پوشش هاي فلزي براي محافظت

خلاصه (چكيده)

گستره كاربرد فلزات و شيوه هاي استفاده از آنها به عنوان پوشش دهي بسيار گسترده است، اما در شرايط عملي براي كيفيت نهايي محصولات خاص، گزينه هاي موجود انتخاب فلز و تكنيك پوشش دهي بسيار محدود است. به علاوه مسئله قيمت از ديگر مواردي است كه محدوديت بيشتري را ايجاد مي كند.

در اين تحقيق تكنيك هاي اعمال پوشش ها مورد بررسي قرار گرفته اند و به 6 يا 7 نوع فلز با كاربرد بيشتر و مهمتر تاكيد و يژه اي شده است.

مكانيزم محافظت پوشش هاي فلزي و آلياژي با توجه به محيط هاي كاري بررسي گرديد. مشخصات نمونه براي ضخامت و محدوديت هاي آن نيز بررسي شد همچنين خاطر نشان شده است كه پوشش هاي آلياژي احتمالا مزيت هاي قابل ملاحظه اي در پيشگيري از خوردگي و ديگر كاربردها دارند كه علاوه بر اين، نقش محافظت كنندگي برخي مزاياي كاربردي پوشش تشريح گرديده است.

طبقه بندي پوشش ها

رده بندي پوشش ها به چند طريق انجام مي گيرد، ولي اساسا در هرسيستم كامل، نوع پوششي كه به كار مي رود بايد در وهله اول مورد تحقيق و بررسي قرار گيرد. الزاما استفاده از هر فرآيندي محدوديت هايي را براي انتخاب نوع پوشش به همراه دارد.

خلاصه اي از كاربرد تكنيك ها و انواع پوشش هاي توليد شده در جدول (1) نشان داده شده است.

در اين جدول تمام روش هاي با اهميت صنعتي به استثناي برخي روش هاي شناخته شده معمولي مانند پرس كاري، حذف شده است. به طور كلي پوشش ها به چهار طبقه تقسيم شده اند اين طبقات عبارتند از:

فلزها و آلياژها

* تركيبات فلزي

* رنگ ها و پوشش هاي آلي حاوي رنگ دانه

* پوشش هاي آلي بدون رنگ دانه

جدول (1) «Coatingtechnizue»

اگر چه اين دسته بندي ممكن است تا حدودي به صورت اختياري باشد، ولي راه صحيح آن برپايه روش هاي علمي تحقيقاتي استوار است. اين روش ها همچنين مي توانند به عنوان معرف اوليه براي مهندسين به كار روند، كساني كه وظيفه اصلي آنها عملي كردن زمينه كاري ومحافظت از دستگاه هايي است كه شرايط كاري آنها معيارهاي انتخاب پوشش را تعيين مي كند. (1)

در مجموع فقط چهار روش مقتضي در زمينه پوشش هاي فلزي وجود دارد كه براي جلوگيري ازخوردگي مناسب است اين چهار روش عبارتند از:

* آبكاري الكتريكي

* غوطه وري داغ

* فلزپاشي

* روكش كاري

انتخاب فلز به عنوان پوشش به عوامل زيادي بستگي دارد، ولي عملا قيمت فلز است كه محدوديت هايي رابراي برگزيدن نوع فلز ايجاد مي كند.

نمودار شكل (2) قيمت 12 نوع فلز را به طور مقايسه اي بيان مي نمايد.

همانطور كه مشاهده مي شود، فلزات ارزان تر به عنوان زيرلايه براي ساختار فلز بيشتر مورد توجه هستند و فلزهاي گران تر صرفا براي پوشش مورد استفاده قرار مي گيرند. البته فلزاتي مانند نيكل ممكن است در هر دو حالت به كار برده شوند.

به كار بردن نوع فلز بستگي به بودجه مورد نظر ونيازهاي تكنيكي دارد. بي شك فلزي مانند طلا به دليل اقتصادي از كاربرد كمتري نسبت به فلزات ديگر برخوردار است، زيبايي، اشرافيت فوق العاده و مقاومتش در برابر كدر شدن موجب قرار دادن اين فلز در جايگاه خاصي شده است. آهن و آلياژهايش، به دليل امكان محافظت آنها به روش هاي مختلف از بيشترين مصرف برخوردار هستند.

با وجود اينكه فولاد پوشش شده با آلومينيوم مجموعه اي از خواص را ارائه مي دهد، اما زمينه كاربرد و تحقيق بسيار محدودي دارد واين امر عملا به خاطر مسائل اقتصادي است زيرا آبكاري الكتريك آلومينيوم در مقياس صنعتي قابل اجرا نيست وضخامت مناسبي از آلومينيوم روي فولاد نسبت به پوشش هاي آبكاري الكتريكي قيمت بالاتري دارد.

چكيده

صنعت بتن به علل بسيار صنعت پايداري نيست. مصرف حجم بسياري از مواد خام كرة زمين، توليد گازهاي گلخانه اي به علت استفاده از سيمان پرتلند بعنوان چسبانندة اصلي بتن و نتيجتاً افزايش دماي كرة زمين و نيز دوام كم سازه هاي بتني از جمله دلايلي هستند كه بر توليد حاصل از منابع طبيعي اثر منفي دارند.

در اين مقاله، مقصد تشريح موفقيتهاي حاصل از پروژه هاي مهم بتن در ايران، خسارتهاي ناشي از كاربرد بتن كم دوام و دلايل آن، اثرات منفي آن در توسعه، نظراتي چند در جهت افزايش دوام بتن، همچنين جانشينان احتمالي آن در اين صنعت بوده، نيز نقش پژوهش و آموزش در اين صنعت در راستاي نيل به توسعه پايدار، مورد اشاره و بررسي قرار خواهد گرفت.

واژه هاي كليدي:

بتن، توسعه پايدار، دوام بتن، محيط زيست، بتن خرده لاستيكي، بتن كفي و سبك، مصالح سنگي بتن، صفحات (3D)، پانلهاي پيش ساخته.

مقدمه:

مصالح بتني بارزترين سازه ساختماني رايج در ساخت و سازهاي ساختماني فعلي در ايران است و مهندسين ايراني موفقيتهاي بسياري در استفاده از بتن در پروژه هاي بزرگ (ساختمان بيمارستان قلب تهران، ايستگاه N2 متروي تهران، تقاطع غير همسطح قائم مشهد و ... ) بدست آورده اند. ليكن مشكلاتي نيز در رابطه با دوام بسياري از سازه هاي بتني وجود داشته است. دوام ضعيف و غير قابل كنترل و نياز به تعمير و نگهداري سازه هاي بتني، انرژي و منابع اقتصادي فراواني طلبيده و طبيعت و محيط زيست را زايل مي نمايد. همچنين مواد زايد باقيمانده، بار سنگيني براي ادامه زندگي و محل زيست مي باشد. يارانه هاي آشكار و نهان دولتي در بخش انرژي نيز مسئولان را از توجه بيشتر در جايگزيني هر نوع انرژي از جمله بتن باز داشته است.

در جهان امروز بتن به سوي جايگزيني محصولي مناسب، در دسترس و تا حد امكان مصنوعي جهت مصالح سنگي مورد استفاده در بتن سوق داده مي شود. بتن خرده لاستيكي با مزيت ارزاني عايق بودن در برابر صدا و حرارت، همچنين مواد بازيافتي اوليه و كاهش افت و ترك بتن بسيار مورد توجه است. صفحات ساندويچي (3D) نيز از ديگر گزينه هاي جانشين است كه در انسجام و تامين يكپارچگي بنا مناسب به نظر مي رسد. بتن كفي نيز با مختصات كاهش وزن و مقاومت در برابر زلزله و عايق بودن ملحوظ نظر قرار دارد.

بيان مشكل:

«بحران در چرخة حيات و افزايش جمعيت كرة زمين از اثرات پيشرفت تكنولوژي است. آلودگي بسيار در محيط زيست بر اثر روند فزاينده مصرف مواد خام موجود در طبيعت و تبديل آن به مواد مصرفي از جمله مشكلاتي است كه اغلب صنايع از جمله صعنت ساختمان داراست و اين صنعت به عنوان مصرف كننده 40% از مواد طبيعي زمين مقام اول راد ارد و بتن در نقش برترين مصالح ساختماني شاگرد اول اين كلاس است.

اين مشكل مسئله نوظهوري نيست، لاكن در كشورهاي در حال توسعه نظير ايران بجهت رشد بي رويه جمعيت و سرعت در روند صنعتي شدن، وخامت اوضاع را افزوده و چنانچه تدابير اساسي انديشيده نشود، چرخه زندگي دچار مخاطره مي شود.» (سخراني دكتر هرمز فاميلي - ارديبهشت ماه 1384 ص 9)

تعريف  توسعه پايدار:

«كميسون جهاني محيط زيست و توسعه WCED در سال 1978 توسعه پايدار را چنين تعريف نمود:

(توسعه اي كه پاسخگوي نيازهاي حاضر باشد بدون اينكه بر توانايي نسل هاي آينده براي تامين نيازهاي خود تاثير منفي داشته باشد.)

سمنيار «كره زمين» در سال 1992 در ريودوژانيرو مفهوم توسعه را بصورت زير بيان نمود:

(فعاليتهاي اقتصادي كه با چرخة حيات جهاني هم آهنگ باشد.)

تعريف Mehta در سمينار Concrete Technology for Sustainable Development (فناوري بتن در توسعه پايدار) نيز چنين است:

(تا حد امكان از نعمت هاي خوب و مواد اوليه كرة زمين بهره برداري شود و كمترين مقدار مواد زيان آور به آن بازگردانده شود.)

وي همچنين توسعه پايدار را برقراري تعادل ميان دو نياز هم ارز اجتماعي يعني تامين ساختمانهاي مورد نياز و حفظ منابع طبيعي و محيط زيست مي دانند

توسعه پايدار و فن آوري بتن:

در ايران در دو دهه اخير رشد فزاينده اي در ايجاد ساختمانهاي زيربنايي بوجود آمده است. بتن اصلي ترين مصالح بكار رفته در اين ساختار بوده است. افزايش ميزان توليد و مصرف ساليانه سيمان پرتلند (32 ميليون تن) حاكي از گسترش صعنت بتن و نقش برجسته آن در توسعه پايدار كشور مي باشد. بر اساس نظريه P.K. Mehta ايجاد توسعه پايدار در زمينه تكنولوژي بتن سه اصل اساسي را در بر مي گيرد:

1 – حفظ مواد خام توليد كنندة بتن.

2 – ارتقاء دوام سازه هاي بتني.

3 – ديد منابع جامع در پژوهش و آموزش در زمينه فناوري بتن.» (دكتر فاميلي- دانشگاه علم وصعنت تهران- بهار 84 ص 11)

حفظ منابع طبيعي براي توليد بتن:

«مواد اصلي تشكيل دهندة بتن، سنگدانه ها، سيمان و آب است. با استفاده از فناوري سازگار با محيط زيست ميتوان مقادير قابل توجهي در مصرف اين مواد طبيعي صرفه جويي نمود. در تايوان، از مواد حاصل از خرد نمودن بتن ساختمانهاي تخريبي براي ساخت بتن هاي خود تراكم با مقاومت فشاري 210 تا 350 kg/cm² استفاده شد. گزارش شده است كه سنگدانه هاي حاصل از خرد نمودن بتن داراي ويژگيهاي مشخص شده در آئين نامه (33ASTM c) مي باشد، و تفاوت بتن حاصله از اين سنگدانه ها با سنگدانه طبيعي بسيار كم است. آب بازيافت شده از كارگاههاي بتن آماده نيز به نحو مطلوب و رضايت بخش جايگزين آب تازه براي مخلوط بتن بكار رفته است. در ايران نيز بعد از جنگ تحميلي از بازيافت مصالح ساختمانهاي ويران شده براي ساخت بتن استفاده شده است، ولي رويهمرفته چندان موفقيت آميز نبود. ظاهراً فراواني و در دسترس بودن سنگدانه طبيعي در ايران اين روش را چندان مطلوب نمي نمايد، گر چه در بازيافت ديگر زباله هاي صعنتي همچون شيشه، كاغذ؛ فولاد و پلاستيك به موفقيتهايي دست يافته ايم.

در بسياري از صنايع، مواد زايدي ايجاد مي شوند كه غير قابل برگشت به توليد اصلي و صعنت مادر است، اما برخي مواد مانند پوزولانها كه در كشور بصورت انبوه وجود دارند را مي توان با هزنيه اندك بعنوان بخشي از سيمان جايگزين كرد كه اگر اين مواد بعنوان مواد خام در صنعت بتن استفاده شود، بدون شك در جهت قانون طلايي توسعه پايدار گام مهمي برداشته مي شود. در حال حاضر اين مواد بصورت بازيافت در توليد سيمانهاي آميخته در صنايع بتن و سيمان كشور متداول است. در بسياري از كشورها تا 60% اين پوزولانها در چرخة صنعت مورد استفاده قرار مي گيرد، لاكن مقدار درصد مصرفي آن در صنايع كشور ما متاسفانه پائين است، (10% درصد) كه نمي توان آنرا در جهت توسعه پايدار تلقي نمود. P.K Mehta در يك پژوهش موفقيت آميز بتني را براي عمر 1000 ساله در فنداسيون يك معبد در هاوايي طراحي نمود. در پژوهش طرح سد جگين در استان هرمزگان از سيمان آميخته با پوزولان طبيعي خاش بتن غلطكلي توليد و  استفاده مي شود كه كمك قابل توجهي به حفظ محيط زيست و منابع طبيعي كشور مي باشد. سيمان هاي جديدي مانند ژئوپليمرها و فسفات منيزيم نيز توسعه يافته اند كه از لحاظ مصرف انرژي بازده بهتري داشته و با محيط زيست سازگارند و كاربرد وسيع آنها مي تواند با اهداف توسعه پايدار همسو باشد. بر اساس تحقيقات، اين سيمانها نسبت به سيمان پرتلند خواص بهتري داشته و مقاومت اوليه بيشتري دارند. ثبات حجمي آنان عالي و دوام آن بالاتر، همچنين مقاومت بيشتر در برابر آتش دارند. روش توليد آنها نيز آسان است.

