شاتکریت را می توان به عنوان بتن یا ملاتی که از طریق شیلنگهای لاستیکی حمل شده و با استفاده از هوای فشرده با سرعت زیاد به سطح مورد نظر پاشیده می شود، تعریف کرد.
اولین کاربرد شاتکریت به سال ۱۹۰۹ میلادی بر می گردد که در آن زمان تحت عنوان گونیت نامیده می شد و به کمک دستگاهی موسوم به تفنگ سیمان به کار می رفت.
در سال ۱۹۱۴ برای اولین بار شاتکریت در یک معدن آزمایشی در ایالات متحده آمریکا مورد استفاده قرار گرفت . پس از آن این سیستم برای پوشش سطوح سنگها و حفاظت آنها در برابر هوازدگی و گاه نیز به عنوان سیستم نگهداری موقتی به کار رفت . از آنجا که شاتکریت به صورت ورقه هایی از سنگ زیرین جدا می شد ، لذا به عنوان یک سیستم نگهداری اصلی چندان مورد توجه واقع نشد. از جمله امتیازات شاتکریت آن است که سطوح ناهموار حفریات زیرزمینی را می پو شانند و به شکل یک سطح نسبتا صاف در می آورد. البته شاتکریت همراه با پیچ سنگ ، به عنوان سیستم نگهداری بسیاری از تونلها به کار رفته است.
در سالهای اخیر کاربرد شاتکریت در معادن زیرزمینی ، نگهداری حفریات دائمی از قبیل جاده های مورب ، راهروهای اصلی حمل و نقل ، ایستگاههای چاه و حجره های زیرزمینی سنگ شکن است . بازسازی پیچ سنگها و توری های متداول در سیستم نگهداری ممکن است مشکل ساز و گران باشد. تعداد حفریات زیرزمینی که بلافاصله بعد از حفاری شاتکریت می شوند روبه فزونی است. مسلح ساختن شاتکریت با الیاف فولادی یکی از مهمترین عوامل در گسترش کاربرد شاتکریت است زیرا کار طاقت فرسای نصب توری را کاهش می دهد.
آزمایشات و تجربیات اخیر نشان داده است که شاتکریت در شرایط ترکش سنگ ملایم بسیار موثر است . اگر چه نتایج این مطالعات برای نتیجه گیری قطعی در این زمینه هنوز زود است ولی علائم موجود بیانگر آن است که در آینده در مورد کاربرد شاتکریت توجه جدی تری خواهد شد.
به طور کلی شاتکریت نوعی بتن مرکب از سیمان ، ماسه و خرده سنگ است که به کمک هوای فشرده اجرا خواهد شد و در اثر سرعت زیاد به صورت دینامیکی فشرده می شود .

بطور کلی شاتکریت به دو صورت مورد استفاده قرار می‌گیرد:

- شاتکریت مخلوط خشک - Dry Mix Shotcrete

- شاتکریت مخلوط تر - Wet Mix Shotcrete

شاتکریت مخلوط خشک (DMS)

دراین روش ، آب مورد نیاز شاتکریت در مرحله آخر و در حین خروج مواد از سرنازل به آن اضافه می‌شود .از این روش برای کارهای تعمیراتی و روکش به ضخامت کمتر از 10 سانتیمتر استفاده می‌شود . از آنجاییکه در این روش از مصالح سنگی درشت دانه استفاده نمی‌شود ، لذا بتن به دست آمده دارای مقاومت مکانیکی بالایی نمی باشد. معایب شاتکریت مخلوط خشک به شرح زیر است :

- به علت نرسیدن آب به همه دانه‌ها ، ممکن است بعضی قسمتها هیدراته نشده باقی بمانند.

- گرد و غبار ناشی از پراکنده شدن دانه سیمان در محل کارگاه زیاد است .

- بدلیل نچسبیدن ملات (بدلیل هیدراته نشدن) بخش عمده ای از آن به هدر می رود .

شاتکریت مخلوط تر (WMS)

در این روش ، بتن آماده به داخل پمپ شاتکریت ریخته شده و پس از انتقال توسط لوله ، به سطح کار پاشیده می‌شود. از مخلوط تر ، در مکانهائی که مقاومت فشاری بالایی مد نظر است، استفاده می‌شود . در این روش امکان اجرای دیوار بتنی با ضخامت 50 سانتیمتر و سقف به ضخامت 20 سانتیمتر در یک مرحله امکان پذیر است .

