بتن پارچه ای: انواع، کاربرد و مزایا و نکات اجرایی!

بتن پارچه ای

بتن پارچه ای یکی از منحصر به فردترین محصولاتی است که از پارچه‌های سه بعدی آغشته به پودر سیمان تشکیل شده و جهت آب‌بند کردن دیواره مخازن و لاینینگ کانال‌های آب، ترمیم بتن‌های ترک خورده و… استفاده می‌شود. این محصول که با شتاب زیادی در حال فراگیری در کل دنیاست، کاربردها، مزایا و انواع متنوعی دارد که در این مطلب به صورت جامع آن را تبیین خواهیم کرد. پس تا انتها همراه ما باشید.

بتن پارچه ای

بتن پارچه ای محصولی پرانعطاف و کامپوزیتی است که از پارچه‌های سه بعدی آغشته به پودر سیمان تشکیل شده است و جهت آب‌بند کردن دیواره مخازن و تصفیه‌خانه‌ها، لاینینگ کانال‌ها، تثبیت خاکریزها و ترانشه‌ها و خروجی سرریزها استفاده می‌شود. این محصول جایگزین فوق‌العاده بتن است که در صورت پاشیدن آب روی آن، نه تنها ضد آب می‌شود، بلکه در مدت کوتاهی سخت شده و در برابر آتش مقاوم می‌گردد.

تاریخچه بتن پارچه ‌ای

همان‌طور که می‌دانید بتن دومین ماده پرمصرف دنیا است که هزینه، سرعت و روش اجرای آن در بهره‌برداری پروژه‌های عمرانی اهمیت زیادی دارد. بتن پارچه ای یکی از جایگزین‌های عالی بتن است که به سرعت جایگاه بتن را قبضه کرده است. طرح اولیه این محصول، متعلق به شرکت Concrete Canvas وابسته به وزارت دفاع انگلیس است و برای اولین بار توسط ویلیام کرافورد و پیتر بروین برای ایجاد سرپناه‌های سریع الاحداث ارائه شد. بدین‌ترتیب این محصول، تحت حمایت ارتش انگلیس قرار گرفت و به مرور کاربردهای آن توسعه یافت.

پس از مدتی، این بتن تحت انحصار این شرکت در کشورهای گوناگون اجرا شد و از آن‌جا که سرعت اجرای آن نسبت به بتن‌های معمولی بیشتر بود و امکان حمل آسان آن وجود داشت، مورد استقبال شدید قرار گرفت.

اجزای بتن پارچه‌ای

بتن پارچه ای از سه جزء اصلی تشکیل شده که در ذیل به آن اشاره خواهد شد:

ساختار بتن پارچه ای
ساختار بتن پارچه ای
  • پارچه اسپیسر یا سه بعدی: پارچه‌های سه بعدی، ترکیبی از دو لایه پارچه حلقوی جداگانه است که با لایه‌ی مونوفیلامنت به هم وصل می‌شود.
  • سیمان: سیمان به ‌کار رفته در این نوع بتن از جنس سیمان‌های پرتلند معمولی نیست و بر همین اساس، زمان گیرش آن کاملاً متفاوت است. این سیمان به‌عنوان چسباننده بتن پارچه‌ای عمل کرده و باعث کاهش تخلخل، افزایش مقاومت اولیه، کاهش PH، افزایش مقاومت بتن در چرخه‌های ذوب و یخ و افزایش مقاومت خوردگی بتن پارچه‌ای می‌شود.
  • لایه‌ ژئوممبران: این لایه مقاوم، ضدآب و کشسان، به پارچه حاوی سیمان و مواد پر کننده وصل شده و مانع از ریختن مواد می‌شود. همچنین لایه‌ی ژئوممبران باعث می‌شود بتن پارچه‌ای در زمان عمل‌آوری به عایق رطوبتی تبدیل شده و آب مورد نیاز سیمان در هنگام هیدراتاسیون از آن خارج نشود.

انواع بتن پارچه‌ای

بتن پارچه ای در ضخامت‌ها و اشکال مختلف تولید شده و مورد استفاده قرار می‌گیرد. در ادامه این مقاله به بررسی اجمالی و کلیدی انواع بتن پارچه ای می‌پردازیم.

