گروتینگ

معرفی گروتینگ

«گروتینگ» یا براساس تعریف سازمان استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران «روان ملات» به ملاتی روان گفته می‌شود که در صنعت ساخت‌وساز، چه در حوزه‌ سازه‌های عمرانی و چه در حوزه‌ سازه‌های صنعتی و نصب تجهیزات، جهت پرکردن فضاهای گلوگاهی رابط مابین دو عضو غیرفلزی و یا بین اعضای مختلف فلزی و غیرفلزی سازه، به عنوان عامل اتصال دهنده بدون انقباض و مقاوم با حفظ ثبات ابعاد به‌کار می‌رود.

در یک تعریف کلی گروتینگ، روان‌ملات‌ها یا دوغاب‌هایی هستند که نقش پرکردن حفره‌ها و بندهای ساختمانی را در غلظت‌ها و مشخصات مکانیکی مختلف به عهده دارند. گروت‌ها می‌توانند از یک جزء سخت‌شونده تشکیل شوند، یا علاوه بر جزء سخت شونده دارای اجزای دیگری مثل سنگ‌دانه و مواد مضاف هم باشند که پس از مخلوط شدن با آب یا حلال‌های خاص اجرا ‌گردند.

جزو سخت‌کننده عمدتاً سیمان پرتلند یا انواع سیمان‌های دیگر مثل سیمان فوندو، آلومینیوم فسفات،آمونیم فسفات، منیزیم فسفات و غیره است و نیز می‌تواند انواعی از پلیمرها از جمله اپوکسی و پلی استر را شامل گردد.
روان‌ملات‌ها یا گروت‌های خاص موردنظر ما در این کتاب بیشتر از نوع مورد استفاده در سازه‌های ساختمانی و صنعتی است و گروت‌های مورد کاربرد در خاک و سنگ کمتر موردنظر است و اشاره کلی به آن‌ها شده است. گروت‌های موردنظر دارای ویژگی‌های مهمی است که آن‌ها را از ملات‌های ساده یا دوغاب‌ها جدا می‌کند.

ویژگی های گروتینگ

  • قابلیت روان‌شدن (Flowability) و حفظ روانی در طول مدت اجرا (Long workability)
  • داشتن خاصیت تیکسوتروپیک (Tixotropic) به‌طوری که تا مدتی پس از ساخت بدون ته‌نشینی و آب انداختگی با به هم زدن قابلیت اجرای خود را حفظ می‌کند.
  • یکنواختی در جایگیری عناصر داخل ملات (Hemogenity) و پیوستگی این عناصر به طوری که از نگاه ریخت‌شناسی حالتی ویسکوز ولی روان و قابل اجرا داشته و سنگ‌دانه‌ها در ماتریکس با پیوندی لغزان، بدون فاصله از هم باشند.
  • چسبندگی کافی به جوانب کار، به سطوح فلزی و سطوح غیرفلزی بخصوص بتن پی داشته باشد. این ویژگی در گروت‌های پایه رزینی از اهمیت بیشتری برخوردار است زیرا در این نوع به دلایلی که بعداً توضیح داده خواهد شد امکان ایجاد انبساط و تنش ناشی از انبساط، که اطمینان از چسبندگی را فراهم می‌کند، نیست.
  • نداشتن مواد مضافی که خوردگی در قطعات فلزی ایجاد می‌کند و استفاده از مواد افزودنی بازدارنده خوردگی که در طول زمان مانع هرگونه خوردگی گردد.
  • نفوذناپذیربودن و یا حداقل نفوذپذیری به‌طوری که از نفوذ آب و به همراه آن نفوذ عناصر خورنده جلوگیری شود. این ویژگی با استفاده از مواد آب‌گریز، ریزذرات معدنی و رزین‌ها در مخلوط سیمانی ایجاد می‌گردد. در مخلوط‌های برپایه‌ی مواد پلیمری از جمله اپوکسی، پلی‌استر و اکریلیک‌ها این مسئله وجود ندارد و درصورت رعایت کیفیت تولید، این‌گونه گروت‌ها نفوذناپذیر هستند.
  • داشتن مقاومت‌های مکانیکی اولیه و نهایی بالا نسبت به ملات‌های ساده و هم ردیف با بتن‌های UHPC
  • از همه‌ی موارد فوق مهم‌تر، نداشتن انقباض در مراحل اولیه (قبل از گیرش)، مراحل سفت شدن (در جریان گیرش) و مراحل مقاومت‌‌‌گیری (سخت‌شدن) با حفظ ثبات در ابعاد یا افزایش اندکِ بُعد در حدود مجازِ استاندارد، بدون هیچ‌گونه انقباض پس از انبساط اندک.
شکل1- نمای کلی سیستم پی، انکربولت، گروت، صفحه و ستون
شکل2- تفاوت بین یک گروت بدون انقباض و یک ملات ساده