مزایای شاتکریت مخلوط تر (WMS) به شرح زیر است :

- بطور معمول ، نیاز به قالب بندی ندارد و بدین ترتیب هزینه‌های قالب بندی و تجهیزات نیروی انسانی و زمان انجام عملیات بطور قابل ملاحظه ای کاهش می یابد . عدم استفاده از قالب سبب می‌شود که کارگر بتواند فضای کار را دیده و بتن را به شکل مناسبی بین میلگردها جای دهد .

- امکان اجرای سازه‌های بتنی با اشکال منحنی ، مدور و غیر منظم (مثل استخر و آبگیر) - امکان تثبیت کوه‌ها و صخره‌ها با پوشاندن آنها با یک شبکه مش و پاشیدن بتن روی آنها

- روکش کردن پایه پلها و لاینینگ تونل‌ها

- افزایش ضخامت لوله‌های بتنی در محیطهای خورنده و خطرناک در مقابل آتش

- مقاومت مکانیکی بهتر نسبت به شاتکریت مخلوط خشک

- چسبندگی بهتر بین بتن و میلگرد

- کاهش نفوذ پزیری و آب بندی مناسب

یکی از کاربردهای وسیع WMS که نیاز به تخصص زیاد ندارد، احداث استخر و آبگیر است . در این حالت ، به علت فشار بالای هوا، آب بندی به خوبی انجام شده و نفوذ پذیری بسیار کم می شود .

از کاربردهای دیگر WMS در تعمیرات سدها است . از این نوع شاتکریت می توان در اجرای سرریزها ، لاینینگ تونلهای انحراف ، روکش کردن بدنه سد (بمنظور تقویت سازه‌ای) و تثبیت دیوارهای حایل و کوه‌های اطراف سد استفاده کرد . 

اتکریت چیست و چه مزایایی دارد؟

شاتکریت (Shotcrete) عبارت است از ملات (شامل ماسه و سیمان) و یا بتنی که با فشار هوا و سرعت بالا به سطوح مختلف ناهموار پاشیده می‌شود و جهت پوشاندن شیارهای دیوار یا ساختمان و مقاوم سازی دیوارهای بتنی همانند سد و تونل و ساختمانها در مقابله با زلزله و خوردگی حوادث طبیعی به کار برده می‌شود . مزیت استفاده از دستگاههای شاتکریت ترپاش پیستونی

