قالب های بتنی از نوع پارچه ای

قالب های بتنی از نوع پارچه ای

قالب‌های پارچه‌ای

بتن از زمان اختراع، توسط قالب‌های صلب شکل داده می‌شد. قالب‌های چوبی و فلزی در اواسط سده ۱۸۰۰ استفاده شد و بعد از آن واژه قالب‌های سازه‌ای(Structural Form) به قالب‌های مستطیلی و منشوری اطلاق گردید.
به خاطر محدود بودن اشکال و طرح‌هایی که با استفاده از قالب‌های سنتی می‌توان ایجاد نمود در واقع قالب‌ها بر روی شکل سازه اثر می‌گذارند که باعث استفاده بیشتر مصالح و در نتیجه افزایش بار مرده در سازه می‌شود. اما با کاربرد غشاء‌های پارچه‌ای انعطاف‌پذیر می‌توانیم به آن امکان تغییر شکل زیر بار بتن موجود در آن را بدهیم می توانیم مقاطع متغیر بهینه بدست آوریم و رسیدن به مقاطع منحنی شکل به سادگی امکان‌پذیر می‌شود.
قالب‌های پارچه‌ای از اواسط دهه ۱۹۶۰ با کاربرد ژئوتکستایل‌ها برای شکل دادن به بتن در روی زمین و زیر آب استفاده شد. قالب‌های پارچه‌ای علاوه بر ارزانی امکان استفاده مجدد را هم در کارهای پیش ساخته و هم کارهای در جا فراهم می‌آورد. این روش در پی، دیوار، ستون، سرستون، دال و تیر استفاده شده است.
با استفاده از قالب‌های پارچه‌ای با ترکیب انعطاف‌پذیری قالب‌ها و خاصیت خمیری بتن به مزیت‌های زیادی دست پیدا می‌کنیم:
۱- استفاده از قالب ارزان قیمت، سبک وزن و در دسترس در سطح جهان بجای چوب و فولاد که به طور عام پیدا کردن آن سخت است و از نظر اقتصادی گران‌قیمت می باشد.
۲- ایجاد سطح صیقلی در بتن تمام شده
۳- ایجاد سطحی مقاوم‌تر و با نفوذ پذیری کمتر
۴- ایجاد اشکال هندسی پیچیده‌تر و به راحتی شکل پذیر بر مبنای کشش پارچه
که در ادامه به شرح مختصر هر یک از موارد بالا می‌پردازیم.
استفاده از قالب ارزان قیمت و سبک وزن
شکل دادن به یک ماده سیال مانند بتن در شکل‌های مستطیلی کار دشواری است. جلوگیری از تغییر شکل این قالب‌ها تحت نیروی فشاری بتن مهم‌ترین مسأله این قالب‌ها است. به عنوان مثال قالب بندی بتن یک ستون را در نظر بگیرید. با جایگزین کردن قالب صلب با پارچه‌های نازک که تنها تحت کشش عمل می‌کنند مصالح لازم جهت قالب‌بندی به میزان قابل توجهی کاهش پیدا می‌کنند. تنها تکیه گاه خارجی این قالب‌ها، داربست جهت نگه داشتن بالای قالب در محل خود است.
به طور متوسط قالب پارچه‌ای لازم برای اجرای یک ستون متعارف وزنی حدود ۲ کیلوگرم دارد. این سبکی بیش از حد قالب ها دارای مزیت‌های بسیار ارزشمندی است. صرفه جویی در هزینه مصالح قالب بندی، انبار کردن و جابجایی قالب‌ها از جمله این موارد می‌باشند. این قالب‌ها به اندازه‌ای سبک و کم حجم هستند که هزینه حمل آن‌ها از هر نقطه جهان به نقطه دیگر بسیار اندک است.
پارچه‌های پلی‌الیفین دارای کاربردهای زیادی در سیستم قالب‌بندی می باشند بسیار ارزان و در سراسر جهان در دسترس است. در آمریکای شمالی یک متر مربع این پارچه‌ها کمتر از یک دلار قمیت دارد. بتن بر سطح این پارچه نمی‌چسبد بنابراین برای جدا کردن قالب از بتن نیاز به استفاده از مواد جدا کننده نیست. استفاده از قالب‌های پارچه‌ای نیاز به یک تکنولوژی پیچیده ندارد تنها می‌بایست پارچه‌ها را برید و در ابعاد مناسب به هم متصل کرد.
این قالب‌ها توانائی تحمل شدیدترین تکان‌ها و لرزه‌های ویبره را در بتن خیس دارند. یک پیش کشیدگی ملایم در جهت قائم پایداری لازم را در برابر حرکت‌های جانبی تأمین می‌کند.
قالب‌های انعطاف‌پذیر دارای یک نقطه ضعف اساسی هستند. به خاطر صلبیت نداشتن تا زمانی که بتن مقاومت لازم را برای مقابله با بارهای جانبی کسب نکرده است سیستم قالب بندی نباید دستکاری و یا تکان داده شود زیرا این کار موجب ترک خوردن بتن می‌شود. در اطراف اعضای تازه بتن ریزی شده باید موانعی گذاشته شود تا کسی به آن نزدیک نشود.
۲ و ۳ ایجاد سطح صیقلی و مقاوم با نفوذپذیری کم
