مقدمه
اولین بار شاتکریت یا گانایت در سال 1909 میلادی در آمریکا توسط دستگاهی به نام تفنگ سیمان مورد استفاده قرار گرفت و سپس در سال 1914 برای اولین بار در یک معدن در ایالات متحده استفاده شد از آن پس، این سیستم برای پوشش سطوح سنگها و حفاظت آنها از هوازدگی مورد استفاده واقع گردید.
ترکیب شاتکریت مشابه بتن معمولی (سیمان ، سنگدانه و آب ) میباشد با این تفاوت که دانه بندی سنگدانه ها بسته به محدودیت ماشین آلات و دستگاههای موجود میباشد.
( حداکثر قطر سنگدانه ها حدود 30 میلیمتر )
در حقیقت شاتکریت بتنی است که با استفاده از هوای فشرده روی سطوح مورد نظر پاشیده و با نفوذ در ترکها و درزه ها باعث استحکام مناسب سطوح میگردد.
شاتکریت
امروزه شاتکریت کاربردهای فراوانی یافته و سالانه در جهان بالغ بر ده میلیون متر مکعب شاتکریت مورد استفاده واقع میگردد بیشترین کاربرد شاتکریت در فضاهای زیر زمینی و جهت پایدار سازی سنگها میباشد شاتکریت به منظور مشابه در حفاریهای روباز نیز استفاده میگردد حتی درمواردی، شاتکریت در سازه های باربر مانند دیوارها، سقف ها ، گنبدها و گاهی برای پوشش سازه های هیدرولیکی ، سازه های دریایی ، پوششهای ضد خوردگی و ضد آتش نیز مورد استفاده قرار میگیرد..
پیشرفتهای عظیمی که در شاتکریت به عنوان یک روش نگهداری رخ داده است شاتکریت را به یک ابزار مهم و لازم در کارهای بزرگ زیر زمینی تبدیل نموده است و پروژه هایی که قبلا اجرای آنها غیر ممکن یا خیلی سخت و خطرناک بود را قابل اجرا نموده است.
در ایران برای اولین بار شاتکریت در دهه 1930 میلادی توسط پروفسور رابسویچ اتریشی که مشغول تحقیق جهت ابداع یک روش جدید تونل زنی (NATM)بود در جریان ساخت راه آهن سراسری مورد استفاده واقع گردید اما کاربرد وسیع و گسترده آن از اواخر دهه 60 هجری همزمان با شروع جدی اجرای پروژه های عمرانی در ایران آغاز گردید.
انواع شاتکریت به لحاظ روش اجراء :
2-1- شاتکریت خشک :
در این روش سنگدانه ها با سیمان ترکیب شده (حداکثر مقدار آب در ترکیب اولیه حدود 5 % میباشد که به منظور جلوگیری از ایجاد گرد و غبار با مصالح ترکیب میشود) و به وسیله دستگاهی موسوم به پمپ شاتکریت توسط هوای فشرده به داخل لوله های لاستیکی 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 خشک با استفاده از تجارب علمی و روش ها و ماشین آلات جدید به حد قابل قبولی از کیفیت و اقتصاد رسیده است این روش که از ابتدای ابداع شاتکریت مرسوم بوده است با توجه به دستگاههای اجرایی کوچک و عدم نیاز به تراک میکسر و ماشینهای حمل بتن انتظار میرود در آینده نیز نقش اساسی را در تحکیمات حفاریها به عهده داشته باشد در این روش انتقال مصالح و نگهداری مصالح خشک به صورت طولانی مدت امکانپذیر بوده و امکان پمپ کردن مصالح از محل دستگاه تا ارتفاع 100 متر و طول 300 متر وجود دارد این فواصل تقریبا 10 برابر فواصل پمپ کردن در روش تر که متعاقبا شرح داده خواهد شد میباشد.