1- پرت کم مصالح تا 5%

2- سرعت بالای اجرای شاتکریت تا روزانه به متراژ حداقل 250 متر

3- عدم جابجایی دستگاه و مصالح برای ساختمانهای تا 10 طبقه

4- پیوستگی ملات در حین شاتکریت

5- قابلیت شات ملات تا دانه بندی 06

6- انتقال ملات برای پر کردن شکاف و سقف

7- قابلت تزریق دوغاب و گروت

8- توانایی شات در یک مرحله به ضخامت 7 سانتیمتر

9- شات مواد پلیمری

تعریف شاتکریت اجرای ملات یا بتن ، با فشار هوای با سرعت بالا بر روی سطح مشخص می باشد ( موسسه بتن آمریکا ، 1990). دو نوع اصلی شاتکریت ، شامل شاتکریت مخلوط تر و شاتکریت مخلوط خشک می باشد. در شاتکریت با مخلوط خشک، سیمان خشک ، ماسه ، شن و در صورت استفاده ، مقدار  آب کافی برای کاهش گرد و غبار قبل از اختلاط، وجود دارد. این مخلوط سپس با فشار از طریق لوله به نازل هوای فشرده انتقال می یابد. در نازل،  آب کافی برای هیدراسیون سیمان به جریان در حال حرکت اضافه می شود. در شکل 44 ، نازل و رینگ ( حلقه) آب یک نازل مخلوط شاتکریت خشک نشان داده شده است. برای مخلوط شاتکریت تر، سیمان ، ماسه ، شن و آب به روش معمول در ابتدا مخلوط شده ( شکل 45)، و سپس مخلوط بدست آمده به نازلی که بتن شاتکریت مرطوب را با فشار هوا بر روی سطح مورد نطر حرکت می دهد، پمپ می گردد. دو نوع شاتکریت محصول اختلاط متفاوت آب ترکیبی و تفاوت در خصوصیات برنامه ها به علت روشهای اختلاط متفاومت و مجزا می باشد. از معایب شاتکریب مخلوط خشک ،تولید بالای گرد و خاک و تلفات ریزشی متفاوت از حدود 15 تا 50 درصدی ، می باشد.آب مخلوط شاتکریت تر باید به اندازه ای باشد که اجازه پمپاژ به وسیله لوله انقال وجود داشته باشد. برای مخلوط شاتکریت تر ،  ممکن است مشکلاتی مانند ترک خوردگی ناشی از آب زیاد و یا انقباض ناشی از خشک شدگی تجربه شود. از حدود سال 1960 ، پیشرفت در توسعه افزودنی های بتن کاهنده شدید آب ، تسهیل کننده های پمپاژ ، و تجهیزات پمپاژ بتن تا حدود زیادی مشکلات را کاهش داد و در حال حاضر در بیشتر تعمیرات سازه ها از مخلوط شاتکریت تر استفاده می شود.

مواد با ترکیبات متنوعی برای شاتکریت وجود دارد که می تواند به راحتی جا داده شده و با موفقیت برای انواع برنامه های اجرایی تعمیر مورد استفاده قرار گیرد. در بسیاری از برنامه های اجرایی تعمیر با استفاده از شاتکریت قالب بندی ضرورتی ندارد. شاتکریت برای تعمیر کانالها ، دیوار و کف سریزها ، سطح سدها ، دیواره تونلها ، تونل و پلهای بزرگ راه ها ، دیواره صخره های طبیعی و دامنه های خاکی در حال آسیب و فرسایش ، و افزایش ضخامت و تقویت سازه های بتنی موجود ، مورد استفاده قرار می گیرد. به شرط وجود مواد ، تجهیزات و روش به کارگیری مناسب ، تعمیرات با شاتکریت می تواند سریع و اقتصادی باشد. این سهولت ظاهری کاربرد نباید این باور را ایجاد کند که شاتکریت روشی ساده برای تعمیر و یا می تواند به صورت اتفاقی و نادرست بدون بروز مشکل اجرا شود.

دو پاراگراف زیر شامل هشدارهای تشریح کننده ای از این روشها می باشد:

صرف نظر از مزیت های قابل توجه روش شاتکریت و امکان به پاین رساندن کار با بالاترین کیفیت ، متاسفانه در گذشته تعدادی کارهای ضعیف و گاهی اوقات غیرقابل قبول انجام گرفته که باعث شده بسیاری از طراحان و سازنده های حرفه ای در استفاده از آن مردد باشند. همانطور که همه روشهای ساخت ، عدم به کارگیری روشهای مناسب باعث نامرغوب شدن کار می شود ، در مورد شاتکریت این امر شدیدتر بوده و نیاز به حذف و جایگزینی کامل می باشد.

نواقص در روش شاتکریت به چهار دسته تقسیم می شود : شکست در اتصال به بستر دریافت کننده ، لایه لایه شدگی در درزها و سطوح در برنامه های اجرایی لایه به لایه ، پر کردن ناقص پشت آرماتور با مواد ، جایگزینی مجدد موارد ریخته شده یا مواد نامرغوب ( وارنر ، 1995).

 هر یک از موارد نواقص مذکور در پروژه های تعمیراتی بازسازی اتفاق افتاده است. شاید مهمترین تفاوت شاتکریت در مقایسه با سایر روشهای ترمیمی استاندارد این باشد که در صورت عدم امکان به کارگیری پرسنل و نیروهای متخصص و مجرب باید به سراغ روش دیگری رفت. کیفیت شاتکریت کاملا مرتبط است با مهارت و تجربه فردی که با نازل کار می کند. از مشخصات احیا و بازسازی به کارگیری فردی دارای گواهی نامه رسمی برای تعمیرات به روش شاتکریت برای کار با نازل شاتکریت می باشد. بدست آوردن تجربه و مهارت مورد نیاز باید از طریق اخذ گواهینامه اشتغال به کار ترمیم قبل از ورود و به کارگیری نازل کار صورت گیرد.