بجاست بخشي از سرمايه گذاري در صنعت سيمان به توسعه اين مهم كه از اميتاز قابل توجهي بويژه از نقطه نظر حفظ محيط زيست برخوردار است، اختصاص يابد.» (دكتر فاميلي، پائيز 1384 ص 10) 

بهبود دوام بتن در سازه هاي بتني:

«از بدو ابداع سيمان پرتلند درسال 1756 توسط Smeaton تا اواخر قرن بيستم عمده تحقيقات در بخش بتن معطوف به افزايش مقاومت و كاهش مصرف انرژي لازمه بوده، و دوام بتن كمتر مورد توجه قرار داشته است. فرض اوليه بر اين بوده استكه مخلوط سنگدانه و سيمان و آب بعنوان بتن، هر گونه شرايط محيطي و جغرافيايي را بدون نياز به تعمير و نگهداري تحمل مي نمايد، اما هزينه سنگين تعمير و بازسازي سازه هاي بتني خلاف اين امر را مسجل نمود، مثلاً در سال 1990 در بررسي پلهاي برزگراه هاي امريكا خسارت وارده بيش از 20 ميليارد دلار بوده است. اين معنا مسئله تدوام بتن را به طور جدي مورد توجه قرار داد.

خوردگي ميلگردهاي فولادي، چرخه هاي يخ زدن و آب شدن، واكنشهاي قليايي سنگدانه ها و حمله سولفاتها از عمده دلايل از هم پاشيدن سازه هاي بتني مسلح مي باشند.

Mehta در بررسي تجارب كارگاهي نشان داد كه در كليه موارد فوق نفوذپذيري و اشباع شدن با آب از پيش نيازهاي عمده براي مكانيزم مسئول در انبساط و ترك خوردن بتن مي باشد، بنابراين آب بند نمودن بتن، خط مقاوم دفاع در برابر محيط هاي مهاجم خواهد بود.

Burrows نيز دو عامل عمده ترك خوردگي بتن يعني انقباض حرارتي و جمع شدگي ناشي از خشك شدن را كه سبب ايجاد خسارات مي گردند عنوان نمود كه كمتر مورد توجه قرار مي گيرند.

امروزه سرعت ساخت و ساز موجب شده كه مخلوط هاي بتني اغلب حاوي مقادير زيادي سيمان پرتلند معمولي يا سيمان با مقاومت اوليه زياد باشند. مقاومت در برابر ترك خوردن اين بتن ها بدليل افزايش ناشي از جمع شدگي و خشك شدن، جمع شدگي حرارتي و مدول الاستيسيته از يك طرف و كاهش ضريب خزش آنها از طرف ديگر كم مي شود. معمولاً ترك خوردگي سازه اي بوسيله مصرف مقادير كافي ميلگرد فولادي كنترل مي شود اما تجربه نشان داده است كه جايگزين نمودن تعداد كمي ترك با عرض زياد با تعداد زيادي ريز ترك هاي نامريي و غير قابل سنجش راه حل مناسبي براي دوام بتن نمي باشد. تجربه ديگر نشان داده است وقتي كه ترك خوردگي و دوام از ملاحظات اساسي سازه در نظر گرفته شوند، ضمن رعايت الزامات گيرش و مقاومت در هر كار بتني مورد نظر، اقتصادي ترين راه حل جايگزيني بخشي از سيمان پرتلند در مخلوط بتن، با سرباره كوره آهن گدازي، خاكستر بادي يا ساير مواد پوزولاني، مانند پوزولانهاي طبيعي مي باشند. بتن هاي حاوي اين مواد، فصل مشترك قوي تري در منطقة تماس بين خمير سيمان و سنگدانه هاي درشت دارند. نيز استعداد كمتري براي ايجاد ريزتركها داشته و بدليل آنكه در مرحلة بهره برداري مدت طولاني آب بند باقي مي مانند دوام آنها بهبود مي يابد.» (دكتر فاميلي، ارديبهشت 1384 ص 12)

دلايل كمي دوام بتن در ايران:

«مطالعات در برآورد و تخمين خسارات ناشي از كم دوامي بتن در ايران نامحسوس، لاكن كم دوامي بتن در بخشهاي مختلف محسوس است. در بخش مسكن كه سيمان و بتن مصالح اصلي آن را تشكيل مي دهند عمر ساختمانها كمتر از 40 سال برآورد شده است. در حاشيه جنوبي كشور و سازه هاي فراساحلي در خليج فارس و درياي عمان بعضاً خسارت شديد ايجاد شده در سازه هاي بتني به حدي است كه قبل از شروع بهره برداري نياز به تعمير و گاهي نياز به تخريب و بازسازي وجود دارد كه همگي نشانگر عدم هماهنگي در جهت توسعه پايدار است. عمده دلايل كم دوامي بتن و خرابيهاي ايجاد شده، ناشي از عوامل زير است:

1 – عدم سازگاري مصالح انتخاب شده براي بتن با شرايط محيطي نقاط مختلف كشور: مثلاً سيمان پرتلند نوع 5 كه براي مناطق جنوبي كشور مورد استفاده قرار مي گرفت بدليل حمله توام سولفات و كلريدها در بتن مناسب نمي باشد.

2 – عوامل اجرايي ضعيف و كم تجربه: در سطوح مختلف توليد و كاربرد بتن در كارگاهها، نياز به آموزش و بازآموزي كاملاً محسوس است.

3 – مشخصات فني ناقص: در استانداردها و آئين نامه هاي موجود در ايران، پذيرش بتن بر اساس مقاومت 28 روزه قرار داشته و به دوام بتن توجه نشده است.

4 – كنترل كيفيت ضعيف: در حال حاضر به نقش برجسته تضمين و كنترل كيفيت در صنعت توجه كافي نمي شود.» (دكتر فاميلي، شماره 26 ص 12)

بتن و زلزله:

«حجم بسياري از بتن مصرف شده در ساخت و ساز كشور ايران هر ساله بخاطر زلزله هاي شديد دچار خسارتهايي زياد مي شود و بتن مصرفي در اين ساختمانها از بين مي رود و اين مطلب مغاير با قانون طلايي توسعه پايدار است.

تدوين آئين نامة جامعي كه بتواند ساختمانها را در مقابل نيروهاي زلزله مقاوم نمايد از اقداماتي است كه براي جلوگيري از اين خسارتها الزامي است. در اين ميان آئين نامة 2800 از طرف مركز تحقيقات ساختمان و مسكن گامي مهم در اين زمينه به شمار مي رود. در بررسيهاي زلزله بم ساختمانهايي كه بر اساس ضوابط اين آئين نامه ساخته شده بودند، با خسارت كمتر و يا اينكه بدون خسارت گزارش شده اند. حداقل اينكه در اين ساختمانها هيچگونه خسارت جاني ديده نشد.

نمونه جالب اينكه در يكي از روستاهاي بم، فردي كه ساختمان مسكوني خود را بدون داشتن تحصيلات دانشگاهي يا مشاوره با مهندسين، تنها به تكيه بر استعداد خداداي و تجربه عيني خود از ديگر ساختمانهاي مهندس ساز طراحي و ساخته بود، با رعايت شناژهاي افقي و قائم و فاصله بين ستونها، كيفيت بتن، فاصله مجاز خاموتها و استفاده از بتن سبك توانست اين ساختمان را از هرگونه آسيب ناشي از زلزله بم مصون بدارد در حاليكه ساختمانهاي اطراف آن به ويرانه اي تبديل شده بودند.» (دكتر فاميلي شماره 26 ص 12)

ديد جامع در پژوهش و آموزش تكنولوژي بتن:

«تحقيقات متداول امروزي در كشور عمدتاً بصو رت برخورد جزئي با مسائل بتن بوده است. تصور مي شود كه مي توان كليه جوانب يك سيستم پيچيده را با تجزيه نمودن آن به اجزاء كوچك و هر بار در نظر گرفتن يكي از اجزاء، كاملاً درك و كنترل نمود. نتيجه آنكه، مشخصات و آزمايشهاي دوام بتن (روشهاي آزمايش) مشخص نمي كنند كه دوام بتن به تنهايي يك خاصيت وابسته به مواد تشكيل دهندة بتن و مخلوط آن نباشند. يعني اينكه لازم است عوامل ديگري همچون شرايط محيطي، طراحي سازه و غيره نيز در نظر گرفته شوند. در برخورد جامع تر ضابطة عملكرد توسط عوامل ديگري مانند رويارويي با محيط، طراحي سازه و تكنولوژي فرآيند توليد بتن را نيز بايد در نظر داشت. براي مثال برخورد جزئي، مسئله واكنش قليايي سيليسي سنگدانه ها در آمريكا موجب رد سيمانهاي با قليايي زياد و بسياري از منابع سنگدانه هايي كه در آزمايشگاه واكنش زا تشخيص داده شدند گرديد، در حاليكه در دانمارك و ايسلند كه سيمان با قليايي كم توليد مي كنند و سنگدانه هاي واكنش زا در آنجا بوفور يافت مي شوند با يك برخورد جامع با اين مسئله توانسته اند كه با مصرف اين مواد همراه با يك ماده پوزولاني در شرايط محيطي خاص به نحو موفقيت آميزي از بتن بهره ببرند. بدين ترتيب در برخورد جامع از هدر رفتن مواد جلوگيري شده و از محصولات جانبي صنايع ديگر مانند خاكستر بادي، دودة سيليسي و سرباره كوره آهن گدازي به منظور بهبود بخشيدن دوام بتن استفاده شده است كه اين شيوه برخورد همسو با نيازهاي توسعه پايدار است.

(الف: مقدار قليايي كافي در بتن، ب: مقادير بحراني سنگدانه واكنش زا، ج: رطوبت كافي) سه عامل مهمي هستند كه بايد جهت رخداد واكنش قليايي سيليسي بصورت همزمان در بتن وجود داشته باشند تا ايجاد خسارت كنند. همچنين مشخص شد كه در شرايط مرطوب فشار ناشي از انبساط، ژل واكنش قليايي سيليسي نمي تواند در يك قطعه بتن آرمه كه به نحو صحيح طراحي شده باشد تنش هاي سازه اي مخرب ايجاد كند.

نتيجه آنكه، اگر يك سازه بتني در جريان عمر بهره برداري خود خشك باقي بماند و بنحو مناسبي طراحي و مسلح شده باشد، نيازي به مردود شناختن مواد خام با قليايي زياد براي توليد سيمان يا رد سنگدانه هاي  واكنش زا براي مصرف در بتن نمي باشد. اين نمونه اي مناسب از برخورد خوب و جامع با موضوع دوام بتن است كه در آن علاوه بر مصالح ساخت بتن، نسبت اختلاط و روشهاي اجرايي، شرايط محيطي و طراحي سازه نيز مد نظر قرار گرفته است.

حال سوال اين است كه چگونه مي توان از روش هاي جزئي نگر به نگاه جامع در صنعت بتن تغيير روش داد؟ براي اين گرايش لازم است ابتدا تحقيقات فناوري بتن به صورت جامع در آيد. در مخلوط بتن معمولاً امكان ندارد كه بتوان يك جزء را بدون تغيير دادن ساير خواص مخلوط تغيير داد و اين چيزي است كه بعضاً فراموش مي شود. بررسي كردن و تحقيقات بصورت محدود، در بهترين حالت مشكل و در بدترين حالت خطرناك است. تحقيقات فناوري بتن را نمي توان بصورت جامع تدوين نمود مگر آنكه، دگرگوني عمده اي در برنامه هاي آموزشي دانشكده هاي مهندسي عمران بوجود آيد. بحث تحول در دانشكده ها در برخورد جامع تكنولوژي بتن از عمده اقدامات ضروري است. مهندسين و تكنولوژيست ها دانشكده هاي مهندسي حال حاضر كشور به منظور چيرگي بر مسائل دوام بتن و مصرف انبوه مواد زايد صنايع براي حفظ منابع طبيعي و محيط زيست آموزش لازم را نمي بينند و به اندازه كافي با مباحث سيمان و بتن آشنا نمي شوند.

Mehta مدل ساده شده اي را در ايجاد تكنولوژي در جهت توسعه پايدار ارائه نموده است كه در زمينه تكنولوژي بتن نيز مورد توجه است و در آن رشد مساحت مربوط به توسعه پايدار در صورتي ممكن خواهد شد كه انطباق قابل ملاحظه اي بين سه دايره اي كه فقط در بخش كوچكي بر هم منطبقند،رخ دهد، كه اگر تكنولوژي با ارزش انساني و محيطي آميخته نشوند، نسل بشر به نتايج فاجعه باري دچار خواهد شد.» (دكتر هرمز فاميلي شماره 26 ص 13)

بتن خرده لاستيكي Crwmb Rubber Concrete

«چندي است تحقيق پيرامون ساخت بتن با خرده لاستيك در آمريكا و اروپا آغاز شده است و بزودي استفاده از آن بصورت پانل هاي پيش ساخته و حفاظ در كناره هاي بزرگراهها و كنار پياده روها و پوشش بامها اجرايي شده است. وزن كمتر، عايق بودن در برابر صدا و الكتريسيته، كاهش جمع شدگي و ترك بتن (shrinkage) و نيز عايق بودن در برابر حرارت از مزيات آن است كه مي تواند توجيهي بر مقاومت و باربري كمتر همچنين هزينه توليد بالاتر آن باشد. با توجه به فزوني تايرهاي مستعمل و نيز وسعت موارد استفاده از اين نوع بتن آماده در آينده، انتظار مي رود كاربري اين نوع بتن بزودي در صنعت ساختمان آغاز شود.

با انجام مطالعات در حال حاضر قابليت استفاده از بتن لاستيكي به صورت پيش ساخته ايجاد گرديده است. بدليل قيمت كمتر مواد اوليه امكان كاربرد گسترده آن فراهم شده، در حاليكه در ابتدا استفاده از آن غير معقول مي نمود.» (مهندس كربلائي كريمي، پائيز 1384 ص 40)

«با اطلاع بيشتر از تاريخچه كوتاه توليد آن، مزاياي آن نيز بيشتر نمايان خواهد شد. در اواخر سال 1990 دكتر هان زو مهندس دانشگاه آريفزونا از خرد شدن تعدادي لاستيك مستعمل كه به ناحيه فونيكس ارسال شده بود به فكر افتاد كه راهي جهت تبديل و استفاده آنها در بتن ارائه دهد. با تهيه امكانات آزمايشگاهي و شرايط آزمايش عملي كردن اين ايده آغاز شد. دو يار ديگر يعني جرج وي – و دوك كارسون نيز به او پيوستند و به تدريج تبديل به مهندسين مشاور شدند جرج وي سرپرست طراحي رو سازي بخش حمل و نقل آريزونا و دوك كارسون عضو هيئت امنا مهندسي و پژوهشي چرخ هاي لاستيكي مستعمل بود. بعدها مارك بلسر كه مديرسازه FNF بود به جمع گروه اضافه شد.

