدارنده همگی از موارد استفاده از این مصنوعات می باشد . از طرفی مقرون به صرفه بودن استفاده از این مصنوعات نسبت به روشهای سنتی (برای مثال دیوار های عمودی خاک تقویت شده نسبت به دیوارهای بتونی سنتی هزینه احداث کمتری دارد. )موجب شده که استفاده از این مصنوعات امروزه در پروژه های ژئوتکنیکی دارای اهمیت خاصی باشند.

نتیجه گیری کلی و نگاهی به آینده

بیش از 30 سال از مصرف ژئوتکستایلها در سازه ها و ساختمان می گذرد. با توجه به قدمت استفاده از ژئوتکستایلها در صنعت راه و ساختمان تجارب ارزنده‏ای در کشورهای مختلف در این زمینه کسب شده و علاوه بر این در هزینه‏های ساختمان و بهینه سازی انرژی صرفه‏جویی‏هایی صورت گرفته‏است.

امروزه علی‏رغم رکود در فعالیتهای ساختمانی کشور شاهد افزایش مصرف ژئوتکستایل در این صنعت می‏باشیم. علت امر را می‏توان به موارد زیر نسبت داد:

1- آمادگی صنعت ساختمان برای استفاده از فناوری‏های نو در این زمینه.

2- افزایش آگاهی و اطلاعات علمی و فنی در زمینه تولید ژئوتکستایل‏ها.

3-نتایج مثبت و تجربیات ارزنده از مصرف ژئوتکستایلها در مدت سه دهه گذشته در کشورهای مختلف.

4- وجود دستور‏العمل‏ها و استانداردهای موجود و در حال تهیه و تدوین.

5-تنوع کاربردهای جدید این محصولات.

نویسنده : کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران/دپارتمان تحقیق و توسعه.((مشاور و تولید کننده محصولات افزودنی بتن و ارائه دهنده خدمات مهندسی بتن))

ژئوسنتیک

ژئوسنتیک ها موادی هستند که همگام با پیشرفت صنعت پتروشیمی با استفاده ا انواع مختلف پلیمرها ساخته شده و استفاده از آنها به عنوان مصالحی جدید در رابطه با طرحهای آب و خاک مورد استقبال مهندسین و کارشناسان در بسیاری از کشورهای جهان قرار گرفته است. بطور کلی ژئوسنتیک عنوانی فراگیر برای توصیف صفحات نازک و انعطاف پذیری است که در داخل توده خاک و یا در ارتباط با مصالح خاکی با اهداف مختلفی همچون مسلح سازی، جداسازی ،عایق بندی رطوبتی، مهار فرسایش، ایفای نقش صافی( فیلتر)، زه کشی و غیره مورد استفاده قرار می گیرند.

دربسیاری از موارد، این ورقه ها ممکن است ترکیبی از وظایف مذکور را به عهده داشته باشند. در این تحقیق امکان استفاده از این ماده با هدف ایفای نقش فیلتر وزهکش در زیر پوشش کانالها به عنوان جایگزینی برای مصالح معدنی( شن و ماسه) مورد بررسی قرار می گیرد.

به طور کلی مواد ژئوسنتیک را می توان به دو گروه عمده نفوذپذیر و نفوذناپذیر تقسیم نمود که در مجموع در چندزیرگروه

شامل: ژئوتکستایل ها،ژئوگریدها، ژئوممبران ها،ژئونت ها، ژئوفوم ها، ژئوسل ها، ژئوکمپزیت ها، ژئواستریپ ها، رس-ژئوسنتیک ها و لوله های ژئوسنتیک( ژئوپایپ) قابل تقسیم می باشند.