مقایسه رفتار گروتینگ سیمانی و اپوکسی

با بررسی رفتار تنش-کرنش مشاهده می‌شود که در گروت اپوکسی هنگام باربرداری، تا حدودی از مقاومت نهایی در برابر گسست، کرنش‌ها کاملاً به حالت اولیه یا نزدیک به اولیه بر می‌گردند و در بسیاری موارد اصلاً به تنش گسیختگی نمی‌رسند مگر در شرایط خاص که در این موارد تنش گسیختگی می‌تواند تابع نوع سنگ‌دانه، هاردنر، استفاده یا عدم استفاده از حلال در مخلوط یا نامرغوب ‌بودن، عدم رعایت نوع مناسب اپوکسی پایه و سایر اجزاء ‌باشد.

به‌طوری که پس از مقاومت‌گیری حالت صلب (ترد) به‌وجود ‌آید. در گروت‌های صلب از جمله نمونه‌های پایه سیمانی، پس از عبور از حالت الاستیک بلافاصله گسست اتفاق می‌افتد و محدوده‌ی پلاستیک بسیار ناچیز است. گرچه با افزودن بعضی پلیمرها و الیاف می‌توان این محدوده را مقداری افزایش داد اما در گروت‌های اپوکسی معمولاً گسست پس از عبور از منطقه طولانی پلاستیک و در زمان طولانی رخ می‌دهد.

در گروت‌های پایه سیمانی با اعمال حدود 85 تا 90 درصد بار نهایی، کرنش‌ها پایان یافته و ریزترک‌های ناحیه‌ی انتقال خمیر- سنگ‌دانه که عامل تغییر شکل هستند به‌صورت آنی گسترش می‌یابند. در مقایسه با بتن، مدول الاستیسیته گروت‌های پایه سیمانی بالاتر از بتن است و میزان کرنش کمتری نسبت به بتن دارد.

روابطی که در محاسبه‌‌ی مدول ارتجاعی بتن مقاومت بالا(تا حدود 80 مگاپاسگال) توسط استانداردACI 363R-92 پیشنهاد شده و عبارت ازEC=3.32 است، هم‌چنین روابط بین مدول ارتجاعی و مقاومت فشاری بتن که در CEB –FIP9 توصیه شده، برای پیش‌بینی مدول ارتجاعی گروتینگ قابل اعتماد نیست.

در گروت‌های پایه اپوکسی منحنی تنش کرنش با تغییر شکل خطی الاستیک که در اثر وجود ریز منافذ یا ریزحباب‌ها رخ می‌دهد، با افزودن مواد ضدکف یا ریزدانه‌های معدنی زاویه‌ی کمتری پیدا می‌کند اما پس از عبور بار از مرز 70 تا 80 درصد و با افزایش بار به ناحیه‌ی پلاستیک میل پیدا کرده و مسیر طولانی را در ناحیه‌ی تسلیم طی می‌کند به همین علت بعضی دستگاه‌های دارای بار دینامیکی و یا رفت و برگشتی را باید با گروت اپوکسی به پایه‌ی بتنی متصل نمود.