از نظر ضخامت

این محصول پیش‌ساخته در رول‌هایی با ضخامت 5، 8 و 13 میلی‌متر، با عرض 110 سانتی‌متر و طول متنوع تولید می‌شود. ضخامت CR 8mm این محصول، مناسب برای لاینینگ کانال روباز است و در طراحی و اجرای کانال‌های روباز با نرخ پایین جریان مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین بتن CR 13mm در لاینینگ کانال‌های روباز با شرایط ویژه‌ای مانند بالا بودن فشار آب ورودی به کانال، ریزدانه بودن خاک بستر، بسترهای ناپایدار و کانال‌هایی که در آن نرخ جریان آب بالای 8.6 متر بر ثانیه است، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

بتن پارچه ای با ضخامت 8mm مناسب برای کانال روباز با نرخ پایین جریان
بتن پارچه ای با ضخامت 8mm، مناسب برای کانال روباز با نرخ پایین جریان

از نظر شکل

بتن‌های پارچه ای در سه شکل CC، CCH و CCS تولید شده و در پروژه‌های عمرانی متفاوت استفاده می‌شود. بتن‌های CC جهت روسازی‌ها و تثبیت ترانشه‌ها به کار گرفته می‌شود. در مقابل این بتن، بتن پارچه‌ای سرپناه قرار دارد که با نام CCS شهرت داشته و از آن‌جا که میزان استحکام بالایی دارد، برای پوشش سازه‌های نگهبان و سرپناه مورد استفاده قرار می‌گیرد.

استفاده از بتن پارچه ای در سرپناه
استفاده از بتن پارچه ای در سرپناه

شکل دیگر بتن‌های پارچه‌ای، بتن‌های CCH هستند که در بدنه مخازن و منابع مایع و همچنین در کانال‌های تخلیه و آبیاری به کار می‌رود. این محصول با توجه به عدم نفوذپذیری آب، کارایی زیادی در ساخت پروژه‌های این‌چنینی دارد.

ویژگی‌های بتن پارچه ای

بتن پارچه ای، کامپوزیتی با خواص سیمانی ژئوسنتیک صفحه‌ای است که به صورت رول‌شده در ضخامت‌های 8 تا 13 میلی‌متر و عرض 110 سانتی‌متر در طول‌های متفاوت تولید می‌شود. از آن‌جا که شرایط تولید، اجرا، حمل و عمل‌آوری این محصول نسبت به بتن معمولی بسیار آسان‌تر است، کار با این بتن باعث کاهش چشمگیر هزینه‌ها و زمان اجرای پروژه‌هایی با مقیاس متوسط و بزرگ شده است. در ادامه به بررسی ویژگی‌های گفته شده در این بخش می‌پردازیم.

  1. حمل آسان: بتن پارچه‌ای محصولی پیش‌ساخته بوده و به حداقل ماشین‌آلات ساختمانی و نیروی انسانی جهت حمل، اجرا و پرداخت نیاز دارد.
  2. شرایط اجرا: این محصول کامپوزیتی انعطاف‌پذیر است که از پارچه‌ی سه بعدی آغشته به پودر سیمان تشکیل شده است. بنابراین به راحتی شکل ناحیه‌ی مورد نظر را به خود می‌گیرد و نیاز به اجرای سخت و استفاده از نیروی انسانی زیاد جهت اجرا ندارد.
  3. شرایط عمل‌آوری: جهت عمل‌آوری این بتن کافی است روی آن را آب اسپری کنید. پس از گذشت مدت زمان گیرش نهایی (حدود 6 ساعت)، بتن سخت شده، بادوام، ضد آب و مقاوم در برابر بارگذاری و حریق ایجاد می‌شود.
اجرای بتن پارچه ای به حداقل ماشین‌آلات ساختمانی و نیروی انسانی نیاز دارد.
اجرای بتن پارچه ای به حداقل ماشین‌آلات ساختمانی و نیروی انسانی نیاز دارد.

 کاربردهای بتن پارچه ای

تنوع کاربردهای بتن پارچه ای در کنار برخی از ویژگی‌های منحصربه‌فرد این ماده باعث شده، بتن پارچه ای به محصولی ویژه در حوزه‌های عمرانی تبدیل شود. در ادامه به بررسی برخی از کاردبردهای این ماده می‌پردازیم.