مواد ژئوسنتیک مورد استفاده در زه کشی، و از جمله زه کش زیر پوشش کانالها باید دارای نفوذناپذیری قابل توجه بوده و به سهولت بتواند حجم آب ورودی به سیستم را تخلیه نماید و در عین حال بتواند از مهاجرت ذرات خاک مجاور وفرسایش آن جلوگیری نماید. با توجه به مطالبی که فوقا به آنها اشاره شد، سیستم های فیلتر- زه کش باید متشکل از یک سیستم ژئوکمپوزیت مرکب از یک یا دو لایه ژئوتکستایل ( به عنوان فیلتر ) و یک لایه ضخیم ژئوتکستایل درشت بافت یا ژئومت اصولا طرح و بررسی مساله زمین لغزه ها در پاره ای از کشورها حائز اهمیت است. چرا که خرابیها و
تلفات ناشی از آن در بساری از موارد قابل توجه می باشد. در کشورهایی چون ایران، ژاپن، مکزیک،یوگسلاوی، نروژ،سوئیس، ایتالیا، چک و اسلواکی و شیلی خسارت ناشی از زمین لغزه ها تقریبا به طور دائمی و هرساله می باشد.

مثلا در ژاپن سالیانه حدود 2000 گسیختگی ناشی از زمین لغزه ها فقط در خاکریزه های مسیر خطوط راه آهن این کشور اتفاق می افتد. همچنین در فاصله سالهای 1961 تا 1962 بیش از 9000 زمین لغزه در چک و اسلواکی اتفاق افتاده است. در ایران نیز این مسئله به طور دائمی و هرساله در نقاط مختلف آن اتفاق می افتد و امنیت سازه های مختلف آن اتفاق می افتد و امنیت سازه های مختلف در پایین دست خود و جان ساکنین آن را به خطر می اندازد.

نمونه بارز این زمین لغزه ها در زلزله منجیل و رودبار می باشد که در اثر فعال شدن آنها دهکده ای در زیر 30 متر خاک مدفون گردید. در کشورهای پیشرفته، خطر زمین لغزه ها پهنه بندی شده اند و در بعضی از کشورها به محض فعال شدن یکی از آنها، سیستم های الکترونیکی وقوع و محل آن را دقیقا نشان می دهد. به وسیله پهنه بندی خطر زمین لغزه ها به راحتی می توان دریافت که هر شیب چه وضعیتی است و در صورت نیاز می توان آن را توسط یکی یا ترکیبی از روشهای پایدار کننده، پایدار کرد.

یکی از روشهای پایدارسازی شیبهای طبیعی استفاده از ژئوتکستایل در سطح شیب است این روش یکی از روشهایی است که تا به حال کمتر به وسیله محققین مورد پژوهش قرار گرفته است و جا دارد که در زمینه تحقیقات وسیعتری به عمل آید. ژئوتکستایل نیز که از الیاف مصنوعی ساخته می شود برای اولین بار در کشور هلند توسعه یافته است. به طور کلی این کار از سال 1953 پس از وقوع سیل مخربی که در فوریه 1953، 150000 هکتار از اراضی قسمت جنوب غربی هلند را فرا گرفت، شروع گردید. در اثر وقوع این سیل حدود 2000 نفر کشته شدند و 72000 نفرخسارت دیدند. این موضوع موجب شد تا مهندسین عمران به کاربردن مصالح جدید را مورد بررسی قرار دهند که در بین این مصالح جدید، فابریکهای مصنوعی ساخته شده از الیاف مصنوعی وجود داشت. این نوع بافته ها علاوه بر اینکه مقاومت اصطکاکی سازه خاکی را افزایش می دهد نفوذ پذیری رضایت بخشی داشته و هیچ گونه ممانعتی در برابرحرکت آب در درون خاک ندارد. همچنین در محلهایی که نمی توان از مصالح مناسب ساختمانی محکم، جامد و وزین استفاده نمود، بکاربردن تولیداتی از الیاف مصنوعی سبک وزن می تواند راه حل بیشتری از مسائل گردد. از طرفی سهولت اجرای این فابریکها و قیمت مناسب آنها نسبت به سایر روشها و کاربرد در کمترین زمان باعث شده که تمامی توجه ها به این سمت معطوف شده و تحقیقاتی در این زمینه به وسیله افراد مختلف انجام شود. با توجه به خصوصیات مختلفی که این فابریکهای مصنوعی دارن، از قبیل : قابلیت زه کشی، مقاومت کششی زیاد، لایه جداکننده، عدم قابلیت تجزیه شیمیایی، انعطاف پذیری، اقتصادی بودن، وزن کم و... کاربرد وسیعی را در مهندسی عمران پیدا کرده است. کرنر(Koerner ) در سال 1984 روشی ارائه کرد که در این روش از ژئوتکستایل به عنوان یک شبکه مسلح مقاوم
در برابر کشش استفاده می کرد. او توسط این لایه، شیب را به طور کامل پوشش می داد و در نقاطی از شیب، به وسیله مهارهای فولادی قطعه لغزنده را به سطح زیرین محکم می نمود و به این طریق مقاومت برشی خاک را افزایش می داد. در سالهای بعد از او افراد دیگری از ژئوتکستایل به عنوان یک لایه فیلتر و زهکش کننده استفاده کردند. در این طریقه با ایجاد کانالهایی در روی شیب و قرار دادن ژئوتکستایل، دور مصالح دانه ای، خروج آب سطحی از شیب راسریعتر می کردند.