الف- آماده سازی : بتن ترمیمی با شاتکریت باید به روش مشابه آماده سازی ترمیم با بتن مندرج در بخش 29 (الف ) ، آماده سازی شود. با این حال تجربه نشان داده که آماده سازی سطح برای ترمیم بوسیله شاتکریت تر حساستر از ترمیم با بتن می باشد. در تعمیرات با شاتکریت لازم است که سطح مورد نظر برای شاتکریت با چسبندگی، تمیز و بدون بتن های ضعیف باشد.

ب- مواد : سیمان مصرفی در شاتکریت باید مشابه الزامات سیمان مصرفی در بتن ترمیم مندرج در بند ب بخش 29 باشد. در صورتی که بتن در معرض سولفات ها باشد باید از سیمان تیپ 5 استفاده شود. البته معمولا سیمان تیپ 1 و 2 با قلیایی پایین کفایت می کند. آب ، ماسه و شن مصرفی در بتن شاتکریت باید مطابق الزامات مورد نیاز برای بتن ترمیم باشد به جز حداکثر اندازه سنگدانه که نباید بیش از 8/3  اینچ باشد.

مواد افزودنی بتن باید براساس الزاماتC494 - ASTM در خصوص افزودنی های شیمیایی بتن باشد. معمولا استفاده از افزودنی هوازا برای شاتکریت خشک ممکن نیست. عدم استفاده از هوازا ممکن است موجب مقاومت کمتر مخلوط شاتکریت خشک در برابر فرآیند انجماد و ذوب شود.مخلوط شاتکریت تر باید به تناسب حاوی 6 تا 8 درصد حباب هوا باشد.

 گاهی اوقات استفاده از افزودنی زودگیر در بتن شاتکریت برای گیرش و کسب مقاومت سریع مطلوب است. برای مدتی طولانی از زودگیر های کلرید کلسیم استفاده می شد اما اکنون زودگیرهای فاقد کلر زیادی در بازار وجود دارد ولی هنوز به غلط از کلرید کلسیم  استفاده می شود.  استفاده از زودگیر کلرید کلسیم بخصوص در شاتکریت با آرماتور تقویتی یا الیاف فولادی توصیه نمی شود.

از اوایل سال 1970 الیاف فولادی در شاتکریت مورد استفاده قرار گرفت، که مشخصات این الیاف فولادی تقویت کننده  در بخش پیوست موجود می باشد. گزارشی از شاتکریت تقویت شده با الیاف فولادی توسط موسسه بتن آمریکا ( موسسه بتن امریکا ، 1994) منتشر شده است . در صورتی که استفاده از این الیاف برای شاتکریت در دست بررسی می باشد میتوان از این گزارش کمک گرفت. باید اذعان داشت که استفاده از الیاف فولادی در شاتکریت تر دشوار بوده و نیازمند بهره گیری از یک نازل کار با تخربه زیاد می باشد.

ج- روش اجرا : بحث در خصوص جزئیات تکنولوژی و تکنیک های روش شاتکریت فراتر از محدود این کتاب است. موسسه بتن امریکا یک دستورالعمل برای مشخصات مواد ، نسبت اختلاط و کابرد شاتکریت منتشر شده است ( موسسه بتن امریکا ، 1966:1977). این دستورالعمل قبل از اقدام به شاتکریت باید مورد مطالعه قرار بگیرد.

د- عمل آوری : اگر دست یابی به مقاومت ، دوام و عمر طولاتی شاتکریت مورد نظر می باشد، می بایست عمل آوری به نحو مناسبی صورت گیرد. برابر مشخصات مندرج در بخش پیوست این کتاب، استفاده از آب و مواد کیورینگ برای عمل آوری جایز می باشد. مهم است که آوری با آب یا مواد کیورینگ قبل از تبخیر و از دست دادن آب شاتکریت شروع شود علی الخصوص زمانی که دمای محیط بالا ، رطوبت کم و یا باد شدید می وزد. ارتقا مقاومت چسبندگی با  ادامه عمل آوری به مدت حداکثر یک ماه به دست می آید.