یکی از مزیت‌های بسیار خوب قالب‌های پارچه‌ای ایجاد سطوح بتنی با چگالی بالا و کیفیت مناسب است. زمانی که از پارچه‌های نفوذ‌پذیر بدون عایق برای قالب‌بندی استفاده شود این پارچه‌ها مانند فیلتری عمل می‌کنند که حباب هوا و آب اضافی بتن را از خود خارج می‌کنند. بدین شکل سطح بتن از خمیر سیمان اشباع می‌شود همچنین خارج شدن آب اضافی سطح بتن موجب می‌شود نسبت آب به سیمان در این نواحی بیشتر شود و بتن مقاوم‌تری حاصل شود. اینکه عمق سخت شدن بتن چقدر است بستگی به نوع پارچه مصرفی دارد.
ویبره کردن و متراکم کردن بتن می تواند به صورت داخلی و خارجی انجام شود. هنگام استفاده از قالب های نفوذ پذیر با دست زدن آهسته به قالب می‌توان به یک سطح مناسب تمام شده دست پیدا کرد. این نوع ویبره کردن خارجی به خارج شدن آب اضافی از بتن کمک می‌کند. در این روش حتی بتن‌های با اسلامپ کم نیز دارای سطحی مناسب خواهند بود. ویبره خارجی برای بتن های روان با مواد افزودنی کاهش دهنده آب توصیه نمی‌شود. این نوع بتن ها می بایست بدون ویبره خارجی ریخته شوند تا از ناهمگنی سطح بتن جلوگیری شود.
سطح تمام شده بتن های ریخته شده در قالب‌های پارچه ای سطحی صاف و مناسب است و نیاز کمی برای پرداخت و صیقلی شدن دارد. بدین ترتیب در این قسمت از هزینه‌ها نیز صرفه جویی می شود.
توانایی ایجاد اشکال هندسی سازه‌ای پیچیده
همانطور که اشاره شد قالب‌های پارچه‌ای به دلیل انعطاف‌پذیری بالا توانایی تولید اقتصادی اعضای با مقطع متغیر در طول عضو را دارد. ساخت اعضای سازه‌ای با ایجاد انحنای مناسب در قالب باعث مصرف بتن تنها در قسمت‌هایی می‌شود که به آن نیاز است. کاهش مصرف بتن در این حالت می‌تواند به اندازه ۴۰ % باشد.
برای دستیابی به اعضای با مقطع متغیر دو رویکرد موجود است:
۱,۴ بتن ریزی درجا
در این روش از وزن مرده بتن تازه برای تغییر شکل های مناسب قالب جهت تولید اعضای با مقطع متغیر استفاده می‌شود. به عنوان مثال یک دال یک طرفه با تیرچه‌های زیر آن با اجازه دادن به تغییر شکل قالب تحت بار مرده بتن که بر روی یک سیستم شمع زنی استوار است، ایجاد می گردد. در این روش آرماتورهای پائین به واسطه اسپیسرها روی قالب پارچه‌ای قرار می‌گیرند. بنابراین آرماتورها نیز با تغییر شکل قالب جابجا می‌شوند و پوشش بتن نیز از پیش مشخص شده است. تکیه گاه آرماتورهای بالا نیز سیستم شمع زنی زیر قالب است.
۲,۴ اعضای با مقطع متغیر پیش‌ساخته
علاوه بر قطعات پیش ساخته با مقطع متغیر که به صورت مستقیم(وارون نشده) استفاده می‌شوند( مانند تیر بتنی نشان داده شده در شکل) نوعی دیگر از قطعات با مقطع متغیر که می‌تواند دارای کارایی بالایی باشد تولید قطعات پیش‌ساخته با قالب پارچه‌ای و وارون نمودن آن هنگام نصب است. بنابراین عضو نصب شده در فشار خالص کار می‌کند. استفاده از بتن در فشار خالص یادآور سازه‌های قوسی در زمان‌های گذشته است. در سازه‌های قوسی که کامل تحت فشار کار می‌کنند دیگر نیازی به استفاده از آرماتورهای کششی نیست.
این سازه‌ها نسبت به سازه‌های تخت که در آنها از آرماتور کششی استفاده می‌شود دارای عمر طولانی‌تری به خصوص در محیط‌های خورنده هستند. علاوه بر این حذف آرماتور در مناطقی که فولاد گران قیمت است بسیار اقتصادی است.
در کارهای مهندسی تغییر شکل خمشی و تغییر مکان به عنوان پدیده‌ای به شمار می‌رود که باید از آن پرهیز نمود. اما این منحنی تغییر شکل در واقع هوشمندی سازه را نشان می‌دهد. در واقع دیاگرام منحنی خمش که جزء ذات سازه به شمار می‌رود به شما می‌گوید که در کدام نواحی نیاز به مصالح بیشتر داریم. از نظر تاریخی، محاسبه اشکال هندسی پیچیده کار بسیار زمان‌بری بود و حتی غیر ممکن برای محاسبه. محدودیت‌های خط‌کش محاسبه موجب روی آوردن به اشکال هندسی ساده می‌شد، مخصوصاً شکل‌های مثل مستطیل که سطح آن از ضرب دو پارامتر بدست می‌آمد. جایگزینی کامپیوتر با خط‌کش محاسبه، امکان محاسبات اشکال پیچیده هندسی و سازه‌ای را در طراحی امکان پذیر نمود. همزمان با استفاده از کامپیوتر در کارهای مهندسی، توسعه پارچه‌های ارزان قیمت اما قدرت‌مند و قوی Polyolefin امکان ایجاد و تولید اشکال سازه‌ای مناسب را پدید آورد.