ابتدا پروژه بصورت اجراء به روش (بتن درجا) مطرح شد، اما بعداً بصورت كاربردهاي پيش ساخته قبول گرديد، چون در روش بتن درجا به خصوصيات بسياري جهت تهيه خرده لاستيك نياز است. ضمن اينكه در بتن پانلي يا پيش ساخته مقاومت در برابر تغييرات درجه حرارت مناسب تر است و نسبت به بتن معمولي ميزان انقباض و انبساط آن به نصف كاهش مي يابد. ديگر مزيت آن كاهش جمع شدگي بتن و در نتيجه كاهش ترك خوردگي ناشي از آن تا حدود محو كامل تركها ادامه دارد. اين مزايا عالي هستند، اما خصوصيات منفي مانند كاهش محسوس مقاومت نيز وجود دارد و با افزايش مقاومت به سيمان بيشتري در نسبت تركيب نياز است. كاربري فراوان و گسترده بتن خرده لاستيكي مقررات رسمي ADOT را در پي دارد و اولين كاربري آن استفاده از قطعات پيش ساخته مانند جداول كنار خيابانها است كه مي توان آنها را سبك تر، سريع تر و قابل حمل تر ساخت. پانلهاي كنار بزرگراها نيز مقاومت بسيار مناسبي در برخورد اتومبيل ها نشان داده است. ساخت لوله فاضلابها- برق- تلفن و كابل هاي زير پانلهاي پيش ساخته از روياهاي قابل دسترس انسان در آينده است. ساختمانهايي كه كف بام آنها از مصالحي با خاك رس اجرا شده در برابر يخ زدگي مقاومتي ندارند، اما چنانچه بتوان در بام ساختمانها از پانلهاي پيش ساخته استفاده كرد علاوه بر رفع مشكل فوق، به كاهش وزن و كنترل صدا نيز كمك مي شود. آزمايشها و تصاوير دوربين مادون قرمز نشان مي دهد كه بتن خرده لاستيكي داراي عملكرد بهتر از ساير پوششهاي مشابه است. خصوصاً عدم هدايت گرما در اين نوع بتن قطعه پازل گم شده اي است كه كاهش گرماي اماكن مسكوني در جزايرگرمسيري را تامين مي نمايد. شبهاتي نيز موجود است، ليكن متخصصين معتقدند بدليل مزايايي فراوان اين نوع بتن، هزينه هاي ظاهري بالا در توليد آن توجيه پذير و استفاده از آن سريعاً عمومي خواهد شد.» (مهندس كربلائي كريمي، پائيز 1384 ص 40 و 41)  

بتن سبك:  

«بتن سبك در اثر تداخل حبابهاي فراوان و بسيار ريز هوا يا گازهاي ديگر در درون آنها با استفاده از دانه هاي سبك تهيه و توليد مي شوند. بتن سبك يكي از مصالح ساختماني از جنس بتن است كه وزن مخصوص آن با اعمال روش هايي خاص كاهش يافته است. مزايايي همچون انعطاف پذيري در برابر اثرات زلزله، سهولت در حمل و نقل، نصب، همچنين عايق بودن در برابر صدا، سرما و گرما است.

وزن مخصوص بتن سبك از 400 تا 1300 KG/M³ متغير است. اين ويژگي مخارج ساختمان و ابنيه را به ميزان قابل توجهي كاهش مي دهد، زيرا:

الف: وزن ديوارها و سقفها كاهش مي يابد. ب: وزن اسكلت فلزي كم مي شود. ج: مخارج پي سازي در ساختمان تقليل مي يابد.

با توجه به موارد فوق هر چه ساختمان سبكتر باشد، نيروي وارده ناشي از زلزله بر آن كمتر خواهد بود. همچنين هزينه كمتري را براي ساخت در بر خواهد داشت. وزن مخصوص بتن سبك به روش ساخت، مقدار و انواع اجزاء متشكله آن بستگي دارد. وزن مخصوص كم بتن سبك، حاصل وجود ريز دانه هاي سبك اعم از هوا يا مواد متخلخل در ساختمان داخلي آنها است كه به روش هاي مختلف زير ساخته مي شوند:

الف: جانشين كردن دانه هاي سنگين در بتن معمولي، مواد متخلخل مانند سنگ پا، رس منبسط نشده، فوم پلي استايرن، پوكه صنعتي و ... . اين روش براي توليد بتن سبك با وزن مخصوص بيش از 1200 kg/m³ به كار مي رود. (L, W , A , C)

ب: ايجاد حبابهاي گاز طي فرايند شيميايي در درون ملات سيمان، از متداولترين مواد گاززا مي توان پودر آلومينيوم را نام برد كه در فاز سيمان همراه، با آهك توليد گاز هيدروژن مي كند. در اين روش بتن سبك با وزن مخصوص 650 kg/m³ توليد مي شود. (Gas Forming Cocrerte)

ج: ايجاد حبابهاي هوا طي يك فرآيند فيزيكي در درون ملات سيمان (Cellular- Concrete)

بتن كفي با وزن مخصوص 300-1600 kg/m³ توليد مي شود. در اين روش ابتدا در ماشين بتن ساز، ملات سيمان (آب و سيمان يا آب، ماسه دانة ريز و سيمان با نستبهاي وزني مختلف) ساخته مي شود. سپس توسط يك مادة شيميايي كف زا، كف پايداري در ماشين مخصوص كف ساز، آب و هوا توليد و به ملات افزوده مي شود و پس از اختلاط در مدت زمان كافي، بتن كفي در قالبها ريخته مي شود تا پس از سخت شدن مورد استفاده قرار گيرد. اين روش را (Per Formed foam) مي گويند كه رايج تر است، اما در يك مخلوط كننده، تمام اجزاء از جمله محلول ماده كف زا را مي توان با يك همزن دور بالا مخلوط كرد تا بتن كفي حاصل شود. اين روش را (In Situ Foam) مي گويند كه كاربرد كمتري دارد. بتن كفي در مواردي مانند ساخت تيغه، ديوار سبك، شيب بندي بامها، اجزاء ساختماني با بار كم، پركننده و عايق كاربري دارد. بعلت سبكي وزن بتن هزينه كمتري دارد و در حمل و نقل با دست قابل حمل است و بعلت وجود خلل و فرج فراوان و كاهش وزن مخصوص، عايق مناسبي در برابر صدا، گرما و سرما است. با ازدياد وزن مخصوص مقاومت آن افزايش مي يابد. مثلاً وقتي مقاومت فشاري 17 تا 35 kg/cm³باشد، مقاومت خمشي كمي بيش از 3/1 مقاومت فشاري است. و زمانيكه مقاومت فشاري 140 kg/cm³ باشد، اين نسبت حدود 7/1 خواهد بود. افت ناشي از خشك شدن و نفوذ سطحي در بتن كفي بتن غير قابل نفوذ بوده و ايجاد ترك نمي نمايد. مقاومت آن در برابر آتش و حرارت بجهت غلاف شدن فلز غير مقاوم در برابر حرارت در داخل بتن سبك با ضخامت مناسب بيشتر مي شود. همچنين در چرخة يخ زدن و ذوب شدن بعلت وجود مقادير فراوان جبابهاي هوا در درون سيمان مقاومت اين سازه هاي سبك بيشتر از بتن معمولي است.» (مهندس مسعود منصوري سال 1383 ص 588)

صفحات ساندويچي (3D):

«اين صفحات از يك لاية پلي استايرن به ضخامت حداقل 4 سانتي متر و دو شبكه ميلگرد جوش شده در دو طرف اين لايه تشكيل مي شود كه از دو طرف با دو لايه بتن پاشيدني (از نوع تر) با ضخامت حداقل 4 سانتي متر همراه شده است.

با توجه به وجود لايه هاي بتن در دو طرف لايه عايق، بكارگيري اين صفحات علاوه بر خاصيت عايق حرارتي و صوتي بودن ديوارها، باعث سبك سازي بنا نيز بوده و جدا از كاهش حجم مصالح  مصرفي، باعث كاهش جرم ساختماني نيز خواهد شد. كه نتيجتاً با ايجاد هزينه كمتر و زايده هاي كم مقدار در جهت ايجاد توسعه پايدار مفيد خواهد بود.

از مزيات غير قابل انكار در كاربرد صفحات (3D) انسجام و يكپارچكي بنا مي باشد، ليكن ساخت و ساز بناهاي مرتفع تا كنون تجربه نداشته و در صورت ساخت و ساز بيش از دو طبقه بايد با مطالعات مهندس طراح با شرايط آئين نامه معتبر باشد. انسجام و يكپارچگي در اين صفحات با اجراي اتصالات مناسب بين صفحات تامين مي گردد. توجه كافي به ضخامت محدود دو لايه بتن طرفين، اعمال دقت كافي بر لانه بندي مصالح و تامين رواني مناسب بدون كاهش مقاومت بتني و بتن پاشي يكنواخت با كمترين فضاي خالي و پوشش كافي براي شبكه ميلگرد مصرفي از ديگر ضروريات در تامين يكپارچگي بنا و انسجام آن خواهد بود.

سازه متشكل از صفحات (3D) به سازه اي اطلاق مي شود كه كليه بارهاي ثقلي و جانبي وارد بر آن توسط صفحات تحمل مي شود. از اين صفحات مي توان به عنوان تغيه هاي غير باربر الحاقي به ساير اجزاي باربر نيز طبق ضوابط مربوط به ديوارهاي جداكننده استفاده نمود.» (مهندس محمد رضواني سال 1382 ص 3)

نتيجه گيري:

ü      نبايد تامل نمود كه سوانح طبيعي بما بياموزند كه چگونه توسعه پايدار را بدست آوريم پس لازم است زندگي خود را در سطح كره زمين طوري شكل دهيم كه ضمن تامين نيازهاي فعلي خود از به خظر انداختن موجوديت نسل هاي آينده جلوگيري شود.

ü      براي رسيدن به توسعه پايدار در تمام اشكال آن منجمله در صنعت بتن كشور لازم است اقدامات جدي در زمينه هاي مختلف ذيل صورت پذيرد:

ü      در توليد سيمان پرتلند، با استفاده از مواد زايد صنايع ديگر مثل ذوب آهن و همچنين استفاده از منابع سرشار پوزولان طبيعي موجود در كشور توليد سيمانهاي آميخته و كم هزينه افزايش يابد تا نيازهاي كشور به سيمان از اين طريق تامين گردد.

ü      با توجه به استفاده گسترده بتن در صنعت ساختمان در كشور و نياز فراوان اين سازه به شن و ماسه، نيز گسترة عظيم ساخت و ساز در كشور در حال توسعه اي مثل ايران، ايجاد و توليد جايگزينهاي مناسب در اين صنعت همچون بتن هاي آميخته اي مثل خرده لاستيكي و بتن ساندويچي (3D) و ... مد نظر قرار گرفته ، تا در بازيافت مستعملات ديگر نيز كمك شاياني به حفظ منابع طبيعي و محيط زيست حاصل گردد.

ü      با توجه به عدم توازن ميان عرصه و تقاضاي مسكن و نياز مبرم به توليد انبوه مسكن در مدت زمان كمتر كاهش هزينه ساخت و جلوگيري از خسارتهاي ناشي از زلزله در بتن معمولي، توسط سبك سازي ساختمانها و كاهش مصرف سوخت به دليل عايق بودن و نيز مزيات برتر، امكان پژوهش و آموزش در سازه هاي جانبي بتن فراهم گردد تا در جهت توسعه پايدار گامي ديگر باشد.

ü      در آئين نامه نامه ها و استانداردهاي بتن كشور تجديد نظر شود و به جاي ديد مقاومت بتن كه در حال حاضر مطرح است ديد عملكرد و دوام بتن مد نظر گرفته شود.

ü      در برنامه هاي آموزشي دانشكده عمران براي مهندسين اجرايي تجديد نظر كلي به عمل آيد و آموزش دروس مصالح و تكنولوژي بتن به صورت دروس الزامي در حد آشنايي كافي با خواص و كاربرد سيمان و بتن قرار گيرد.

ü      آموزش در سطوح مختلف براي دست اندركاران صنعت بتن از كارگر ساختماني تا بازآموزي مديران ارشد كارگاهي بنحو شايسته اي از تضييع و هدر رفتن مصالح و انرژي جلوگيري مي نمايد.

ü      بازباقت مصالح حاصل از بتن هاي تخريب شده و آب پسماند در صنعت بتن مي تواند به حفظ منابع طبيعي و محيط زيست كمك نمايد.

ü      تجديد نظر كلي در برنامه پژوهشي در دانشكده هاي عمران و مراكز تحقيقاتي در جايگزيني ديد جامع به جاي ديد جزءنگر به دوام بتن و توسعه پايدار كمك خواهد كرد.

ü      آموزش در زمينة استفاده و كاربرد آئين نامه هاي ساختماني و بويژه آئين نامه 2800 در جلوگيري از خسارتهاي سوانح طبيعي مانند زلزله و از بين رفتن جان و مال  ساكنين شهرها و روستاها و بهره گيري بيشتر از منابع موجود كمك خواهد كرد.

منابع:

1 – فصنامه هاي انجمن بتن در ايران به نقل از انتشارات انجمن بتن ايران- دكتر هرمز فاميلي- بهار و پائيز 84

1 – P. K . Mehta, (concrete technology for Sustianable Development)

2 – J . Davidorits , (Jurnal of Materials Education)

3 – Swamy . R. N , "Alkali- Aggregate Reaction"

4 – J. Davidorits, "High Alkali Cement for 21 st Century Concretes"

5 – Qin Weizu , "What Role Could Conctete technology play for sustainability in China"

6 – Mehta . P . K . "Advanced cements in Conerete Technology"

2 – مجموعه مقالات در اولين همايش ملي نظام مهندس ساختمان و ضرورتها سازمان بسيحج مهندسين- انتشارات بلندآسمان- چاپ اول بهار 1383

3 – مقالات و مهندس محمد كربلائي كريمي- فصلنامه انجمن بتن ايران – خردا 84

4 – مجموعه معيارهاي فني براي نظام صفحات (3D) به قلم مهندس رضواني از انتشارات دبيرخانه نظام مهندسي مهندسان ايران- سال 82

5 – ماهنامه عمران و معماري، شماره هفتم سال دوم ارديبهشت و خرداد 84- از انتشارات عمران و معماري ايران.

فصل اول:

 انواع سد

1 - تعريف سد

هر مانعي كه در مسير جريان آب قرار گيرد و باعث شود تا ارتفاع آب در بالادست آن افزايش يافته، مقداري آب ذخيره گردد، سد ناميده مي شود و به عبارتي ديگر «سد» عبارتست از سازه اي كه در عرض رودخانه جهت ذخيره و افزايش ارتفاع آب ساخته مي شود.

 2 – هدف از ساخت سد

در يك تقسيم بندي هدف از ساخت سد را يك يا چند مورد از موارد زير تشكيل مي دهد.

