بتن غلتکی (RCC) یکی از مقاوم ترین بتن ها است که در سد سازی نیز مورد استفاده قرار می گیرد. در ساخت سد ها معمولا از بتن زیادی استفاده می شود. از این رو بتن غلتکی که دارای لایه های افقی است انتخاب مناسبی می باشد. سد سازی عملی بسیار پر هزینه می باشد. در سال 1960 تا 1970 جهت مقاوم سازی سد های خاکی بتن غلتکی اختراع شد. بتن غلتکی در سد سازی مزایای بسیاری را با خود به همراه دارد. به عنوان مثال سبب صرفه جویی اقتصادی می گردد و بالا رفتن سرعت عملیات را نیز با خود به همراه دارد. اصلی ترین مزیت استفاده بتن غلتکی در سد سازی مقاوم سازی سد می باشد.
بتن غلتکی در سد سازی
بتن متراکم شده با غلتک یا بتن RCC یا اصطلاحا بتن غلتکی از انواع ویژه بتن است که اغلب برای روسازی و سدسازی مورد استفاده قرار می‌گیرد. یکی از ویژگی‌های منحصر به فرد بتن غلتکی، اسلامپ خیلی پایین (حدود صفر) آن در حالت تازه است.
این ویژگی، امکان تحکیم مناسب و دستیابی به ویژگی‌های مورد نظر را فراهم می‌کند. بتن RCC دارای کاربردهای متعددی در ساخت سد، خیابان، بزرگراه، تقاطع‌ها، شانه جاده، مسیر عبور دوچرخه، مسیر عبور ماشین آلات سنگین، مراکز اسقاط، بندرگاه، خطوط راه‌آهن، تاسیسات نظامی، مرکز پخش، پارکینگ، انبار، کارخانه، نیروگاه، رویه محافظ، فونداسیون، کف صنعتی، محل تعمیر هواپیما و ... است اما مهم‌ترین کاربرد این بتن در سد سازی می‌باشد.
سد بتن غلتکی
سد بتن غلتکی، نوعی از سدهای وزنی است که توسط بتن غلتکی ساخته می‌شود. در واقع، بتن غلتکی یکی از مصالح مورد استفاده در ساخت سدهای وزنی است. معمولا این سدها نیاز به حجم بتن‌ریزی زیاد دارند به همین دلیل، بتن RCC برای ساخت آن‌ها به صورت لایه‌های افقی بر روی هم ریخته و متراکم می‌شود. ساختار سد بتن RCC مشابه راه‌پله‌های بتنی است. توجه داشته باشید که به دلیل حجم بتن‌ریزی بالا در این نوع سد، از سیمان با عیار کم استفاده می‌شود. این کار، هزینه مصالح را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد.
تاریخچه استفاده از بتن غلتکی
با توجه به آسیب پذیری سدهای خاکی ، متخصصین به دنبال نوع جدیدی از مصالح برای سدسازی بودند که ایمنی سد بتنی و سرعت اجرای سد خاکی را تواماً دارا باشد.
تا اینکه در اوایل سال 1960 و 1970 ابتکار جدید احداث سد بتنی غلتکی مطرح شد.در سال‌های 1960 چند پروژه با اندیشه ترکیب مزایای سدهای بتنی و خاکی طراحی شدند.
این سدهای مخلوط نتیجه مطالعات و نوآوری‌های مهندسین سازه و ژئوتکنیک بودند. متاسفانه به علت تخصصی بودن هر یک از این دو رشته، ارتباط محدودی بین پیشگامان اولیه بر قرار بوده و بر این اساس متخصصین هر یک از این دو رشته آگاهی محدودی نسبت به تلاش‌های اولیه یکدیگر داشتند.
سدهای بتن غلتطی (RCC) به عنوان نوع جدیدی از سد طی سال های 1980 مطرح شد.
این نوع سدها با توجه به هزینه کم و ساخت سریع، در زمان نسبتا کوتاهی در سراسر دنیا مورد قبول واقع شده و پیشرفت قابل توجهی را در امر طراحی و ساخت به وجود آورند.
مزایای استفاده از بتن غلتکی
بتن غلتکی در ساخت سد به کار می‌رود که از نظر اقتصادی وسرعت ، جایگزین موادی مانند مصالح سدهای خاکی بوده و از نظر مکانیکی یعنی استحکام و دوام ، مانند بتن است.