مدول الاستیسیته‌ی دینامیکی این نوع گروتینگ که حدود 20% بالاتر از مدول الاستیسیته استاتیکی است می‌تواند در مقابل این‌گونه حرکات دوام بیشتری داشته باشد و حتی با رسیدن به مرحله‌ی پلاستیک ریسک امکان گسیختگی بسیار پایین است.

نمودار تنش – کرنش مخلوط‌های سیمانی در مقایسه با اپوکسی

البته این روابط برای سنین پایین برقرار است و در درازمدت در چرخه‌ی بارگذاری دچار خستگی می‌شود و نقطه‌ی گسیختگی با تکرار بارگذاری (یا حرکات و ضربات تکرارشونده‌ی دینامیکی دستگاه‌ها) مرتباً پایین می‌آید. بررسی نمونه‌های آزمون نشان می‌دهد که ترک‌ها و حباب‌های میکروسکوپی در هر مرحله‌ی بارگذاری با تغییر تنش ایجاد و گسترش می‌یابند تا پس از چند سال، با توجه به شرایط محیطی از جمله دما، محیط دریایی و محیط‌های خشن و خورنده، باعث بروز گسست به‌طور اتفاقی می‌‌شوند.

حد دوام در این‌گونه گروت‌ها، غیر از شرایط محیطی، به ترکیب اولیه‌ی مخلوط بستگی دارد. نوع مناسب رزین و درصد بالای مواد معدنی مقاوم بدون استفاده از حلال که برای رسیدن به کارایی در اجرا اضافه می‌شود، می‌توانند نقطه‌ی گسست را در حد بالاتر نگه‌‌دارند. همین‌طور حد تسلیم و رسیدن به حد پلاستیک با امکان بالابردن مواد معدنی خوب دانه‌بندی شده، افزایش می‌یابد.

این روابط عملکردی اپوکسی سخت شده در بارگذاری، برای مخلوط‌های اپوکسی–هاردنر اصلاح شده یا تغییر داده شده با مواد افزودنی از جمله شتاب‌دهنده‌ها کمی متفاوت از مخلوط‌های معتدل ذکر شده می‌باشد. اپوکسی‌های مقاومت بالا که از طریق تغییراتی در فرمولاسیون هاردنر و استفاده از شتاب‌دهنده‌ها به مقاومت‌های مکانیکی بالا می‌رسند عملکردی نزدیک به گروت‌های پایه سیمانی مقاومت بالا در فشار–تغییر شکل دارد.

کاربرد آن‌ها جهت محل‌هایی است که مقاومت مکانیکی از جمله تحمل فشار، فاکتور مهمی در طراحی سازه بوده و امکان تغییر شکل ضروری نباشد. به همین جهت استفاده از این نوع مخلوط‌های پایه ‌اپوکسی اصلاح شده برای تجهیزات با بار دینامیکی رفت و برگشتی یا ضربه‌ای توصیه نمی‌شود.

در این‌گونه گروت‌های خاص گرچه می‌توان به مقاومت های بالای 100 مگاپاسکال دست یافت اما به علت ترد و شکننده بودن، عدم تاب‌آوری و انعطاف‌ناپذیر ی آن‌ها باعث ترک‌خوردگی در مقابل این نوع حرکات دینامیکی خواهد شد. این ایراد در مناطق گرمسیری و محل‌های گرم مشهودتر بوده و باعث ترک‌های متوالی موازی در جهت اعمال ضربات می‌شود.

گروت پایه سیمانی بدون انقباض ساورد (G.S)

گروت پایه سیمانی خشک بسته بندی، ملات آماده با سنگ دانه‌های سایز 0 تا 9 میلیمتر (باتوجه به نوع آن گروت)، سیمان پرتلند و مواد افزودنی می باشد که پس از ترکیب شدن با آب مخلوطی روان روانی بدست میده که خاصیت روانی (Flowability) بالایی دارد. این نوع گروت برای پرکردن فضاهای خالی زیر صفحه‌ستون‌ها، تجهیزات و سایر مواردی که نیاز به گروتینگ هایی اجرایی و تزیقی دارند استفاده می شوند