الف – كشاورزي (تامين آب مورد نياز كشاورزي، احياء اراضي موات و نميه موات)

ب – تامين آب شرب و بهداشتي

ج – مصارف صنعتي و رفع نيازهاي جريان مربوط

د – كنترل سيلاب و تنظيم جريان رودخانه ها و سيلاب ها

ك – نيروگاه هاي برق آبي

ل – افزايش ارتفاع جهت انحراف آب

م – كشتيراني و حمل و نقل

و – حفظ محيط زيست حيوانات وحشي

3 – انواع سدها بر اساس نوع مصالح بدنه

الف – سدهاي خاكي: كه از خاك ساخته شده اند.

ب – سدهاي سنگي (سنگريزه اي): كه مصالح تشكيل دهندة بدنة آن ها، سنگ هاي درست دانه هستند.

پ – سدهاي بتني: در اين نوع، بدنه سد از بتن و يا بتن مسلح ساخته شده است.

ت – سدهايي با مصلاح بنايي: كه از مصالح بنايي نظير سنگ و ملات ماسه سيمان و گاه روية بتني براي ساخت سد استفاده مي شود.

ث – سدهاي الواري (چوبي) و فولادي: كه به ندرت و براي استفاده هاي محدود و با استفاده از مصالح چوب و يا فولاد ساخته مي شوند.

ج – سدهاي لاستيكي: سدهاي با ارتفاع كم (تا حدود 6 متر) هستند كه اخيراً و به صورت محدود مورد استفاده قرار گرفته اند. سد لاستيكي از ورقه لاستيكي با مقاومت كششي بالا ساخته شده كه با دميده شدن هوا و يا وارد كردن آب به داخل آن متورم شده و به صورت مانعي جلو آب قرار مي گيرد و هر گاه سيال مذكور از داخل دو لايه لاستيكي خارج گردد، و به صورت يك كفپوش در بستر رودخانه قرار مي گيرد.

3 – انواع سدها بر اساس رختارسازه اي

الف – سدهاي خاكي: كه مقاومت برشي خاك، ايستايي آن را در مقابل نيروهاي وارده تامين مي نمايد. عموماً براي جلوگيري از نشست آب از هسته هاي غير قابل نفوذ يا نيمه پذير نظير هسته هاي رسي در داخل بدنه سد استفاده مي كنند.

ب – سدهاي سنگريزه اي: كه مشابه سدهاي خاكي است. با اين تفاوت كه ابعاد دانه ها به مراتب درشت تر و به صورت سنگ مي باشد.

پ – سدهاي وزني: كه وزن بدنه سد تعادل آن را در مقابل مجموعه نيروهاي واده حفظ مي نمايد.

ت – سدهاي پايه داره: كه بارهاي وارده بر سد توسط يك پوست به پايه ها و از آنجا به پي و زمين منتقل مي گردد.

ث – سدهاي قوسي: كه نيروهاي وارده بر سد توسط يك بدنه انحناء دار به فونداسيون و سپس به سنگ زمين (كف و جناحين) منتقل مي گردد.

ج – سدهاي فولادي: كه از يك قالب فولادي و يك صفحة فولادي روي وجه بالادست آن تشكيل شده است. اين نوع سدها مي توانند در شكل هاي گوناگون سازه اي ساخته شوند.

ج – سدهاي چوبي (الواري): كه نظير سدهاي فولادي از يك قالب چوبي و يك صفحة ساخته شده اند از الوار تشكيل شده اند براي انتقال نيروهاي وارده بر سد به زمين از سيستم هاي مختلف مي تواند استفاده گردد.

 4 – انواع سدهاي بتني

آن چه سدهاي بتني را بيشتر از ساير موارد از يكديگر متمايز مي سازد، تقسيم بندي بر اساس نوع طراحي و رفتار سازه اي آنهاست كه ذيلاً به آن پرداخته مي شود

الف – سدهاي بتني و وزني

اين نوع از سدهاي بتني كه نيروهاي ثقلي در آن ها مقاومت لازم جهت حفظ تعادل و پايداري سد را تامين مي نمايند و عموما در پلان در راستاي محور متصل كننده جناحين مستقيم هستند خود به انواع زير تقسيم مي گردند:

سد وزني توپر (يكپارچه) كه بدنة آن به استثناء محل زهكش ها و گالري ها توپر و يكپارچه مي باشد. بر اين اساس وزن آنه نسبتاً سنگين تر اما اجراي ساده تر دارند. سد وزني با اين خصوصيات، مهمترين و معمولترين نوع سدهاي وزني بوده، كمترين هزينه تعميرات را لازم دارند. سدهاي وزني توپر براي هر موقعيت مكاني مناسب هستند ولي ارتفاع آن ها تابعي است از مقاومت سنگ كف

ب: وزني توخالي (محوف)

گاه براي كاهش وزن بتن مصرفي در سد و در مناطقي از بدنة سد وزني كه تنش كمتري به آن وارد مي شود، فضاهاي خالي ايجاد مي كنند كه در اين صورت سد را «سد وزني تو خالي يا مجوف» مي نامند. اين نوع سدها شبيه سدهاي پايه دار بوده بيشترين آن ها از بتن مسلح ساخته شده اند. فضاي خالي موجود در بدنه (يا پايه ها) مي تواند براي قراردادن دستگاها و سيستم هاي احتمالي نظير توربين ها و ... مورد استفاده قرار گيرد. اگر چ سدهاي وزني مجوف، بتن كمتري در مقايسه با سدهاي وزني توپر نياز دارند، اما مسائل اجرائي و امكان نياز به مسلح كردن بتن (به دليل مسائل سازه اي)، نسبت به سدهاي وزني توپر، هزينه بيشتري را در بر دارد و لذا لازم است تا جهت مقايسه با دو نوع بررسي هاي كافي و كامل انجام مي پذيرد. در حاضر ساخت اين گونه سدها زياد معمول نمي باشد.

پ: سدهاي وزني داراي هسته (هسته دار)

در اصل همان سد وزني تو خالي است با اين تفاوت كه فضاهاي خالي به جاي آنكه در وسط مقطع قرار گيرند، در حد فاصل درزهاي اجرايي ساخته مي شوند و لذا مقطع هر بلوك بين دو درز اجرايي به شكل I خواهد بود با دو بال در بالا دست و پايين دست و يك جان در وسط.

شايان ذكر است با توجه به مشكلات اجرايي سدهاي وزني تو خالي و هسته دار در حال حاضر عموماً سدهاي وزني توپر ساخته شده اند و هر جا صحبت از سد وزني شد مقصود سد وزني توپره مي باشد.

ت: سدهاي قوسي

سدهاي قوسي در پلان انحناء بوده به گونه اي كه تحدب منحني به سمت بالا دست مي باشد. اين نوع سدهاي كه براي ذره هاي تنگ بسيار مناسب هستند عموماً بيشترين نيروهاي وارده بر سد را به جناحين و قسمت كمي از آنها را به سنك كف در بستر رودخانه منتقل مي نمايد. سدهاي قوسي داراي انواع مختلف بوده و مقطع آنها نيز مي تواند از يك مقطع تقريباً مثلثي تا يك مقطع دارايي انحناء تغيير كند. از نظر سازه اي، گاه سد قوسي به صورت دو سرگيردار (جناحين) و گاه به صورت سه طرف ديگر ساخته مي شود كه تمام اين موارد تابعي از موقعيت دره و مجموع هزينه هاي لازم مي باشد.

ث: سدهاي پايه دار (پشت بنددار)

اگر بال هاي پايين دست سد وزني تو خالي يا هسته دار را حذف كنيد،سد پايه دار يا پشت بند دار تشكيل مي گردد. اين نوع سد، مركب است از يك دال (پوسته) بتني (مسطح يا قوسي) و تعدادي پايه كه بارهاي وارده يا پوسته يا پوسته را به فونداسيون و سنگ كف منتقل مي كنند. اگر چه بتن  مصرفي در اين سدها در حدود 60 درصد بتن مصرفي در سدهاي وزني توپر است اما هزينه هاي ساخت و مسطح كردن بتن و مشكلات سازه اي، معمولاً جايگزين مصرف كمتر بتن مي گردد. اين سدها به خصوص براي مناطقي كه سنگ كف از مقاومت يكپارچه برخودار نيست مناسب هستند.

ج: سدهاي بتن غلطتكي

سدهاي بتن غلتكي از جمله سدهاي بتني هستند كه از حدود سال 1970، بيشتر به عنوان يك روش جديد در ساخت سدهاي بتني وزني مطرح و بكارگرفته شدند. از اين روش همچون مي توان بر بازسازي سدهاي موجود استفاده نمود.

اين نوع سدها در حقيقت همان سدهاي بتني هستند كه از نظر اموال اصول طراحي و شكل مقطع بسيار شبيه سدهاي وزني موسوم بوده و تنها به منظور كاهش هزينه هاي آن، در ساخت آن از بتن غلطكي استفاده مي شود.

بتن غلطكي عبارت است از بتني كه اسلامپ آن صفر بوده و به منظور حمل پخش و تراكم آن از ماشين آلات عمليات خاكي استفاده مي شود. لذا ملاحظه مي شود كه بتن غلطكي بايستي آنقدر خشك باشد كه بتوانند تقريباً نظير دانه هاي خاك به راحتي پخش شده و بوسيهله ماشين آلات متراكم كننده نظير غلطك متراكم گردد.

فصل

دوم

مطالعات اوليه پروژه هاي سدسازي

1 – بررسي و ارزيابي عمومي ساختگاه (انتخاب محل سد)

براي يك سد خاص، ساختگاه و محل احداث، تامين تامين كنندة نيازهاي فني و كاربردي ويژه اي باشد و وجود تناسب در ساختگاه مي تواند باعث تعادل بين ويژگي هاي فيزيكي طبيعي آن و اهداف اصلي سد گردد. عواملي هستند كه بر روي تعادل مذكور اثر مي گذارند كه مهمترين آنها عبارتند از:

الف – توپوگرافي منطقه و ظرفيت مخزن

اولين عامل براي تعيين محل محور سد وجود دره اي مناسب است كه بتوان سد را با طول محدود و در داخل آن اجرا نمود. براي اقتصادي بودن و كاهش هزينه ها لازم است تا براي يك ارتفاع معين، طول تاج تا حد امكان كوتاه و در مقابل ظرفيت مخزن حتي المقدور زياد باشد بنابراين از لحاظ توپوگرافي، منطقه اي مناسب خواهد بود كه در محخل تنگه سد كاملاً بسته و بالادست آن كاملاً باز گردد. در صورتيكه دو رودخانه در نقطه اي بهم پيوسته و تشكيل يك رود واحد را بدهند برتر است كه محور سد در پايين دست محل اتصال واقع گردد.

ب: فونداسيون، شرايط زمين ساخت و ژئوتكنيكي

در سدهاي بتني مي باست كف و جناحين رودخانه داراي سنگ مقاوم بوده و همچنين عمق سنگ كف (ضخامت آبرفت) در حد قابل قبولي باشد، بديهي است با استفاده از نتايج آزمايشات سطحي، انفجارهاي آزمايشي و داده هاي حاصل از گمانه ها، پروفيل محور سد تهيه شده و با توجه به ريخت شناسي و ساختار زمين: گسل هاي مهم و ساير گسيختگي ها موجود نظير سيستم درزه و ترك لايه بندي و جهت لايه تعيين مي گردد. مناسب بودن و قابليت تحمل پي در مقابل نيروها و ظرفيت باربري آن، تغيير شكل پذيري و ناتراوايي عواملي هستند كه مي توانند محل و موقعيت و حتي نوع سد را تعيي نمايند.

ج: هيدرولوژي و ميزان رسوب

از جمله عوامل مهم در انتخاب محل سد، مشخصات هيدرولوژي منطقه باشد كه مي بايست استفاده از آن در طول عمر مفيد پروژه  وجود داشته باشد. بطور كلي از نظر اقتصادي امكان استفاده از آن در طول عمر مفيد پروژه وجود داشته باشد، بطور كلي هر چه نوسانات خصوصيات هيدرولوژيكي نظير سيلاب و رواناب در سالهاي مختلف كمتر باشد، جهت استفاده دائمي شرايط بهتري را ايجاد مي نمايد. از جمله عوامل ديگري كه در اين زمينه از اهميت قابل ملاحظه اي برخوردار است، ميزان تبخير از سطح آزاد آب مخزن توپوگرافي و ظرفيت مخرن، ميزان پتانسيل بالقوه تخير آب درنظر گرفته شود. ميزان رسوب دانه بندي آن از جمله عواملي هستند كه مستقيماً بر روي حجم مرده و در نتيجه بر روي حجم كل مخزن تاثير گذاشته و لذا در محاسبات بايد تا حد امكان به صورت دقيق برآورد شوند.

بر اين اساس شناسائي كامل حوزه و تعيين پتانسيل رسوب هر شاخة رودخانه مي تواند بسيار مهم تلقي شود، نهايت آنكه بايستي ميزان بار رسوب آورده شده به پشت سد كمترين مقدار ممكنه را دارا بوده، اطمينان كافي از عدم پر شدن مخزن بوسيله رسوبات، در كوتاه مدت وجود داشته باشد.

د: محل سرريز

سرريز ها به طور معمول گرانترين و پرهزينه ترين سازه هاي جانبي سد به شمار مي آيد هر چند كه در اغلب بتني مي تواند سرريز را بر روي خود بدنه ساخت، اما وجود مناطق ديگري در منطقه كه بتوان به راحتي سرريز را در آن قرار داد و يا از آنها براي ساخت سرريز اضطراري استفاده نمود مي تواند امتيازي براي محل احداث سد بشمار مي آيد و لذا در مطالعات مي بايست موقعيت هاي مناسب براي احداث سرريز در نظر گرفته شود.

هـ : وجود مصالح ساختماني مناسب

به طور كلي وجود مصالح مناسب و قابل دسترسي در كاهش هزينه هاي كلي طرح نقشي بسيار مهمي دارند، در سدهاي بتني به لحاظ اينكه مصالح خاصي نظير شن و ماسه با دانه بندي مشخص و سيمان به مقدار نسبتاً زيادي مورد نياز است لذا هر چه منبع تامين اين مصالح به محل سد نزديكتر باشد، علاوه بر كاهش زمان انتقال مصالح، هزينه حمل نيز به ميزان زيادي كاهش مي يابد، در اين راستا بايد امكان استفاده از مصالح طبعي و يا توليد مصالح شكسته از منابع سنگي و را مورد نظر قرار داد و نهايتاً موردي كه ارزانتر بوده و در عين حال مشخصات فني طرح را دارا باشد به كار گفلت.