در فرآیند شاتکریت ترکیبی خشک مواد ترکیبی شامل (سیمان مصالح دانه‌ای و سنگی و مواد افزودنی) پمپاژ می‌شوند و به داخل یک مجرای حامل در حالت خشک و اب نیز درست در قسمت دهانک نازل قبل از پرتاب شدن روی سطح مهیا شده مخلوط میگردد و اضافه میشود.
2-1-1- اشکالات روش خشک:
یکی از مشکلات روش خشک فرسایش بوش ها ، واشرهای لاستیکی و قطعات تحت اصطکاک میباشد. مسئله دیگر تولید گرد و غبار زیاد است که با توجه به فضاهای بسته زیرزمینی مشکلات زیادی را در بر دارد برای مقابله با گرد و غبار با افزایش فشار آب تا 80 بار به نتایج مناسبی دست یافته اند که تامین این فشار هزینه زیادی را در بر خواهد داشت یکی دیگر از مشکلات روش خشک پس ریز زیاد مصالح در حدود 15 تا 35 درصد است .
2-2- شاتکریت تر:
در این روش ابتدا مصالح شاتکریت و آب به وسیله بچینگ مخلوط شده و توسط تراک میکسر 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 کنترل کیفیت شاتکریت 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 مکعب 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 کاهش مقاومت شاتکریت و افزایش پس ریز میگردد.
در فرآیند شاتکریت ترکیبی مرطوب همه مواد ترکیبی به همراه آب قبل از پرتاب شدن آمیخته و مخلوط میشود، شاتکریت مرطوب نسبت به شاتکریت خشک برتری دارد اما شاتکریت خشک نیز در هنوز برای مقیاس‌های کوچک استفاده میشود. در استخراج معدن برای مثال و تعدادی از ترکیبات الیاف تقویتی فولادی بیش تنیده گسترش یافته است.
امروزه در بسیاری ازکشورها و پروژه های بزرگ دنیا از شاتکریت به روش تر استفاده میشوداین روش ابتدا توسط نروژی ها به کار گرفته شده و از اواخر دهه 70 با استفاده ار افزودنیها در شاتکریت ،جهان شاهد رشد شدید استفاده از تکنولوژی شاتکریت تر بود.
نرم میانگین اجرای شاتکریت به روش تر حدود 30 تا 40 متر مکعب در ساعت میباشد که در مقایسه با روش خشک این میزان حدود 4 تا 5 برابر میباشد تولید گرد و غبار بسیار کم مزیت دیگر روش تر میباشد با کنترل نسبت آب به سیمان و مواد افزودنی ، مقاومت فشاری اندازه گیری شده شاتکریت تا 100 مگاپاسکال افزایش یافته است.
2-3- مقایسه روش تر و روش خشک :
با دقت مناسب پس ریز روش تر در حدود 5 تا 10 درصد میباشد که در مقایسه با روش خشک ( 15 تا 35درصد) کاهش قابل ملاحظه ای دارد.
استفاده از شاتکریت الیافی در روش تر میسر میباشد.
ایجاد گرد و غبار بسیار کم در روش تر
امکان اجراء شاتکریت تر در لایه های ضخیم وجود دارد.
مقدار آب مخلوط براحتی قابل کنترل است.
دستیابی یه مقاوتهای فشاری بالا امکان پذیر میباشد.
ظرفیت تولید و اجرا در روش تر بیشتر و در نتیجه هزینه اجراء کمتر میباشد.
فاصله حمل مصالح و زمان نگهداری مصالح در روش تر کوتاهتر میباشد.
مصالح در روش تر میبایست کیفیت بهتری نسبت به روش خشک داشته باشند.
تمیز کردن لوله ها و دستگاه شاتکریت در روش تر سخت و پرهزینه است.
امکان تنظیم آب در مواجهه با شرایط طبیعی زمین حفاری شده در روش تر وجود ندارد.
دستگاهها و وسایل مورد نیاز در روش خشک کوچکتر و ارزانتر از روش تر میباشد