  • لاینینگ کانال: سبکی و حمل آسان این محصول باعث شده در کانال‌های آبرسان، تخلیه آب، کانال‌های آبیاری و همچنین لاینینگ دیچ کنار راه با کمترین میزان هدررفت به کار رود. همچنین استفاده از این محصول در کانال‌هایی که در آن سرعت جریان آب بالاست و نیاز به مهاربندی خاصی دارد، جایگزین مناسبی برای بتن‌ریزی به روش پیش‌ساخته است.
کانال آب با پوشش بتن پارچه ای
کانال آب با پوشش بتن پارچه ای
  • تثبیت و پوشش خاکریزها و ترانشه‌ها: این محصول به دلیل انعطاف‌پذیری بالا می‌تواند روی سطوحی با هندسه پیچیده اجرا شود و در نتیجه مانع از آب‌شستگی و هوازدگی خاکریزها گردد. در واقع از آن‌جا که بتن پارچه‌ای نیاز به تجهیزات خاصی ندارد، به راحتی در کنترل فرسایش و تثبیت خاکریزها مورد استفاده قرار می‌گیرد و می‌تواند جایگزین فوق‌العاده‌ای برای بتن شاتکریت باشد.
تثبیت ترانشه‌های خاکی با بتن پارچه ای
تثبیت ترانشه‌های خاکی با بتن پارچه ای
  • زیرسازی پالایشگاه‌ها و ریل راه آهن: همان‌طور که گفته شد، بتن پارچه ای نوعی بتن رول شده است که فرایند تولید و حمل آن در مقایسه با بتن‌های درجا و پیش‌ساخته، نیاز به میکسر و بچینگ ندارد و عمل‌آوری آن با افزودن آب در محل کارگاه انجام می‌شود. این محصول کارایی زیادی در محوطه‌سازی کف پالایشگاه‌ها، ترمیم بتن‌های ترک خورده آب‌های سطحی و پساب‌های پالایشگاه‌ها، لاینینگ کانال آب مجاورت پالایشگاه‌ها، جلوگیری از رشد علف‌های هرز اطراف سیستم‌های انتقال سیگنال و… دارد.
ترمیم بتن‌های ترک‌خورده مخازن آب‌های سطحی و پساب پالایشگاه‌ها
ترمیم بتن‌های ترک‌خورده مخازن آب‌های سطحی و پساب پالایشگاه‌ها
  • کاربردهای دیگر مانند: ترمیم بتن‌های ترک خورده کانال، ترمیم کالورت‌ها، زیرسازی کانتینرها، ساخت ساختمان‌های سریع‌الاحداث، تقویت سنگر، ساخت پد هلی‌کوپتر، تجهیز کارگاه‌ها، پوشش استخر و… از دیگر کاربردهای بتن پارچه ای است.
ترمیم کالورت با بتن پارچه ای
ترمیم کالورت با بتن پارچه ای

آیین‌نامه‌ها، استاندارها و مراجع فنی مورد استناد

لیست استانداردهای مربوط به بتن زیاد است؛ اما سری استانداردهایی که می‌توان برای بتن پارچه ای برشمرد، موارد ذیل است:

  • استاندارد مقاومت فشاری (EN 12390-3)
  • استاندارد مقاومت خمشی (ASTM D8058)
  • استاندارد مقاومت برشی استاتیکی (EN ISO 12236)
  • استاندارد مقاومت در برابر چرخه ذوب و یخبندان (EN 1267)

شرایط آزمون‌

تعداد برگه مورد نیاز برای تعیین دوام بتن پارچه ای در محل تولید، به‌ازای هر 10 هزار متر مربع یک برگه است. حداقل تعداد برگه‌های آزمایش برای تعیین خصوصیات مکانیکی بتن پارچه ای، معادل دو برگه آزمایش مقاومت خمشی و فشاری است. از سوی دیگر تعداد برگه‌های آزمایشگاهی مورد قبول برای کنترل کیفیت بتن پارچه‌ای، برابر با بیشترین تعداد برگه آزمایش در هر روز کاری یا هر هزار متر مربع است.

نکات اجرایی بتن پارچه ای در طرح‌های کانال روباز

ضوابط اجرای بتن پارچه ای جهت لاینینگ کانال‌های روباز با نرخ پایین جریان معمولی است، در حالی ‌که ضوابط اجرای این نوع بتن در کانال‌هایی با نرخ جریان بالا، شیب زیاد، کانال‌های بزرگ و…، منوط به اجرای تمام مراحل زیر می‌باشد.

الف) پایداری گودال (خاکریز): مصالح مورد نیاز برای پایداری ترانشه خاکریز باید غیر قابل فرسایش باشد. تمام لبه‌های بتن که در معرض جریان آب است، باید با هدف کاهش احتمال نفوذ آب به ترانشه دفن شده و توسط گیره‌های مکانیکی، واشر و چسب مناسب به زیرساخت متصل شود.