و: انحراف مسير رودخانه

انحراف مسير رودخانه جهت خشكاندن محدودة كارگاه و هدايت جريان رودخانه به موقعيت مناسب در طول دورة اجراي سد امري ضرروي مي باشد و لذا در مطالعات امكان يابي براي موقيعت احداث سد بايد منطقي را در نظر گرفت كه بتوان با روشهاي مناسب آنها را در مقابل جريان رودخانه حفظ نمود.

بررسي اقتصادي بين گزينه هاي مختلف انحراف و همچنين پيش بيني لازم جهت استفاده از سيستم انحراف در طي دورة بهره برداري به منظور تامين اهداف ديگر نظير تخليه كننده تحتاني يا بخشي از جريان هدايت سرريز و ... مي تواند در تعيين موقيعت مناسب شد و كاهش هزينه هاي طرح مزبور موثر باشد.

ز: آب بندي مخزن و پايداري ديوارها

يكي از مهمترين اهداف سد نگهدراي و ذخيرة آب مي باشد و مي بايست مطالعات لازم جهت اطمينان از آب بندي مخزن و جلوگيري از فرار نامطلوب آن بعمل آيد. به طور كلي ارزيابي كامل زمين شناسي براي اين منظور، بويژه در سازنده هاي كار ستي و موارد مشابه و همچنين در مناطقي كه سابقة معدنكاري وجود دارد لازم است بر حسب ضرورت لازم است كه كناره هاي مخزن، خصوصاً مناطقي كه با اشباع شدن سطوح زير آنها امكان ناپايداري دارند از نظر پايداري كاملا بررسي شوند. ناپايداري در ديوارهاي مخزن مي تواند خطرات بالقوه زيادي از جمله حجم ذخيره و يا توليد امواج بزرگ در مخزن را سبب گردد. ح: خسارات مخزن، حمل مناسب براي تجهيز كارگاه و امكانات رفاهي

در تعيي محل احداث سد، شرايط محلي نظير راه هاي دسترسي، پل ها و ديگر تاسيسات زير بنائي از مسائلي هستند كه مي بايست مورد بررسي قرار گيرند سهولت دسترسي به محل سد وجود راههاي اصلي و راه آهن و همچنين گزينه هاي داراي خسارت كم مي توانند داراي اولويت باشند.

همچنين وجود محل مناسب براي نصب امكانات و تجهيزات مورد نياز و وجود امكانات رفاهي براي پرسنل شاغل در زمان سخت سد نيز جمله عواملي هستند كه مي بايست مد نظر قرار گيرند.

ط: پيامدهاي زيست محيطي

آب هميشه به عنوان يك عنصر كليدي در شكل گيري تمدن ها و استمرار آنها بوده، و همواره عامل اساسي در توسعه كشورها به شمار مي رفته است. سد، به عنوان سازه اي كه حجم و ارتفاع معيني از آب را در يك موقعيت مكاني خاص ذخيره و اهداف متنوعي را دنبال مي كند، مي تواند مسائلي مختلفي اكولوژيكي، فيزيكي و شيمايي و اجتماعي فرهنگي اقتصادي و ... منطقه را تحت تاثير تغييرات جدي قرار دهد و لذا لازم است تا اثرات زيست محيطي ناشي از ساخت، سد بخصصو سدهاي بزرگ مورد توجه قرار گيرد.

ساخت يك سد مي تواند اثرات مثبت و يا منفي زيست محيطي داشه باشد. به عنوان مثال تامين آب مورد نياز كشاورزي شرب و صنعت مردم منطقه افزايش پوشش گياهي رشد اقتصادي اجتماعي فرهنگي مردم تحت پوشش و ... از جمله اثرات زيست محيطي سد مي باشند در حاليكه زير آب رفتن قسمتي از زمين هاي بالادست و آلوده شد آب درياچه مي تواند بر حسب شرايط از جمله موارد اثرات منفي زيست محيطي يك سد محسوب گردند.

بطور كلي مي توان اثرات زيست محيطي يك سد را، بدون آنكه قضاوتي در مورد اثر منفي و يا مثبت آن گردد به شرح زير خلاصه اي آورده و براي هر يك نمونه هائي ذكر مي شود.

1 – اثرات فيزيكي و شيميائي احداث سد

الف: اثر درياچه سد بر آب و هواي منطقه يا محدوده درياچه

ب: خشكي نسبي پايين دست،پس از احداث سد

پ: غلظت مواد محلول آب درياچه و پاياب آن

2 – اثرات بيولوژيكي سدها

الف: كاهش غلظت مواد غذايي مورد استفاده ماهي ها و گياهان

ب: اثر ذخيره آب درياچه هاي و مخازن كم عمق در رشد و نمو پانكتونها

3 – اثرات اجتماعي، اقتصادي و فرهنگي

الف: اثر احداث سد بر روستاهاي مجاور، غرقاب شدن اراضي كشاورزي مراتع، منازل، ساختمان هاي دولتي و ...

ب: اثرات سد بر آباداني توسعه اجتماعي و اقتصادي و فرهنگي و مردم روستاها اشتغال مردم، بالا رفتن سطح زندگي و ...

پ: توسعه ماهيگيري، تفريحات و ورزشهاي آبي

ت: بهبود كيفيت زندگي و بالا رفتن درآمد، تغييرات مناسب فرهنگي

بررسي عوامل موثر بر انتخاب سد

عوامل بسيار در انتخاب نوع بهينه سد براي يك موقعيت مشخص وجود دارند كه در حالت كلي به دو دره قابليت هاي فني و هزينه احداث و بهره برداري تقسيم بندي مي گردند. در مكان هايي كه به دلايل فني محدوديست انتخاب سد وجود دارد انتخاب نوع سد كار آساني خواهد بود مثلاً در موقعيتي كه سنگ كف يا جناحين از موقعيت ضعيفي برخوردار باشد از ساخت سد قوسي پرهيز مي گردد ولي در بسياري از موارد از نظر فين امكان طراحي گونه هاي مختلف سد وجود دارد كه در اين حال تصميم نهايي براي نوع سد تابعي از اقتصاد طرح خواهد بود

بهر حال از جمله عوامل مهم كه در انتخاب سد تاثير مي گذارند عبارتند از:

1 – شرايط زمين شناسي و پي سد 2 – عوامل هيدروليكي و اقتصاد 3 – عمق آبرفت 4 – مصالح ساختماني

1 – شرايط زمين شناسايي و پي سد

از جمله موارد مهم در اين مبحث ميزان تغيير شكل پذيري پي، ميزان باربري آن و عمق آبرفت مي باشد تنش بوجود آمده باعث تغيير شكل آن گرديدده و بستگي تام به ميزان باربري پي و خصوصيات ژند مكانيكي آن دارد.

به طور كلي مي توان گفت كه در مكان هايي كه تغيير شكل پي زياد است انعطاف پذيري نسبي ساده يك مزيت محسوب شده و لذا سازه اي نظير يك سد خاكي يا سنگريزه اي مناسب تر خواهد بود ولي در مناطقي كه ميزان باربري پي بيشتر است مي توان از سد هايي كه تنش بيشتري به پي وارد مي نمايند نظير سد وزني يا سد قوسي برد.

2 – مصالح ساختماني

با توجه به حجم بتن قابل ملاحظه اي كه در بدنه سدهاي بتني مصرف مي شود وجود مصالح ساختماني مناسب جهت تامين شن و ماسه بتن در نزديكي سد مي تواند عامل تعيين كننده نوع سد بتني باشد. در هر حال اين عامل به عنوان يكي عامل اقتصادي مي تواند مطرح شود كه در اقتصاد طرح تعيين كننده است.

3 – عوامل هيدروليكي

گاهي اوقات مجموعه عوامل هيدروليكي نظير وجود گراديان هيدروليكي مشخصات سرريز، سيستم اهداف و ... مي تواند بر روي نوع سد تاثيربگذارند. به عنوان مثال در سدهاي خاكلي مقادير گراديان هيدروليكي بايد كم باشد در حاليكه مقدار آن براي سدهاي وزني، قوسي و پشت بنددار مي تواند بزرگتر انتخاب شود و يا مشخصات سرريز براي هر نوع سد باعث تغيير هزينه ها خواهد گرديد كه مي تواند به عنوان يكي از عوامل موثر بر اقتصادي طرح بررسي گردد.

4 – شرايط اقتصادي

مهمترين عامل و به عبارتي عامل نهائي تعيين كننده نوع سد بتني (پس از عامل فني) ميزان هزينه احداث سد مي باشد كه عوامل مختلفي بر آن اثر مي گذارنده از آنجا كه مجموع عواملي كه بر اقتصاد طرح تاثير مي گذارند بسيار متنوع مي باشد، لازم است براي هر نوع سد و با توجه به چگونگي تاثير و مشخصات هر عامل، مجموع هزينه احداث برآورد گرديده، وسپس مقايسه اي بين گزينه هاي مختلف به عمل مي آيد. بديهي است بدون توجه به مسائل مديريتي، سياسي و اجتماعي گزينه اي مناسب است كه داراي حداقل هزينه باشد.

فصل سوم

ضوابط و معيارهاي اجرايي

اگرچه ضوابط و معيارهاي اجرايي در ساخت سدهاي بتني و بطور كلي سدها، فراوان است اما در اين قسمت سعي شده به پاره اي از مهمترين آنها پرداخته شود كه عبارتند از:

1- سيستم انحراف

در هنگام طراحي يك سد كه بر روي رودخانه ساخته مي شود و به منظور خشك نگه داشتن محيط كار در زمان احداث سد، مي بايست وضعيت انحراف جريان رودخانه را در طول مدت اجرا بدنه اصلي بررسي نمود. بررسي و تعيين وسعت و ميزان مسائل ناشي از انحراف رودخانه بستگي مستقيم به اندازه جريان و پتانسيل جريان رودخانه داشته، ممكن است در برخي در بعضي مكان ها انحراف رودخانه پرخرج و زمان باشد و بر فعاليت هاي ساختماني سد تاثير گذارد و در برخي مكان ها تاسيسات انحراف بدون بروز مشكل خاصي و با كمترين هزينه بكار گرفته شود. عواملي كه در تعيين سيستم انحراف نقش داشته و مي بايست در هنگام طراحي به كار گرفته شود شامل موارد زير مي باشد.

الف) خصوصيت و وضعيت جريان رودخانه

ب) دوره بازگشت و اندازه سيلاب انحراف

پ) بررسي تاثيرات ناشي از سازه هاي هيدروليكي تنظيم كننده جريان در بالا دست

ت) كنترل ميزان آلودگي و تيرگي جريان رودخانه

ث) روش هاي انحراف

2- املاح پي:

الف) حفاري

كل ناحيه اي كه توسط سد بتني اشغال مي گردد بايد تا رسيدن به يك بستر سنگي مناسب كه قادر به تحمل نيروهاي وارده از ظرف سد، مخزن و تاسيسات جانبي باشد حفاري گشته، قسمت هاي بالايي برداشته شود. در انجام اين عمليات كه بوسيله انفجار صورت مي گيرد. بايد شدت انفجارها به حدي باشد كه از بروز پديده هايي نظير خرد شدن سنگ پي لق شدن و يادگير مسائلي كه سبب كاهش قدرت باربري پي مي گردد كاملا جلوگيري شود. كليه حفاريها بايستي مطابق با نقشه هاي اجرايي باشند.

ب) در شكل دره:

در صورتيكه پروفيل دره محل سد نسبتا باريك و با شيب هاي تند تكيه گاهي باشد، ارتفاع سد، با حركت از مركز آن به سمت جناحين، بتدريج كاهش مي يابد و در نتيجه تغيير شكل ناشي از بار وارده از طرف مخزن در مقاطع مركزي بيش از مقاطع كناري خواهد بود. از طرفي از آنجا كه در اغلب سدهاي بتني، بلوكها از طريق كليد و تزريق به يكديگر متصل شده اند بر اثر اعمال تغيير شكلهاي فوق، يك اثر پيچشي در سازه بوجود مي آيد كه به پي منتقل مي گردد.

پ) بهسازي گوديها

در بسياري از موارد حفاريهاي اكتشافي، گسل ها، شكستگي ها و درزها ران نشان نمي دهند در حاليكه بهسازي اين مناطق ضعيف و برداشت موادضعيف و جايگزيني آن با مصالح مناسب (بتن) لازم مي باشد.

در بسياري از موارد حفاري هاي اكتشافي، گسل ها، شكستگي ها و درزها را نشان نمي دهند در حاليكه بهسازي اين مناطق ضعيف و برداشت مواد ضعيف و جايگزيني آن با مصالح مناسب (بتن) لازم مي باشد.

ت) حفاظت در مقابل رگاب

روشهاي محاسباتي، اعم از تحليلي يا تقريبي ممكن است براي تشريح ضرايب اطمينان، تنش ها و تغيير شكل هاي پي مناسب باشند ولي معمولا نمي توانند پديده رگاب را پيش بيني نمايند. گسل ها يا درزه ها ممكن است توسط مصالحي پر شده باشند كه در اثر جريان آب شسشته شوند و توليد يك مجراي انتقال را بنمايند كه خطرساز خواهد بود لذا براي هر گسل يا درزه مي بايست با ايجاد يك حفره و پر نمودن آن با بتن راه جريان را كاملا مسدود نمود.

ث) تزريق

هدف اصلي از انجام عمليات تزريق در سنگ پي، پر كردن درزها و شكافهاي احتمالي و بوجود آوردن يك مانع موثر در مقابل تراوش از زيربدنه سد و تحكيم پي مي باشد. براي اين امر از چاه هاي تزريق كمك گرفته مي شود كه فاصله، طول و امتداد آن ها و نيز شيوه انجام عمليات تزريق بستگي به ارتفاع سازه و مشخصه هاي زمين شناسي پي دارند. با توجه به وسعت تغييرات پارامترهاي فوق در هر محل لازم است براي هر موقعيت، مطالعات خاص صورت بپذيرد.

ج) زهكشي پي

اگرچه در اثر اجراي مناسب پرده تزريق، مقدار تراوش كاهش مي يابد اما گاهي بدليل نفوذ جريان از اطراف پرده ميزان زير فشار در زيربدنه سد زياد خواهد شد به اين دليل و براي كاهش فشارهاي بالا برنده در پي از تعدادي چاهك زهكشي سود برده مي شود كه در يك يا چند رديف و در پايين دست پرده آب بند حفاري مي شوند. اندازه فاصله و عمق اين گمانه ها نياز به قضاوت فني از خصوصيات سنگ داشته و معمولا داراي قطر 5/7سانتي متر مي باشند. بطور معمول فواصل گمانه ها از يكديگر 3متر و عمق آنها تابعي از مشخصات پرده آب بند است كه بعنوان يك قاعده كلي مي توان عمق آنها را معادل 20تا40درصد عمق آب در مخزن و يا 35 تا 75درصد عمق پرده تزريق در نظر گرفت.