کلمه ژئوسنتتیک از دو بخش «ژئو» (Geo) و «سنتتیک» (Synthetic) ساخته شده‌است. از کلمه «ژئو» در مواردی استفاده می‌شود که مربوط به زمین باشد و قسمت دوم، «سنتتیک»، در مورد موادی استفاده می‌شود که ساخته دست بشر باشند یا به عبارت دیگر موادی که مصنوعی اند و به صورت آزاد در طبیعت یافت نمی‌شوند.

ویژگیهای مواد ژئوسنتتیک :

ژئو ممبران ها :

ورقه های انعطاف پذیری بسیار کم( در حدود صفر) هستند که عموما" جهت آب بندی مخازن، کانالها، حوضچه ها و سایر سازه های مشابه" مورد استفاده قرار می گیرند. در ابتدا برای ساخت این ماده از رزین ها استفاده می شد اما امروزه پی وی سی و پلی اتیلن بیشترین کاربرد را برای تولید آن دارند.

ژئوگریدها:

از رشته های به هم پیوسته یکپارچه قابل انبساط با شبکه روزنه های منظم تشکیل و معمولا از" پلی اتیلن، پلی پروپلین یا پلی استر" ساخته می شوند. این ماده عموما" برای مسلح سازی خاکهای ناپایدار" مورد استفاده قرار می گیرد.

ژئوتکستایل ها:

صفحات نفوذ پذیری هستند که از الیاف پلی پروپلین و یا پلی استر و به دو صورت کلی بافته شده( تک رشته ای و چند رشته ای ) و بافته نشده ساخته می شوند. در ژئوتکستایل های بافته شده رشته های الیاف با تکنولوژی بافت منسوجات به شکل های مختلف بافته می شوند در حالی که در نوع بافته نشده توده ای از الیاف با استفاده از حرارت، چسب های شیمیایی یا فشار مکانیکی به هم اتصال یافته و بدین ترتیب انواع مختلف ژئوتکستایل ها تولید می گردند. این مواد به علت نفوذناپذیری مناسب و بافت ری قابل کنترل، عموما" به عنوان فیلتر" مورد استفاده قرار می گیرند.

کاربردهای ژئوتکستایل :

الف- تسلیح خاک

زمین لغزه: در ایران و دیگر کشورها این مسئله به طور دائمی و هر ساله در نقاط مختلف آن اتفاق می افتد و امنیت سازه های مختلف و ساکنین آنها در قسمت پایین دست خود را به خطر می اندازد نمونه آن در زلزله منجیل و رودبار می باشد که در اثر فعال شدن آنها دهکده ای در زیر 30 متر خاک مدفون گردید که بایستی از روشهای پایدارکننده آن را پایدار کرد.