5

-3- نکات اجرای شاتکریت بتن

عمومی –  شاتکریت به معنای اجرای پاششی مستقیم بتن و یا ملات بر روی سطح می باشد. شاتکریت متشکل از آب، مواد سیمانی، ماسه، شن، الیاف فلزی ( در صورت لزوم ) و افزودنی ها می باشد و به یکی از دو روش فرآیندی تر و یا خشک اجرا می گردد.

در سیستم شاتکریت خشک ، ابتدا مواد خامد با هم به طور کامل مخلوط شده ، سپس مواد به درون یک گان مکانیکی وارد می شود ، پس از آن مواد با فشار هوا از یک لوله خرطومی به نازل مخصوص منتقل شده و در آنجا با آب و افزودنی های لازم مخلوط می شوند و بعد از آن مخلوط با سرعت بالا از نازل بر روی سطح  دریافت کننده شاتکریت پاشیده می شود.

در سیستم شاتکریت تر ، همه اجرا مخلوط به جزء افزودنی زودگیر ( در صورت استفاده ) با هم  ترکیب شده و مخلوط به درون تجهیزات پاشش تغذیه می گردد، مخلوط با استفاده از جریان مثبت و یا هوای فشرده به نازل منتقل شده، سپس مخلوط از دهانه نازل با فشار بالا بر روی سطح دریافت کننده شاتکریت پاشش می گردد.

تجهیزات مورد استفاده ی پیمانکار برای اختلاط و اجرای شاتکریت باید قابلیت حمل با دست و شاتکریت سنگدانه های درشت با حداکثر اندازه تعیین شده را دارا باشد. کلیه تجهیزات به کار گرفته شده از جمله میکسر، لوله های خرطومی، نازل ها ، فشارسنج های هوا و آب و نیز واشرها، باید پاکیزه نگهداری شده و مورد تایید ناظر پیمانکار باشد.

b- ارائه ها

پیمانکار باید روش اجرایی مناسب برای اجرای شاتکریت شامل تجزیه و تحلیل خطرات احتمالی در کل مراحل را برای تایید ارائه نماید. روش اجرایی مذکور باید شامل مسائلی از جمله کنترل های مهندسی، لباس های محافظتی، عینک و تجهیزات محافظ چشم، لوازم و ماسک محافظ سیستم تنفسی، و در صورت لزوم نمونه برداری از هوا، برای چک و کنترل  نمودن موثر و مناسب بودن برنامه ی کنترلی باشد.

پیمانکار باید برای کنترل عملیات انجام گرفته  از شات های اجرا شده نمونه برداری کند. پیمانکار باید از بتن تازه و بتن سخت شده در محل هایی که مهندس ناظر مشخص می کند نمونه برداری کند.

c- تضمین کیفیت

تضمین کیفیت باید مطابق با بخش 4-1  و این دستورالعمل انجام گیرد. کارفرما همه قسمت های شاتکریت سخت شده و تازه را آزمایش می کند. پیمانکار باید از همه محل های مشخص شده توسط کارفرما نمونه گیر کند. مقاومت فشاری شاتکریت از طریق آزمایش سه عدد نمونه مغزه گیری 3 اینچ یا نمونه مکعبی 3 در 3  اینچ تعیین می شود. متوسط مقاومت فشاری نمونه های یک فرآیند شاتکریت نباید کمتر از مقادیر زیر باشد:

(1) چهارهزار پوند در اینچ مربع برای سن 28 روزه

(2) ششصد پوند در اینچ مربع برای سن 8 ساعت. این مقاومت از طریق اخذ نمونه مکعبی 3 اینچی از بتن شاتکریت اجرا شده  بدست می آید.

نظارت های لازم از سوی مهندس ناظر باید اعمال شود تا بتن شاتکریت انجامی دارای دوام ، مقاومت و چگالی بالا و نفوذ پذیری پایین باشد. مقاومت بتن شاتکریت زمانی مناسب محسوب می گردد که هشتاد درصد از نمونه های اخذ شده دارای مقاومتی برابر یا بیش از ضوابط مقاومتی ذکر