3- درزهاي سازه

تشكيل ترك در سدهاي بتني نامطلوب است و بروز ترك در نقاط مختلف مي تواند يكپارچگي سازه را از بين برده، باعث زوال و خرابي سد گردد. درزهاي يك سازه بتني در واقع يك ترك از پيش طراحي شده مي باشند و در مناطقي واقع مي شوند كه لازم است تا اثرات نامطلوب در آن مناطق، حداقل گردند. سه گونه اصلي درز در سازه هاي بتني مرسوم است كه به درز انقباض، درز انبساط و درز ساختماني مشهور مي باشند.

درزهاي انقباض و انبساط براي كنترل تغييرات حجمي بتن كاربرد دارند و درزهاي ساختماني براي سهولت اجرايي، كاهش تنش هاي ناشي از انقباض اوليه و اجازه دادن براي نصب قطعات مدفون و ... احداث مي شوند.

4- دالان ها و راهروهاي دسترسي

دالان به يك بازشدگي در داخل بدنه سد اطاق مي گردد كه هدف آن دسترسي به داخل بدنه سد است. بدين لحاظ دالان ها مي توانند به صورت افقي، مايل، در جهت طولي و يا عرضي احداث گردند. در صورتيكه از دالان به منظور دسترسي به شيرخانه، آسانسور، نيروگاه و يا ارتباط بين دو يا چند دالان ديگر استفاده شود به آن راهرو اطلاق خواهد گرديد و در صورتيكه ابعاد آن بزرگ باشند و ابزارها و تجهيزات در آن نصب گردد و به آن اتاقك گفته مي شود. اهداف استفاده از دالان متنوع است و از سدي به سد ديگر متفاوت مي نمايد. بعضي از اهداف عبارتند از:

الف: جمع آوري آب تراوش يافته از بدنه يا پي

ب: ايجاد فضاي لازم جهت انجام حفاري و تزريق در پي

پ: ايجاد فضاي لازم جهت نصب ورودي ها و خروجي هاي سيستم سرد كننده و سيستم تزريق درزها

ت: ايجاد راه دسترسي به داخل بدنه سد به منظور انجام بازرسي ها

ث: ايجاد راه دسترسي به اتاقك هاي نصب تجهيزات مكانيكي و برقي

ج: ايجاد مسير براي عبور سيم ها و كابل نيروگاه

چ: ايجاد يك معبر براي بازديدكنندگان

5- ابزار دقيق در سدهاي بتني:

سدها بعنوان منابع ذخيره سازي آب طراحي و ساخته مي شوند، لذا اين سازه ها عامل مهمي در توسعه ظرفيت رودخانه با اهداف كشاورزي ، تامين آب شرب، نيروگاه ها و توليد انرژي. كنترل سيلاب، تفريحات و ساير پروژه هاي اقتصادي سودمند محسوب مي گردند و بدين لحاظ سدها بايد در طول ساليان متمادي در برابر بارهاي نسبتا بزرگ كه توسط آب و ساير عوامل ايجاد مي گردد، بصورت ايمن مقاومت نموده و پايداري لازم را از خود نشان دهند.

در صورت آزاد شدن ناگهاني آب ذخيره شده، بهنگام تخريب سد، پتانسيل

عظيمي بوجود خواهد آمد كه قادر است صدمات جاني و مالي شديدي را به قسمت هاي پايين دست وارد آورد عملكرد مناسب و ايمن يك سد مساله مهمي در سود دهي اقتصادي و ايمني عمومي آن محسوب مي گردد در نظر گرفتن تاثيرات مخرب و ويران شدن سد كه سبب بروز آسيب هاي مالي و جاني شده و رفاه و آسايش عمومي را به مخاطره مي اندازد موجب منتفي شدن سود دهي طرح مي گردد و لذا وجود لوازم و تاسيساتي جهت جمع آوري اطلاعات براي دسترسي به عملكرد صحيح و اطمينان از ايمني سد در حال حاضر و آينده را ضروري مي سازد، بنابراين مي توان گفت كه مهمترين هدف ابزار گذاري در سد، تامين اطلاعات ضروري در مورد دختار سازه است كه در برنامه نظارت و ايمني سد مورد نياز مي باشد.

6 – خصوصيات بتن حجيم

طراحي و اجراء سازه هاي با بتن حجيم و بخصوص سدها، تحت تاثير مسائل مختلف نظير توپوگرافي خصوصيات پي، قابل دسترسي به مصالح، اقتصادي ايمني طرح قرار مي گيرند بطوريكه در برخي موارد رعايت نكات ايمني، عامل اصلي انتخاب بوده و گاهي اقتصاد طرح سبب انتخاب نوع ديگري را سازد خواهد گرديد بدين لحاظ آگاهي از خواص فيزيكي و شيميايي بتن كه خود مهمترين جزء تشيكل سازه است مهم بوده و خواصي نظير مقاومت و استحكام، دوام و مشخصات حرارتي آن بايد با دقت تعيين شوند. برخي خصوصيات ويژه بتن كه مهم بوده عبارتند از:

مقاومت فشاري، مقاومت كششي، ضريب كشساني، نسبت پواسون، خزش، تغييرات حجمي و حرارتي، ضريب پخش و هدايت گرما و نفوذپذيري.

منبع

سدهاي بتني- 1380 دكتر جليل ابريشمي، مهندس ناصر وهاب رجايي.

پايان                                                          

هوشنگ سيحون

هوشنگ سيحون متعلق به سومين نسل معماران ايراني است که تحصيلات خود را در اروپا انجام دادند . در همان سالهاي 2507، هنگاميکه سيحون پس از پايان تحصيل در مدرسه بوزار پاريس به ايران آمده و شروع به کار کرد " سبک بين المللي " تا حد زيادي در ميان معماران رواج يافته بود . در تهران به خصوص در محله هاي جديد شمال شهر بيش از پيش الگوهاي اين سبک بويژه در خانه سازي رعايت مي شد .

اما دانشکده هنرهاي زيباي تهران از همان ابتداي تاسيس روش آموزش بوزار پاريس را برگزيد و سيحون نيز خود فارغ التحصيل همين دانشکده بود .

مدت يک ربع قرن ، آنچه که اين معمار و معدود همکاران او در ايران ساختند و آموزش دادند ، سرمشق و نمونه کار نسل هاي بعدي معماران دانشگاه ديده ، حرفه اي هاي قديمي و حتي بساز و بفروشها قرار گرفت . ازبناهاي مجلل و تشريفاتي که داراي ارزش نمودگاري هستند تا ساختمانهاي ساده کوچک در دورترين نقاط کشور هيچيک از اين زبان معماري به دور نماندند.در دهه هاي بعد از جنگ جهاني دوم شيوه هاي معماري سنتي که عبارت بود از تکرار تعداد معدودي نمونه هاي اصلي معمارانه براي بناهاي مختلف ، به خصوص در شهرهاي بزرگ به کلي کنار گزارده  شده  بود .

احداث خيابانهاي سراسري و شبکه جدولي شهري بافت شهري سنتي را دچار دگرگوني اساسي کرده و قطعات مالکيت منظم و مستطيل شکل به وجود آورد .با اين تغييرات ساختي در شکل شهر به دوران معماري درون گرا با حياط مرکزي پايان داده شد و معماران به الگوي تک بناهاي جدا از يکديگر روي آوردند .بدينسان فضاي تاريخي جاي خود را به محيط جديدي مي داد که روحيه مدرنيزم (نوينگرايي ) در آن بيش از پيش ديده مي شد .جهت اصلي معماري که در گذشته روي به سمت يک مرکز روحاني داشت جاي خود را به معماري داد که به سمت تحول و آينده گرايش داشت . بخشهاي مسکوني شبکه راسيوناليست شهري به وجود آوردند . و کاخهاي دولتي و بناهاي عمومي که نمودار تحکيم قدرت مرکزي و دولت بود بيشتر در فضاها و مياديني جاي گرفتند که از ويژگيهاي فضاهاي شهري نئوکلاسيک بهره داشت . اين دو جنبه معماري که يکي ضرورت ايجاد بناهاي ساده و عملي بود و ديگري نياز به نمايش ارزشها و مظاهر فرهنگي نظام زمانه ، زمينه مناسب خود را در دوگانگي آموزش بوزار در سالهاي بعد از جنگ جهاني دوم يافت .

معرفي کار هوشنگ سيحون فرصتي است مناسب براي آنکه بتوان به جريان پيدايش و تحول معماري نوين در ايران و تاثير مکاتب مختلف فرهنگي بر اين معماري نگريست . بعد از جنگ جهاني دوم اروپا غرق در مسئله بحران مسکن بود .معماران در اين فرصت روي به نظريه هاي فونکسيوناليستي که در سالهاي بين دو جنگ تحول يافته بود آوردند و براي جبران خرابيهاي حاصل از جنگ روي به اميدها و آرزوهاي مدرنيزم آوردند . شهرها و محله ها به اين ترتيب به سرعت ساخته مي شد . ايران در آن هنگام آهسته آهسته گام در راه شهرنشيني متعادلي مي گذاشت و به تدريج بناهاي عمومي يعني بناهاي اداري ، خدمات عمومي گوناگون و بناهاي تشريفاتي جاي خود را در شهرها باز مي کردند . مسکن جديد نيز از جانب گروهي اجتماعي محدود و روشنفکري ساخته مي شد که در آن دوران آداب زندگي فرنگي را کم و بيش آموخته و ميل بر ان داشت که تحول را از خانه خود آغاز نمايد . در اروپا درست به عکس قدرت اقتصادي اين گروه اجتماعي بعد از جنگ جهاني دوم رو به ضعف نهاده بود و الگوي ويلاي ويني  VIENNOISE سالهاي بين دو جنگ جاي خود را بيش از پيش به الگوي مسکن اجتماعي و يا به اصطلاح آپارتمان سازي مي داد . چنانکه مي دانيم الگوهاي اخير توانستند در سي  سال بعد از جنگ سيماي شهرهاي اروپايي و حومه ها را به کلي زير و رو کنند .

در ايران و بخصوص در تهران نه تنها گروه نوخواسته روشنفکر و متمکن بلکه آن دسته از شهرنشينان سنتي نيز که با افکار جديد تماس حاصل کرده بودند ، متمايل به ترک مرکز مسکوني و تجارتي شهر ( بازار و محله هاي اطراف آن ) شدند و به تدريج خانه هاي خود را در شمال شهر در دامنه کوه البرز بنا نهادند . در اختيار داشتن قطعات بزرگ زمين و نبودن يک بافت شهري پيشين براي شکل دادن به اين قطعات موجب شد که محله هاي جديد تهران نه به صورت يک استخوان بندي شهري بلکه پيرو الگوهايي شبيه به حومه شهرهاي آمريکا شکل بگيرند .

در واقع بايد پذيرفت که پس از بوجود آمدن محورهايي مانند سپه ، فردوسي و شاهرضا ، مکانهاي شهري موفقي که قادر باشند مرکزيت و خصوصيات ويژه اي براي تهران تعريف کنند به وجود نيامد . مرکز شهر در محدوده اي که بين دو جنگ ايجاد شده بود باقي ماند و بخشهاي مسکوني پراکنده در خارج آن شروع به شکل گرفتن کرد .درجريان اين مهاجرت خطي به سمت دامنه البرز معمار تهراني با مسئله تک خانه رو به رو بود ، تک خانه اي که هيچگونه گفتگوي معمارانه  با يک بافت شهري موجود را در برابر خود نداشت .در حاليکه معماران فرنگ ديده نسل اول توانسته بودند تيپولوژي مسکن بسيار قوي شهري بوجود آورند و " سبک بين المللي " را با بافت جدولي تهران هماهنگ سازند ، معماري جديد سرچشمه الهام خود را د ر ويلاي منفرد از نوع  رايج حومه SUBURBIA  در آمريکا يافت . اما در بناهاي عمومي که ضرورتا " در نقاط مرکزي شهر بايد ساخته مي شد معماران از الگوهاي فونکسيوناليست پيروي کردند . استفاده از تکنولوژي ساختماني جديد ، ايجاد فضاهاي چند مصرفي و کاربرد زبان معماري  راسيوناليست   ،  تيپولوژي جديد را براي بناهاي عمومي به وجود آورد که به تدريج جاي بناهاي عممي پيش از جنگ راکه داراي روحيه نئوکلاسيک بودند گرفت .

بناهاي يادبود سومين گروه ساختمانهاي اين دوره بود و در حقيقت تنها فرصت کامل براي ابراز يک زبان صرف معمارانه . براي معماراني که در مدرسه بوزار فرانسه آموزش ديده بودند کمتر اين موفقيت پيش مي آمد که بتوانند عظمت و ابهت زبان معاري را که در بوزار فرگرفته بودند درساختمانهاي خود به کار گيرند . بناهاي يادبود اين فرصت را براي آنان فراهم آورد . اما بايد به خاطر داشت که مونومانتاليزم بوزار با سبک آکادميک پيش از جنگ که ملهم از جنبشهاي معماري آلماني سالهاي اوليه قرن بيستم بود WERKBUND به کلي تفاوت داشت .

بوزار بعد از جنگ نيز به کلي با بوزار قرن نوزدهم که پيرو سبکي تاريخي گرا بود تفاوتهايي پيدا کرده بود . عطف به جوهر تاريخ جاي خود را عطف به عناصر شکلي تاريخ گذشته داده بود و در نتيجه عطف به عناصر شکلي متعلق به دورانها و سبکهاي متفاوت ، اين برداشت آزاد و التقاطي از دورانهاي گذشته اصطلاحا ECLECTISME  ناميده مي شود .از آنجا که ديگر نظم هندسي بيانگر معني و محتوي نظم معماري دوره معيني نبود و در عوض به مفاهيم مجردي مانند تناسب ، تقارن و غيره تقليل يافته بود ، لذا معمار نيز امکان يافته بود که فانتزي هاي هندسي خود را آزادانه به کار اندازد .

از سوي ديگر کتاب معروف لوکوربوزيه  VERS UNE ARCHITECTURE تاثير بسياري در محافل معماري گذاشته بود و اهميت تاريخ ، را به عنوان سرچشمه الهام زبان معماري به کلي ضعيف کرده بود . گرچه تاثير اين کتاب هرگز از درگاه بوزار به درون رخنه نکرد ليک در سست کردن پايه هاي تاريخ گراي بوزار نقش موثري را ايفاء کرد .

بدين ترتيب زبان مونومنتال جديدي در معماري بنا هاي يادبود و آرامگاهها نسج گرفت . ترکيب "( کمپوزيسيون ) غير مترقبه نقشه به جاي تکرار الگوي تثبيت شده تاريخي ، به کار بردن نشا نه هاي خارجي معماري سنتي ايران و استفاده التقاطي از تکنولوژي هاي گوناگون ساختماني خصوصيات اصلي معماري مونومنتال اين دوره را تشکيل مي دهند .