ب) زهکشی بستر: زهکشی کانال‌های بزرگ، به ‌دلیل ایجاد فشار منفی آب پشت بتن پارچه‌ای و ایجاد شکستگی در آن، تجمع فشار آب منفذی خارجی و به تبع شستشوی خاک‌های نرم و… امری واجب است. استفاده از تثبیت‌کننده‌های میانی و نصب لایه ژئوتکستایل زیر بتن پارچه ای، می‌تواند باعث بهبود مقاومت و مانع از شسته‌شدن بستر زیرین شود.
در مناطقی که سطح آب‌زیرزمینی بالاست، نصب شیرهای تخلیه فشار به کاهش فشار و زه‌کشی بستر کمک فراوانی می‌کند. همچنین در کانال‌هایی که خاک اطراف کانال به ‌دلیل نشت از اتصالات بتن پارچه‌ای اشباع شده، تخلیه سریع کانال از آب باعث می‌شود تا خاک اشباع، فشاری را به بتن پارچه ای اعمال کرده و آب به آرامی از میان اتصالات خارج شود.

زهکشی بستر لایه زیر بتن پارچه ای
زهکشی بستر لایه زیر بتن پارچه ای

ج) بررسی شکاف‌ها: همان‌طور که در بالا گفته شد، در طراحی بتن پارچه ای نباید اجازه داده شود تا آب زیر بتن جریان یابد، زیرا این امر باعث کاهش اصطکاک بین سطحی، شستشوی خاک‌های نرم و ایجاد فشار بلندکننده دینامیکی می‌شود. بنابراین بتن شروع به جابجاشدن کرده و در آن شکستگی ایجاد می‌شود. لذا در زمان اجرای این بتن لازم است تمام لبه‌های پیرامونی آن در خاکریز ترانشه پایدار شده دفن شده و تمامی لایه‌ها همپوشانی داشته باشند تا میزان نفوذپذیری بتن به حداکثر برسد.
در صورت اجرای صحیح بتن پارچه‌ای، امکان ایجاد شکاف در اثر سقوط سنگ‌های تیز و درشت به کف کانال روباز وجود دارد و این موضوع می‌تواند باعث ایجاد شکاف در سطح بتن شود. برای جلوگیری از نفوذ آب زیر بتن، لازم است با ایجاد شیارهایی کوچک (شیار بررسی) در عرض کانال، طول کانال اجرا شده با این محصول را به بخش‌های کوچک‌تر تقسیم کرد.

ایجاد شیار بررسی، جهت کاهش نیروی بلندشدگی
ایجاد شیار بررسی، جهت کاهش نیروی بلندشدگی

د) اتصالات و تثبیت‌کننده‌های میانی: سه پارامتر برای تعیین استفاده از تثبیت‌کننده میانی در کانال‌های روباز با لاینینگ بتن پارچه‌ای وجود دارد. این سه عامل، شامل تعیین شیب کانال، زاویه داخلی اصطکاک بستر و درجه انحنای کانال KC است.

نمودار تثبیت‌کننده میانی برای اتصال بتن پارچه‌ ای
نمودار تثبیت‌کننده میانی برای اتصال بتن پارچه‌ ای

مقدار KC در شکل بالا، حاصل تقسیم مقدار شعاع انحنا (RC) کانال بر پهنای سطح (We) است. با استفاده از شکل زیر مقدار Kc را که با RC مطابقت دارد بخوانید.

نمودار تعیین KC: در تعیین مقدار کاهش اندازه‌گیری شعاع انحنا (RC) و پهنای سطح در معرض کانال الزامی است.
نمودار تعیین KC: در تعیین مقدار کاهش اندازه‌گیری شعاع انحنا (RC) و پهنای سطح در معرض کانال الزامی است.

روش‌های نصب بتن پارچه‌ای در کانال

بتن پارچه‌ای به دو صورت طولی و عرضی در امتداد کانال نصب می‌شود. اجرای طولی، عموماً روشی سریع‌تر نسبت به اجرای عرضی است، اما در شرایط ذیل اجرای عرضی به چیدمان طولی ترجیح داده می‌شود.

نحوه پهن‌کردن بتن پارچه ای در امتداد طولی
نحوه پهن‌کردن بتن پارچه ای در امتداد طولی
نحوه پهن‌کردن بتن پارچه ای در امتداد عرضی
نحوه پهن‌کردن بتن پارچه ای در امتداد عرضی

زمانی که شیب دیواره کانال بیشتر از 80 سانتی‌متر باشد.

زمانی که اجرای طولی به دلیل هندسه کانال، نیاز به همپوشانی زیاد لایه‌های بتن پارچه ای داشته باشد.

زمانی که طرح بستر کانال در راستای طولی تغییرات زیادی داشته باشد.