1ـ استفاده از بست های فولادی

روش بست های فولادی

به طور کلی یک ورق فولادی گالوانیزه به ضخامت 5 میلی متر برای پایداری دیواری به ارتفاع 14 تا 15 متر کافی است در بعضی اوقات از قطعات پیش ساخته بتنی استفاده می شود این قطعات پیش ساخته با اتصالات کام در زبانه با یکدیگر قفل و بست می شوند به طوری که از جریان خاک از بین درزها به سمت پایین جلوگیری می شود در صورت استفاده از پوسته های فولادی، قطعات مختلف به یکدیگر پیچ شده و بسته های فولادی بین دو لبه قطعات قرار داده می شوند.

2ـ استفاده از ژئوتکستایل ها

در این روش با به کار بردن لایه های ژئوتکستایل در خاکریز می توان حجم مصرفی مصالح خاکی را کاهش داده و خاکریز را در برابر تمامی بارهای اعمالی مسلح کرد همچنین می توان با شیب دلخواه تا 90 درجه ایجاد کرد این دیوارها انعطاف پذیر بوده و در مقابل لغزش دورانی ضریب اطمینان بالایی خواهند داشت از خاکریزهای مسلح می توان در جلوگیری از رانش زمین- دیوارهای حائل وزنی که به نحوی محدودیت بعد دارند در ریزش گیرها و در بستر جاده ها به کار رود.

ب- زه کشی

آب زیرزمینی در روی ژئوتکستایل به خوبی جریان پیدا کرده و می تواند به سمت نقاط خروجی هدایت شود. یعنی با افزایش نفوذپذیری خاک باعث شود آب درون آنها زه کشی شود.

ج- جداسازی

با استفاده از ژئوتکستایل می توان لایه های مختلف خاک را از هم جدا کرد به عنوان مثال در احداث شاه راه ها- بستر رسی را می توان به کمک ژئوتکستایل از زیراساس شنی جدا کرد ( در لایه های روسازی راه )

د- فیلتر در سدها

در صورتی که یک لایه ژئوتکستایل بین دو لایه خاک دانه ای درشت دانه و ریز دانه قرار داده شود زه کشی به راحتی از لایه های ریز به لایه درشت انجام شده و از نفوذ دانه های ریز به لایه دانه های درشت جلوگیری می شود. به طور کلی در طراحی فیلتر های ژئوتکستایل از دو معیار زیر استفاده می شود:

1ـ محدوده نگهداری: ژئوتکستایل باید در برابر ذرات خاک مقاومت کند.

2ـ محدوده نفوذپذیری: ژئوتکستایل باید توان گذردهی آب اضافی و آزاد از خود را داشته باشد.

مزیت و عیب ژئوتکستایل ها

مزیت: کاربرد آنها سریع و راحت است و مهارت خاصی لازم ندارد، دوام آنها در مقابل عوامل طبیعی زیاد است، توانایی آنها در نگهداری ذرات خاک در محل خود، مقاومت الکتریکی بالا.

عیب: تغییر شکل در دراز مدت ایجاد می کنند.

ژئونت ها:

از ردیف شبکه های موازی تشکیل می شوند که برای افزایش توان زه کشی مورد استفاده قرار می گیرند. این مواد عموما" از پلی اتیلن با دانسیته بالا" ساخته می شوند.

ژئوسل ها:

این مواد به صورت شبکه سه بعدی با ابعاد مختلف و برای تثبیت خاک یا کنترل فرسایش سواحل مورد استفاده قرار می گیرند.

رس- ژئوسنتیک ها:

متشکل از ورقه های ژئوسنتیک با میان لایه های رسی( بنتونیتی ) بوده و برای جلوگیری از نشت آب و آب بندی مخازن مورد استفاده قرار می گیرند. نوع متداول آن متشکل از یک لایه بنتونیت در میان دو ورقه ژئوتکستایل یا ژئوممبران می باشد.