توجه اصلي معمار معطوف به ابداع شگردي ها و نوآوريها بود .مفهوم " فضا " در اين معماري چندان جايي نداشت و در عوض " تاثيرها " EFFETS   اهميت بسيار يافتند . بدين ترتيب نما اهميت خارق العاده يافت و مهمترين جنبه نمايشي بنا را به خود اختصاص داد .

مي بينيم که در اين سبک ، تاريخ روابط ماهوي ميان شکل ها و حجم هاي  جاي خود ]را[ به تاريخ موتيف ها MOTIFS داده است و معمار تمام کوشش خود را در راه ضبط و ترکيب موتيف هاي معماري هاي دوران گذشته به ميل و ابتکارشخصي خود به کار برده است .

بدين ترتيب ملاحظه مي شود که در دوران خاصي بحراني که معمار بوزار ناگزير از تسليم به نيازهاي فوري و حياطي جامعه و ساده کردن زبان هنري خود است بناي يادبود موضوع استثنايي و جالبي را تشکيل مي دهد که معمار بتواند در آن به طريق اولي قوانين بازي خود را به کار اندازد ، قوانيني که در غير اين صورت اعتبار تاريخي خود را از دست داده بودند .

معماري هوشنگ سيحون نيز از بيشتر اين خصوصيات برخوردار است . ويلا ها ، بناهاي عمومي شهري و بناهاي يادبود سه فرصت جداگانه را براي کاربرد سه زبان مختلف براي او به وجود آوردند .

ويژگي کار اين معمار را بايد در نحوه استفاده از مصالح ديد . او نخستين معمار ايراني بود که آهن و سيمان را به طور عيان در ساختمان به کار برد . وضوح ساخت و شهامت در بيان بي پرده آن که با بانک سپه و اداره پست آغاز شد در خانه ها نيز شکل خاص خود را يافت .کار سيحون از خانه دکتر بابک که از سبک بين المللي بي تاثير نيست تا منزل خودش در دروس راه مشخصي را طي کرده است .وضوح ساخت ، يافتن حساسيت و سليقه شخصي نسبت به ترکيب سنگ و آهن را بايد در حقيقت موفق ترين بيان او از لحاظ مصالح دانست . سيحون در تحول بعدي خود و به سبب نگاهي که همواره به معماري ايران داشت ارزشهاي ديگري را درکار خود گسترش داد .از آن جمله است استفاده از شکلها و عناصر معماري عاميانه ، استفاده از آجر نه تنها در پوشش  بلکه هم چنين به منظورهاي نمايشي و تزئيني و توجه به برخي جزئيات . بايد معتقد بود که با وجود همه برداشتهاي التقاطي و تنوع جويي ها ، کار سيحون همواره از نوع خلوص در کاربرد ماده ، برخوردار بوده است . خانه شمشک حد تکامل او درترکيب سنگ و چوب است . همچنانکه ساخت آجري خالص مجموعه آموزشي فرح نمودار پختگي سيحون در رسيدن به يک نوع کمال و حرفه در زبان آجر است .

در نگاه دقيقتربه تصوير برخي آثار او اين جنبه ها از نزديک ملاحظه مي شوند

آقاي هوشنگ سيحون  

به راستي جهد در  جمع آوري معماران ايراني که در معماري ايران موثر بوده اند ناقص خواهد ماند اگر چيزي راجع به هوشنگ سيحون ننويسيم .هوشنگ سيحون به حق نيمي از معماري و نقاشي دوره پهلوي است چون او در زمينه معماري و نقاشي در دوره پهلوي هم ساخته و هم پرداخته و هم تر بيت کرده به راستي آسمان تاريخ فرهنگ و هنر ايران دگر همچون سيحون را بر تارک خود نخواهد ديد .سيحوني که تک  مضرابهاي خوش معماري مدرن ايران را زده است . معماري مدرني که با شکوه وبا رويايي وصف ناپزير شروع شد ولي در ادامه راه از شکوه. جلال .حشمت. معرفت و شعور دور شد و به ....رفت.

هوشنگ سيحون معمار ي صاحب سبک با خطوطي دراماتيک و استوره اي در معماري مدرن ايران است هر گز نمي توان خطوط دراماتيک او را در طراح آرامگاهاي: ابو علي سينا و با با طاهر در همدان و حکيم عمر خيام و کمال الملک را در نيشابور را از ياد برد .و  نمي توان از آن خطوط استوره اي در آرامگاه نادر شاه افشار و فردوسي پاکزاد  در مشهد ياد نکرد.

او را مي توان در زمره معماران پيشروي معماري مدرن ايران دانست که توانستند که به بياني نوين از تلفيق معماري سنتي و مدرن ايران دست يابند  و آثاري به ياد ماندني برجاي بگذارند.

سيحون در سال 1299شمسي در خانوادهاي هنر مند در تهران متولد شد . و در سال 1319 در رشته معماري دانشکده هنرهاي زيباي تهران که در ان سال بوسيله عده اي از معماران و باستان شناسان فرانسوي و عدهاي از شاگردان کمال الملک.تازه تاسيس شده بودثبت نام کرد و مشغول به تحصيل معماري شد.(شايان ذکر است دانشگاه نخبگان ايران .دانشگاه تهران توسط يک معمار فرانسوي طراحي شده و در به وجود آمدن خوشنام ترين وبا سابقه ترين کانون علمي ايران .ايراني نقش چنداني نداشته.) و در سال 1323سيحون جوان با نمره عالي از دانشکده معماري دانشکده هنرهاي زيبا فارغ التحصيل شد.

 فارغ­التحصيلي سيحون مصادف بود با پايان جنگ جهاني دوم که به گفته خودش، اين مقطع تاريخي از چندين جهت يکي از مقاطع سرنوشت­ساز زندگي او به شمار مي­رود: اول از اين جهت که چون ايران به عنوان پل ارتباطي براي حمل تسليحات متفقين از خليج فارس به روسيه، نقش مهمي در پيروزي متفقين داشت، متفقين پس از پايان جنگ ايران را به عنوان پل پيروزي معرفي و نشان افتخارآميزي به دولت و راه­آهن ايران اعطا کردند. راه­آهن ايران نيز به مناسبت اين افتخار بزرگ تصميم گرفت در ايستگاه تهران ساختماني بسازد

که طراحي آن را به مسابقه گذاشت و طرح سيحون جوان برنده و در نهايت با تغييراتي، بر خلاف نظر او، ساخته شد. دوم اينکه انجمن آثار ملي که سال­هاي جنگ را بصورت مخفي گذرانده بود، با پايان جنگ فعاليت مجدد خود را شروع کرد و به مناسبت جشن هزاره بوعلي سينا تصميم به ساخت آرامگاهي براي او در همدان گرفت که طراحي اين آرامگاه به مسابقه گذاشته شد و سيحون در عنفوان جواني موفق شد تا در اين مسابقه هم برنده شود.و بعد از اين مسابقه بود که هوشنگ سيحون . شاگرد اول دانشکده هنرهاي زيبا .با معرفي ريس وقت دانشکده  –آندره گدار- او  بعنوان بورسيه به کشور فرانسه رفت.سيحون جوان مدت 4سال در فرانسه درس خواند و  همزمان با شروع ساخت مقبره بوعلي سينا به وطن بازگشت و در سمت دانشيار دانشكده هنرهاي زيباي تهران و 5 سال بعد به عنوان استاد معماري مشغول تدريس شد. همزمان با تدريس در دانشكده، دفتر كار خود را در سال 1328 تاسيس كرد و در سال 1314 به عنوان سومين رييس دانشكده هنرهاي زيباي تهران انتخاب شد. از همين سال فعاليت‌هاي زيادي در دانشكده هنرهاي زيبا و از جمله تاسيس سه رشته شهرسازي، تئاتر و موسيقي انجام داد.

و هوشنگ سيحون در سال 1980ايران را به قصد غزيمت در ونکور کانادا ترک کرد. و تا به امروز ما نتوانستيم از وجود و حضور بزرگ مردي همچون او بهره مند شويم . او در سمينارهاي زيادي در اقصي نقاط ايران و جهان شرکت کرده و آثار نقاشي او نيز چه به صورت گروهي و چه بصورت انفرادي به نمايش گذاشته شده.و از سوي کميته برگزار کننده جشن بزرگ جمعاوري اعانه براي دانشنامه ايرانيکا جايزه ويژه معماري و يک عمر فعاليت فرهنگي و هنري را از آن خود کرده است.

طرح‌هاي او در كتابي به نام نگاهي به ايران در پاريس در سال 1973

  مجموعه دستاورد زندگي حرفه‌اي او (معماري - نقاشي) در كتابي به نام هوشنگ سيحون در كانادا در سال 1999 به چاپ رسيده است.

و حال نگاهي به کارنامه هوشنگ سيحون بيندازيم (البته ممکن است بعضي از آئار او را حقير نتوانسته جمع آوري کند که از يان بابت پوزش مي طلبم.خدايش مارا ببخشد.)سال‌هاي 1328 - 1333

منزل و مطب دكتر فرهاد، منزل آقاي بابك، ساختمان پست فشار قوي، ساختمان اداري مركز برق ، منزل سرلشكر فيروز، دفتر هوشنگ سيحون و خوابگاه‌ها و گاراژهاي آتش‌نشاني در تهران و ساخمان آرامگاه بوعلي در همدان.سال‌هاي 1332 - 1335

منزل آقاي شيبان (دروس)، منزل آقاي محمدي (تپه اماميه)، منزل آقاي مقدم (تپه اماميه)، سازمان نقشه‌برداري كل كشور (جاده قديم كرج)، آرامگاه نادر (مشهد)،

كارخانه يخ‌سازي و ريسندگي كورس (جاده شهر ري)، كارخانه كانادادراي (خيابان آزادي)،

پرورشگاه كودكان (خيابان وليعصر)، سينما آسيا (خيابان جمهوري)

سال‌هاي 1335 - 1340

سينما سانترال (تهران)، كارخانه كانادادراي (آبادان)، لابراتوار عبيدي و شركا (جاده قديم شميران)، منزل آقاي بشارت (الهيه)، منزل آقاي فرازيان (زرگنده)،‌منزل دكتر كاظمي (شميران)، منزل خانم ابتهاج (زعفرانيه)، مجموعه ويلاهاي آقاسي‌پور (پاسداران)، منزل آقاي هدايت (دروس)، مجموعه ويلاهاي ايپك چي (حصارك)، كتابخانه مجلس شوراي ملي با همكاري محسن فروغي، كيقباد ظفر بختيار و علي صادق، آرامگاه خيام (نيشابور)، آرامگاه كمال‌الملك (نيشابور)سال‌هاي 1340 - 1345

تجديد بناي آرامگاه فردوسي (طوس)، بناهاي اطراف آرامگاه فردوسي (طوس)سال‌هاي 1345 - 1350

منزل دولت‌آبادي (نياوران)، ساختمان مركزي بانك سپه (تهران)، منزل سيحون (دروس)،

مجتمع آموزشي فرح (جاده آرامگاه)، ضلع جديد بيمارستان ميثاقيه (تهران)از سال 1350 به بعد

بازارچه ميرچخماق (يزد)، منزل سيحون (در كلكان در راه شمشك)

ماشين ابزارتيزكني يونيورسال

هر چند كه انواع متنوعي از ماشينهاي سنگ تيزكني مخصوص، براي تيز كردن ابزارهاي خاص وجود دارد، ولي غالباً در كارگاهها براي تيز كردن انواع ابزارهاي برشي، از ماشينهاي ابزار تيزكني يونيورسال (Universal cutter and tool grinder) استفاده مي شود. اين ماشينها براي تيز كردن انواع تيغه فرزها، برقوها (Reamers) و قلاويزها (Taps) مناسب هتسند، ولي گاهي اوقات مي توان از آنها براي عمليات سنگ زني گردسايي داخلي و خارجي (استوانه اي و مخروطي) و حتي سنگ زني تخت نيز استفاده نمود. البته قاعدتاً نباي از ماشينهاي ابزار تيزكني، براي اينگونه عمليات استفاده كرد، مگر اينكه ماشين مناسب ديگري در دسترس نباشد.

يك ماشين ابزار تيز كني يونيورسال

ساختمان ماشين هاي ابزار تيزكني يونيورسال

پايه (Bass) اين ماشينها، يك قطعه بزرگ، سنگين و شبيه جعبه است كه معمولاً از چدن ساخته مي شود. در سطح بالاي پايه، كشوييهايي (Ways) براي قرارگيري و حركت زين (Saddle) ماشينكاري شده است. با توجه به وجود انواع غبارهاي مواد ساينده در اين نوع ماشينها ابزار، كشوييها و ديگر سطوح لغزشي ماشين، سختكاري شده و در برابر نفوذ اين غبارها محافظت مي شوند تا دقت عملكرد ماشين در مدت زمان طولاني حفظ گردد.

ستون در قسمت پشت پايه نصب شده كه بر روي آن كلگي سنگ قرار مي گيرد. ستون و كلگي سنگ (Wheelhead) را مي توان توسط فلكه هايي كه در دو طرف پايين نصب شده اند، به طرف بالا و پايين جابه جا نمود. كلگي سنگ را نيز مي توان به صورت 360⁰ چرخاند و در هر وضعيتي آن را قفل كرد. اسپندل سنگ سنباده يك محور دو طرفه است كه هر دو طرف آن به صورت مخروطي و رزوه دار ساخته شده و مي توان سنگ را به هر يك از اين دو طرف نصب نمود. اسپيندل معمولاً توسط يك تسمه تخت به گردش در مي آيد. تسمه بر روي پوليهاي چند پله قرار مي گيرد و با تغيير موقعيت تسمه بر روي اين پله ها مي توان سرعت اسپيندل را تغيير داد.

زين كه ميز ماشين بر روي آن قرار مي گيرد، توسط فلكه پيشروي، به داخل و خارج (به صورت عرضي) قابل حركت است. فلكه پيشروي نيز دو تا است كه در جلو و عقب ميز قرار گرفته اند. بر روي سطح بالاي زين، كشوييهايي به صورت طولي و براي حركت طولي ميز ايجاد شده است (اين كشوييها عمود بر كشوييهاي پايه هستند). ميز روي اين كشوييها قرار مي گيرد و بدون لقي حركت مي كند.