این تکنولوژی تحت عناوین زیر در کشورهای مختلف مورد بررسی و اجرا قرار گرفته است که به نام‌های RCD و آر سی سی RCC به ترتیب در ژاپن و آمریکا ، رشد و توسعه یافته‌اند و به عنوان اصلی‌ترین روش‌ها شناخته شده‌اند.
در بسیاری از کشورها هزینه ساخت سدهای بتنی با سرعتی بیش از هزینه‌های مشابه در سدهای خاکی افزایش یافته است ، به طوری که در سال 1960 حدوداً 37% سدها، بتنی بوده و در فاصله سال‌های 1961 تا 1970 این عدد به 23% تقلیل یافته است.
استفاده از بتن غلتکی در ساخت سدهای بتنی دارای مزایای اقتصادی و سرعت عمل قابل ملاحظه‌ای نسبت به سدهای معمولی است و از تجارت و تلاش‌های موفق سدسازی در دهه اخیر محسوب می‌شود.
روش‌های طراحی بتن سد غلتک
روش طراحی بتن سد غلتکی در سال‌های ابتدائی1970 میلادی به سه طریق متفاوت در حال شکل گیری بود . در ایالات متحده آمریکا نوع کم سیمان آن مبتنی بر روش‌های مربوطه به مصالح و اجرای سدهای خاکی توسط مهندسین ارتش آمریکا توسعه یافت . مهندسین انگلیسی گزینه دیگری با خمیر سیمان زیاد به صورت تلفیقی از طرح اختلاط بتن متدوال وروش های ساخت سدهای خاکی را در نظر داشتند . گروه مهندسین ژاپنی از روش دیگری استفاده کردند که سد بتنی متراکم شده با غلطک (R.C.D) نامیده می‌شد. از سه حالت فوق R.C.D بهترین و محکم‌ترین نوع و روش ساخت بتن می‌باشد.
1-روش طرح مخلوط با خمیر زیاد ( روش انگلیسی )
روش طراحی مخلوط با خمیر زیاد اولین بار توسط مهندسی به نام دانستان ابداع شد و اداره عمران ایالات متحده بعداً تغییراتی در آن اعمال کرد که در سد آپراستیل واتر به کار برد. این روش با مفاهیم طراحی سد بتن غلطکی با خمیر زیاد منطبق بوده و در آن کل سازه غیر قابل نفوذ منظور می‌شود و چسبندگی بین لایه‌ها با توجه به ویژگی مخلوط فراهم می‌شود. به منظور دستیابی به چنین معیارهایی مواد شیمیایی بیشتر در مخلوط مصرف می‌شود تا بتن غلتکی با خمیر زیاد حاصل شود .
2-روش سد بتنی متراکم شده با غلتک R.C.D (روش ژاپنی)
معیارهای طراحی مخلوط در روش R.C.D به شرح زیر است:
الف- مقدار سیمان باید تا جای ممکن کم در نظر گرفته شود تا جايیكه با مشخصه‌های مقاومتي بتن مورد ساخت سازگار باشد و مقداری خاکستر بادی نيز به عنوان ماده افزودنی مصرف شود تا بدین وسیله گرمای هیدراسیون و نیازهای آب مخلوط کاهش یابد .
ب- لازم است نسبت سنگدانه‌های ريز به سنگدانه‌های درشت بیش از نسبت در نظر گرفته شده برای بتن حجیم معمولی منظور شود تا جدا شدن دانه‌ها کاهش یافته وتسهیلاتی در عمل تراکم با غلتک‌های ارتعاشی فراهم آورد .
3-روش کم سیمان ( روش آمریکائی )
این روش مبتنی بر تجارب حاصله در هفت پروژه بتن غلتکی می‌باشد . این روش از دستورالعمل ACI شماره3-211 تحت عنوان روش استاندارد برای انتخاب نسبت‌های اختلاط در بتن بدون اسلامپ پیروی می‌کند . این روش تعیین نسبت‌های اختلاط، می‌تواند برای دامنه وسیعی از مصالح و مشخصات پروژه مورد استفاده قرار گیرد.