ژئوکمپزیت ها:

ترکیبی از ورقه های مختلف ژئوسنتیک مانند ژئوتکستایل- ژئونت، ژئوتکستایل- ژئوگرید، ژئوتکستایل- ژئوسل و غیره ساخته شده و در بسیاری از موارد به عنوان فیلتر- زه کش مورد استفاده قرا می گیرند که این ویژگی موضوع اصلی بحث دراین مقاله می باشد.

ژئوفوم ها:

عموما با استفاده از پلی استر و به صورت قطعات یا بلوک هایی به شکل هندسی معین ساخته می شوند. این مواد بسیار نرم و سبک بوده و با هدف کنترل فشار خاک در پشت دیوارهای حائل، جذب تورم، عایق بندی و غیره مود استفاده قرار می گیرند.

ژئوپایپ ها:

لوله های مشبک یا متخلخل ساخته شده از پلی وینیل کلاید یا پلی اتیلن با دانستیه بالا می باشند که به عنوان زه کش مورد استفاده قرار می گیرند. جدار این لوله ها ممکن است صاف یا موجدار باشد. در حال حاضر استفاده از ژئوپایپ های موجدار ساخته شده از پلی اتیلن دانسیته بالا بسیار متداول شده است.

مواد ژئوسنتیک مورد استفاده در زه کشی، و از جمله زه کش زیر پوشش کانالها باید دارای نفوذناپذیری قابل توجه بوده و به سهولت بتواند حجم آب ورودی به سیستم را تخلیه نماید و در عین حال بتواند از مهاجرت ذرات خاک مجاور و فرسایش آن جلوگیری نماید. با توجه به مطالبی که فوقا به آنها اشاره شد، سیستم های فیلتر- زه کش باید متشکل از یک سیستم ژئوکمپوزیت مرکب از یک یا دو لایه ژئوتکستایل ( به عنوان فیلتر ) و یک لایه ضخیم ژئوتکستایل درشت بافت یا ژئومت اصولا طرح و بررسی مساله زمین لغزه ها در پاره ای از کشورها حائز اهمیت است. چرا که خرابیها و تلفات ناشی از آن در بساری از موارد قابل توجه می باشد. در کشورهایی چون ایران، ژاپن، مکزیک،یوگسلاوی، نروژ، سوئیس، ایتالیا، چک و اسلواکی و شیلی خسارت ناشی از زمین لغزه ها تقریبا به طور دائمی و هرساله می باشد. مثلا در ژاپن سالیانه حدود 2000 گسیختگی ناشی از زمین لغزه ها فقط در خاکریزه های مسیر خطوط راه آهن این کشور اتفاق می افتد. همچنین در فاصله سالهای 1961 تا 1962 بیش از 9000 زمین لغزه در چک و اسلواکی اتفاق افتاده است. در ایران نیز این مسئله به طور دائمی و هرساله در نقاط مختلف آن اتفاق می افتد و امنیت سازه های مختلف آن اتفاق می افتد و امنیت سازه های مختلف در پایین دست خود و جان ساکنین آن را به خطر می اندازد. نمونه بارز این زمین لغزه ها در زلزله منجیل و رودبار می باشد که در اثر فعال شدن آنها دهکده ای در زیر 30 متر خاک مدفون گردید. در کشورهای پیشرفته، خطر زمین لغزه ها پهنه بندی شده اند و در بعضی از کشورها به محض فعال شدن یکی از آنها، سیستم های الکترونیکی وقوع و محل آن را دقیقا نشان می دهد. به وسیله پهنه بندی خطر زمین لغزه ها به راحتی می توان دریافت که هر شیب چه وضعیتی است و در صورت نیاز می توان آن را توسط یکی یا ترکیبی از روشهای پایدار کننده، پایدار کرد. یکی از روشهای پایدارسازی شیبهای طبیعی استفاده از ژئوتکستایل در سطح شیب است این روش یکی از روشهایی