گروت اپوکسی ( 562.G.S )

در مواردی که گروت سیمانی جوابگوی مشخصات مورد نیاز در گروتینگ نصب تجهیزات خاص نباشد از گروت اپوکسی استفاده میشود این گروت یک ترکیب سه جزئی شامل رزین هاردنر و ماسه پر کننده است. که هر جزء به صورت جداگانه بسته بندی گردیده و به نسبت تعیین شده در محل اجرا مخلوط می گردد. گروت اپوکسی دارای کارایی لازم در اجرا مقاومتهای مکانیکی اولیه و نهایی بالا و مقاوم در مقابل مواد اسیدی و قلیایی میباشد و برای نصب تجهیزاتی که بار دینامیکی زیاد دارند کاربرد دارد.

گروت P.M

از مجموعه‌ي گروت‌ هاي تولیدی این‌ شرکت، محصولي است برپايه‌ ي سيمان-پليمر كه پس از مخلوط‌ شدن با آب، ملاتي روان و قابل تزريق ساخته ميشود. اين ملات به‌ علت دارا بودن خواص ضدآب شستگي قابليت تزريق براي عمليات گروتينگ در سازه‌ هاي زير آب را دارا مي‌باشد. اين گروت براي استفاده در سازه‌ هاي خشكي به‌عنوان عامل انتقال بار ستون به پايه مناسب نيست و كاربرد آن در محل‌ هايي كه در معرض رطوبت-خشك‌ شدن متناوب قرار ميگيرد مثل سواحل توصيه نميشود.

گروت O.S

گروت بدون انقباض O.S كه از توليدات انحصاری G.S.S مي‌باشد و در پي مطالعات و آزمايشات زيادي توسط متخصصين اين شركت ساخته‌شده است داراي ويژگي‌هاي منحصر به فردي است كه مجموعه اين مزايا در ساير گروت‌هاي پايه سيماني و پايه اپوكسي ديده نمي‌شود و آن را جهت گروت‌ريزي و تعميرات تأسيسات زير آب و انشعاب لوله‌هاي انتقال نفت و گاز در بستر دريا، فونداسيون و پايه‌هاي انتقال بار پل‌ها و اسكله‌ها و ساير مواردي كه نياز به گروتي مناسب این محیط‌ها و بدون انقباض، قابل تزريق مي‌باشد كاربرد دارد.

گروت سیمانی ریزدانه مخصوص تزریق

گروت سیمانی G.S.750S بسته‌بندی‌شده به‌ صورت خشک و آماده‌ی اجرا پس از اختلاط با آب، محصولی است بر پایه‌ی سیمان و مواد افزودنی که علاوه بر داشتن قابلیت نفوذ به داخل شکاف‌ها و منافذ ریز سنگ و خاک دارای خواصی چون عدم انقباض پس از گیرش و کسب مقاومت در زمان کوتاه می‌باشد و به عنوان دوغاب تزریقی پرکننده و مسدود کننده در تونل‌ها، دیواره‌های نگهدارنده و در تثبیت خاک مورد استفاده قرار می‌گیرد. این دوغاب دارای خواص ضدسولفات با قلیائیت کاهش یافته و محتوی مضاف‌های بازدارنده در واکنش‌های قلیا سنگ‌دانه می‌باشد.

روان ملات مقاوم به دما 202M

روان‌ملاتG.S.Grout 202M نوعی گروت بدون انقباض و مقاوم در مقابل دماهای تا 500 است که با استفاده از سنگ‌دانه‌ های مقاوم به دما، در انواع عادی و یا با رسانایی دمایی کم با توجه به محل کاربرد، تولید میشود این نوع گروت مخصوص پرکردن فضاهای خالی بین تجهیز و پایه‌ی بتنی و تعمیر سازه‌ های در معرض دماهای غیر مستقیم میباشد. این ملات دارای انبساط خمیری بیشتری نسبت به گروت‌ های عادی است و انقباض مرحله‌ ی خشک در آن از طریق مواد جبران‌کننده‌ ی انقباض حذف شده است.