زمانی که کانال دارای پیچ و خم‌های شدید و مکرر باشد.

اتصال بتن پارچه ای به یکدیگر

نوع اتصالات بتن پارچه ای به یکدیگر، به نوع پروژه وابسته است. در جدول زیر انواع مختلف اتصال بتن پارچه ای در کانال‌های روباز برای CC8 و CC13 بیان شده است.

نکات

پروژه‌های قابل استفاده

نفوذناپذیری

(گرید 1 تا 5)

مقاومت بررشی کششی

استفاده از پیچ‌های استیل ضد زنگ 30 میلی‌متر با فاصله 200 میلی‌متر

در 95% پروژه‌ها

1

CC8 = 4KN/m

CC13 = 5KN/m

پیچ با فاصله 200 میلی‌متر

استفاده از پیچ‌های استیل ضد زنگ 30 میلی‌متر با فاصله 200 میلی‌متر (درزگیری شده با چسب)

در پروژه‌هایی که عدم نفوذپذیری لازم است.

2

CC8 = 5KN/m

CC13 = 5KN/m

پیچ با فاصله 200 میلی‌متر و درزگیری با چسب

استفاده از پیچ‌های استیل ضد زنگ 30 میلی‌متر با فاصله 50 میلی‌متر (درزگیری شده با چسب)

در پروژه‌هایی که نیروی زیادی به بتن پارچه ای وارد می‌شود.

2

CC8 = 13KN/m

CC13 = 15KN/m

پیچ با فاصله 50 میلی‌متر و درزگیری با چسب

استفاده از دستگاه حرارتی اتوماتیک یا دستگاه دستی با نازل 60 میلی‌متر

مناسب برای پروژه‌های نفوذناپذیر و قسمت‌هایی که پیچ غیرقابل استفاده است.

3

CC8 = 17KN/m

CC13 = 17KN/m

اتصال حرارتی

توجه به نکات ذیل برای اجرای صحیح هم‌پوشانی الزامی است:

  • لایه‌ها باید حداقل 10 سانتی‌متر همپوشانی داشته باشند.

  • هم‌پوشانی لایه‌ها باید در جهت جریان آب انجام شود.

  • قبل از اجرای اتصالات مکانیکی، لازم است قسمت‌های هم‌پوشانی هیدراته شود.

  • حداکثر فاصله‌ی پیچ‌های ضد زنگ جهت تثبیت لایه‌ها، برابر 20 سانتی‌متر است و حداقل فاصله‌ی هر پیچ از لبه CC، 3 سانتی‌متر باید در نظر گرفته شود.

نگهداری بتن پارچه ای در کانال روباز

جهت بهره‌برداری مناسب و کارآمد از کانال‌های روباز لاینینگ شده با بتن پارچه ای لازم است به صورت دوره‌ای کانال روباز بازبینی شود تا مانع از ایجاد مشکلات احتمالی، مانند خرابی و کاهش قدرت اتصالات در اثر رویش و رشد گیاهان گردد. برای نگهداری و تعمیر دقیق سطح بتن لازم است تا در بازه زمانی مشخص، تمیزکاری دستی (بیل زدن و برس زدن)، شستشو با فشار آب قوی و استفاده از ماشین‌های لایروبی در دستور کار این پروژه‌ها قرار گیرد. توجه داشته باشید با اینکه لایه بتنی تقویت‌شده CC در برابر ضربه مکانیکی مقاومت مناسبی دارد، اما لازم است تا یک اپراتور ماهر با استفاده از سطل حفاری لاستیکی، لایروبی سطح کانال را انجام دهد.

استفاده از ماشین‌آلات برای لایروبی بتن پارچه ای
استفاده از ماشین‌آلات برای لایروبی بتن پارچه ای

همان‌طور که گفته شد بتن پارچه ای، بتنی با کارایی‌های زیاد است که امروزه در سازه‌ها و پروژه‌های مختلف جایگاه خود را به دست آورده است. از ویژگی‌های این بتن می‌توان به حمل آسان، شرایط اجرا و شرایط عمل‌آوری مطلوب اشاره نمود. همین ویژگی‌های باعث شده این بتن جهت آب‌بند کردن دیواره مخازن و لاینینگ کانال‌های آب، ترمیم بتن‌های ترک خورده و… استفاده شود. امیدواریم با مطالعه این مقاله توانسته باشید به اطلاعات کافی و کارامدی از بتن پارچه‌ای دست یابید.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

پیام در واتساپ
به کمک نیاز دارید؟
سلام
چطور میتونم کمکتون کنم؟