است که تا به حال کمتر به وسیله محققین مورد پژوهش قرار گرفته است و جا دارد که در زمینه تحقیقات وسیعتری به عمل آید. ژئوتکستایل نیز که از الیاف مصنوعی ساخته می شود برای اولین بار در کشور هلند توسعه یافته است. به طور کلی این کار از سال 1953 پس از وقوع سیل مخربی که در فوریه 1953، 150000 هکتار از اراضی قسمت جنوب غربی هلند را فرا گرفت، شروع گردید. در اثر وقوع این سیل حدود 2000 نفر کشته شدند و 72000 نفر خسارت دیدند. این موضوع موجب شد تا مهندسین عمران به کاربردن مصالح جدید را مورد بررسی قرار دهند که در بین این مصالح جدید، فابریکهای مصنوعی ساخته شده از الیاف مصنوعی وجود داشت. این نوع بافته ها علاوه بر اینکه مقاومت اصطکاکی سازه خاکی را افزایش می دهد نفوذ پذیری رضایت بخشی داشته و هیچ گونه ممانعتی در برابر حرکت آب در درون خاک ندارد. همچنین در محلهایی که نمی توان از مصالح مناسب ساختمانی محکم، جامد و وزین استفاده نمود، بکاربردن تولیداتی از الیاف مصنوعی سبک وزن می تواند راه حل بیشتری از مسائل گردد. از طرفی سهولت اجرای این فابریکها و قیمت مناسب آنها نسبت به سایر روشها و کاربرد در کمترین زمان باعث شده که تمامی توجه ها به این سمت معطوف شده و تحقیقاتی در این زمینه به وسیله افراد مختلف انجام شود. با توجه به خصوصیات مختلفی که این فابریکهای مصنوعی دارن، از قبیل : قابلیت زه کشی، مقاومت کششی زیاد، لایه جداکننده، عدم قابلیت تجزیه شیمیایی، انعطاف پذیری، اقتصادی بودن، وزن کم و... کاربرد وسیعی را در مهندسی عمران پیدا کرده است. کرنر(Koerner ) در سال 1984 روشی ارائه کرد که در این روش از ژئوتکستایل به عنوان یک شبکه مسلح مقاوم در برابر کشش استفاده می کرد. او توسط این لایه، شیب را به طور کامل پوشش می داد و در نقاطی از شیب، به وسیله مهارهای فولادی قطعه لغزنده را به سطح زیرین محکم می نمود و به این طریق مقاومت برشی خاک را افزایش می داد. در سالهای بعد از او افراد دیگری از ژئوتکستایل به عنوان یک لایه فیلتر و زهکش کننده استفاده کردند. در این طریقه با ایجاد کانالهایی در روی شیب و قرار دادن ژئوتکستایل، دور مصالح دانه ای، خروج آب سطحی از شیب را سریعتر می کردند.

یکی دیگر از موارد استفاده از ژئوتکستایل ها، مسلح نمودن خاکریزهاست. با بکار بردن لایه های ژئوتکستایل در خاکریز می توان حجم مصرفی مصالح خاکی را کاهش داده و خاکریز را در مقابل تمامی بارهای اعمالی مسلح کرد. همچنین می توان دیواری با شیب دلخواه تا 90 درجه ایجاد کرد. این دیوارها انعطاف پذیر بوده و در مقابل لغزش دورانی ضریب اطمینان بالایی خواهند داشت. از خاکریزه های مسلح می توان در جلوگیری از رانش زمین، دیوارهای حایل وزنی که به نحوی محدودیت بعد دارند، در ریزش گیرها، در بستر جاده و ... استفاده کرد.

نویسنده : کلینیک بتن ایران/دپارتمان تحقیق و توسعه.((مشاور و تولید کننده محصولات افزودنی بتن و ارائه دهنده خدمات مهندسی بتن))