ميز از دو تكه بالا و پايين تشكيل شده است. تكه پاييني ميز بر روي بستر كشويي زين و توسط بيرنگهاي بدون اصطكاك (Antifriction bearings) در جهت طولي حركت مي كند. تكه بالايي ميز قابل چرخش است و مي توان براي سنگ زني مسيرهاي مخروطي، آن را تحت زاويه مورد نظر منحرف كرد. ميز ماشين را مي توان با استفاده از فلكه حركت طولي، با دو سرعت آهسته و سريع، حركت داد. دو اهرم تغيير جهت حركت ميز نيز در عقب و جلوي ماشين تعبيه شده اند كه توسط آنها مي توان كورس حركت ميز را كنترل كرد. بنابراين حركت ميز را مي توان از چهار موضع مختلف كنترل كرد. در بعضي از ماشينهاي ابزار تيزكني يونيورسال، مي توان با استفاده از پيچهاي قفل كننده، ميز را در جهات طولي و عرضي قفل نمود. كورس حركت ميز و موقعيت آن را مي توان با جابه جا كردن دو قطعه مانع كه در شيارهاي T شكل قرار گرفته اند، تنظيم كرد. قطعات مانع را مي توان در دو حالت صلب و از طرف ديگر به صورت يك بالشتك ضربه گير عمل نمايد.

قطعات جانبي

ماشينهاي ابزار تيزكني يونيورسال معمولاً قطعات جانبي و متعلقات متعددي دارند كه با استفاده از آنها مي توان كارهاي متنوعي را انجام داد.

پايه هاي مرغك چپ و راست

ابزارهاي مانند تيغه فرزها و برقوهايي كه بر روي ماندرل (Mandrel) قرار مي گيرند و يا در دو طرفشان سوراخ مرغك وجود دارد، را مي توان بين دو پايه مرغك چپ و راست مهار كرد و آنها را تيز نمود. پايه هاي مرغك بر روي شيارهاي T شكل ميز نصب مي شوند و مي توان موقعيت آنها را به صورت طولي تغيير داد.

استفاده از بستر كشويي بدون اصطكاك براي حركت روان و بدون لقي ميز ماشين

با استفاده از دو پايه مرغك چپ و راست مي توان قطعات مختلف را بين دو مورد مرغك مهار كرد.

محور نگهدارنده قطعه كار يونيورسال

محور نگهدارنده (Universal workhead) نيز بر روي ميز ماشين نصب مي شود و مي توان ابزارهاي دنباله دار نظير تيغه فرزهاي انگشتي (End mill)، تيغه هاي فرزهاي پشاني تراش (Face mill) و ابزارهاي زاويه اي (Angular cutter) را بر روي آن بست.

محور نگهدارنده را مي توان تحت هر زاويه دلخواه منحرف كرده و زايه هاي آزاد (Clearance angle) و زاويه براده (Rale angle) انواع ابزارهاي برشي را طبق زاويه دلخواه تيز نمود.

اسپيندل محور نگهدارنده، قطعه كار، توخالي است و يك طرف آن به صورت مخروطي (طبق استاندارد مورسهاي خودنگهدار يا Self-holiding morse taper) سنگ زده شده است. طرف ديگر اسپيندل طبق زاويه استاندارد ملي (آمريكا) مخروطها سنگ زده شده است. بنابراين مي توان از انواع تيغه فرزها و ديگر ابزارهاي برشي دنباله مخروطي استاندارد را مستقيماً داخل اسپيندل قرار داد. بدين ترتيب از هيچ قطعه واسطه اي براي بستن ابزار بر روي ماشين استفاده نشده است و هم محوري ابزار و محور سنگ سنباده تضمين مي گردد.

متعلقات سنگ زني دايره اي

از اين متعلقات (Radius griding attachment) براي سنگ زني و تيز كردن لبه هاي برش جلويي تيغه فرزهاي سركروي (Ball end mill) و همچنين تيز كردن گوشه هاي تيغه فرزهاي پيشاني تراش به صورت گرد، استفاده مي شود. اين متعلقات به دقت قابل تنظيم است و با يك بار تنظيم كردن آن مي توان لبه اي برشي ابزارهاي مختلف را طبق شعاع موردنظر تيز نمود.

متعلقات شرح داده شده، تنها تعداد اندكي از متعلقات قابل استفاده بر روي ماشينهاي ابزارتيزكني يونيورسال هستد. درباره بقيه انواع اين متعلقات در بخشهاي آينده توضيحاتي ارايه خواهد شد.

انحراف محور نگهدارنده قطعه كار براي تيز كردن سطوح مجاور لبه هاي برشي

 يك تيغه فرز پيشاني تراش، بصورت زاويه اي

با استفاده از متعلقات سنگ زني دايره اي مي توان لبه هاي برشي تيغه فرزها را بصورت گرد و طبق شعاع دلخواه تيز كرد.

ديگر عمليات قابل انجام توسط ماشين ابزار تيزكني

ماشينهاي ابزار تيزكني در اصل براي تيز كردن ابزارهاي برشي طراحي شده اند، ولي مي توان در بعضي موارد از اين ماشينها براي انجام عملياتي نظير سنگ زني گردسايي، داخلي و  نيز استفاده كرد. البته اينگونه عمليات را نمي توان با همان دقت و بازدهي كه بر روي ماشينهاي مخصوص سنگ تخت يا گردسايي قابل انجام هستند، بر روي ماشينهاي ابزار تيزكني انجام داد.

سنگ زني گردسايي بر روي ماشينهاي ابزار تيزكني

در صورتي كه يك ماشين ابزار تيزكني، به تجهيزات مخصوص سنگ زني

گردسايي مجهز باشد، مي توان عملياتي نظير سنگ زني برقوها، سنگ زني سطوح استوانه اي و مخروطي، سنگ زني نوك محورهاي مرغك و سنگ زني پيشاني قطعات استوانه اي را انجام داد. قطعه كار بايد بين دو مرغك و يا بر روي سه نظام يا كولت بسته شود. انتخاب روش بستن قطعه كار بر روي ماشين بستگي به نوع عمليات سنگ زني دارد. مراحل سنگ زني سطح استوانه اي به شرح زير است:

1 – محور نگهدارنده قطعه كار را در سمت چپ ماشين نصب مي كنند.

2 – بر روي محور نگهدارنده قطعه كار، الكتروموتور، پوليهاي مناسب و تسمه نصب كنيد.

3 – يك ميله مرغك در داخل اسپيندل محور نگهدارنده قطعه كار و پايه مرغك را نيز در مقابل آن در طرف ديگر ميز نصب كنيد.

4 – يك سنگ سنباده 150 mm (6 in) استوانه اي ساده بر روي اسپنيدل كلگي سنگ نصب كنيد. جهت گردش سنگ بايد طوري باشد كه برده هاي حاصل از سنگ زني به طرف پايين بريزند.

تنظيم ماشين ابزار تيزكني براي انجام عمليات سنگ زني گردسايي

محور نگهدارنده قطعه كار با استفاده يك الكترو موتور به گردش در مي آيد

 و بر روي آن يك سه نظام نصب شده است.

5 – سرعت مناسب گردش سنگ زني را تنظيم كرده و پس از روشن كردن كلگي سنگ، سنگ را با الماس تيز كنيد.

6 – يك ميله سنگ خورده دقيق بين دو مرغك قرار دهيد.

7 – با استفاده از يك ساعت انديكاتور، ميله را در راستاي طولي تنظيم كنيد. با حركت ساعت در طول قطعه كار، در حالي كه ميله حس كننده آن در بالاي ميله قرار گرفته است، مي توان وضعيت محور نگهدارنده قطعه كار را از نظر بالا يا پايين بودن تنظيم كرد. با حركت دادن ساعت در طول قطعه كار، در حالي كه ميله حس كننده در پهلوي قطعه كار قرار گرفته مي توان تمايل جانبي ميله دقيق را به صفر رساند.

8 – با استفاده از يك سنجه تنظيم ارتفاع، محور اسپنديل سنگ را با نوك مرغك ماشين، هم ارتفاع كنيد.

9 – قطعه كار را بين دو مرغك قرار دهيد.

10 – قطعات مانع تغيير جهت حركت طولي ميز ماشين را بر اساس طول قطعه كار تنظيم كنيد، به طوري كه پس از رسيدن سنگ به دو انتهاي قطعه كار، حدود يك سوم پهناي سنگ را طرفين قطعه كار خارج شود.

11 – جهت گردش قطعه كار را به گونه اي تنظيم كنيد كه در محل تماس سنگ با قطعه كار، قطعه كار به طرف بالا بچرخد.

12 – كلگي سنگ را روشن كرده و پس از آن محور نگهدارنده قطعه كار را نيز روشن كيند.

13 – با چرخاندن فلكه حركت عرضي ميز، قطعه كار را با سنگ مماس كنيد.

14 – فلكه حركت طول ميز ماشين را به آرامي بچرخانيد تا سنگ (با سرعت حدود يك چهارم پهناي سنگ در هر دوره گردش قطعه كار) در طول قطعه كار جابه جا شده و سطح آن را سنگ بزند. با تكرار اين عمل و باردادن به سنگ، آنقدر از سطح قطعه كاربر براده برداي كنيد تا همه قسمتهاي آن سنگ زده شود.

15 – قطر قطعه كار را اندازه بگيرد، با اندازه گيري قطر سر و ته قطعه كار مطمئن شويد كه كار به صورت مخروطي سنگ نخورده باشد. در صورت نياز تكه بالايي ميز را بر روي صفر ميزان كنيد.

17 – با تنظيم عمق برداه برداري 0.02 mm (0.001 in) براي هر پاس، آنقدر از قطعه كار براده برداري كنيد تا حدود 0.02 mm (0.001 in) براي سنگ زني نهايي باقي بماند.

18 – با تنظيم عمق براده برداري 0.005-0.007 mm (0.0002-0.003 in) براي هر پاس سنگ زني نهايي، سطح قطعه كار را سنگ بزنيد تا قطر آن اندازه شود و ...

19 – پس از پايان آخرين پاس زني نهايي، با همان تنظيم چند بار سنگ را از روي قطعه كار عبور دهيد تا ديگر جرقه اي مشاهده نشود و سطح قطعه كار پرداخت گردد.

در سنگ زني قطعات مخروطي نيز بايد به همين روش عمل كرد، با اين تفاوت كه تكه بالايي ميز ماشين را بايد به اندازه زاويه يك طرف مخروط منحرف كرد. در سنگ زني مخروطي، هم ارتفاع بودن محور سنگ سنباده و محور طولي قطعه كار خيلي مهم است، در غير اين صورت زاويه مخروط دقيق نخواهد بود پس از پايان سنگ زني و تميز كردن سطح قطعه كار، قبل از باز كردن آن از روي ماشين، بايد ابعاد قسمت سنگ خورده را دقيقاً كنترل كرد و در صورت نياز اصلاحات لازم را براي آن انجام داد.

سنگ زني داخل

با نصب كردن تجهيزات سنگ زني بر روي يك ماشين ابزار تيزكني مي توان عمليات سنگ زني را بر روي سطوح داخلي قطعات نيز انجام داد. با نصب پوليهاي مناسب بر روي محور كلگي سنگ و محور تجهيزات سنگ زني داخلي و ارتباط آن دو با يك تسمه مي توان اسپيندل سنگ داخلي را با سرعت مورد نظر به گردش درآورد. قطعه كار معمولاً داخل سه نظام (كه بر روي محور محركه قطعه كار نصب شده است) مهار مي شود.

مراحل سنگ زني داخلي بر روي يك ماشين ابزار تيزكني به شرح زير است:

سنگ زني داخلي يك قطعه كار بر روي ماشين ابزار تيز كني

1 – حفاظ سنگ را از روي كلگي سنگ باز كرده و سنگ سنباده را از اسپيندل مربوط جدا كنيد.

2 – كلگي سنگ را طوري تنظيم كنيد كه اسپيندل سنگ زني داخلي ببنديد (نوع سنگ بر اساس قطعه كار بايد انتخاب شود).

قطر سنگ سنباده بايد تقريباً 2/3 تا 3/4 قطر سوراخ قطعه كار باشد.

5 – با توجه به قطر سنگ، سرعت مناسب اسپيندل را تنظيم كنيد اين كار اب انتخاب و نصب پوليهاي مناسب بر روي اسپيندل سنگ و محور كلگي سنگ امكان پذير است.

 6 – تسمه محركه را بر روي پوليها قرار داده و محكم كنيد و سپس محافظ روي تسمه را ببنديد.

7 – محور محركه قطعه كار (كه از يك پايه، محور سه نظام و يك الكتروموتور تشكيل مي شود) را بر روي ميز ماشين نصب كنيد، پايه مرغك را نيز در سمت ديگر ميز نصب نماييد.

8 – محور محركه قطعه كار و تكه بالايي ميز ماشين را با استفاده از يك ميله سنگ خورده دقيق (كه بين دو مرغك بسته مي شود) و يك ساعت انديكاتور (كه بر روي كلگي سنگ قرار مي گيرد) دقيقاً صفر كنيد، با اين كار، استوانه اي بودن سطح سنگ خورده تضمين مي شود.

9 – پايه مرغك و ميله مرغك نصب شده بر روي محور محركه قطعه كار با برداريد.

10 – بر روي محور قطعه كار، يك سه نظام نصب كنيد.

11 – كلگي سنگ را در موقعيت سنگ زني، داخلي تنظيم كرده و اسپنيدل سنگ را با محور محركه قطعه كار هم ارتفاع كنيد.

12 – قطعه كار را درون سه نظام قرار دهيد. در انجام اين كار مواظب باشيد تا فكهاي سه نظام را بيش از حد محكم نكنيد، زيرا ممكن است باعث تغيير شكل قطعه كار شود.

13 – جهت گردش قطعه كار و سنگ را طوري تنظيم كنيد كه در خلاف جهت هم بچرخند.

14 – كلگي سنگ و محور محركه قطعه كار را روشن كنيد.

15 – با تنظيم قطعات مانع، حركت طولي ميز ماشين را طوري طراحي كنيد كه حدود يك سوم پهناي سوم پهناي سنگ، از دو طرف قطعه كار خارج شود.

16 – سطح داخل قطعه كار را آنقدر سنگ بزنيد تا همه سطح داخل سنگ زده شود.

17 – قطر سوراخ، دقت استوانه اي بودن و گشاده بودن دهانه (Bell- mouthing) سوراخ را كنترل كرده و در صورت نياز تنظيمات ماشين را اصلاح كنيد.

18 – حلقه مدرج فلكه حركت عرضي ماشين را بر روي صفر ميزان كنيد تا تنظيم مقدار براده برداري براي كامل كردن ابعاد قطعه كار ساده تر باشد.

19 – به سنگ حدود 0.001 mm (0.0005 in) با داده و با حركت طولي ميز، سطح داخل سوراخ را سنگ بزنيد.

20 – به تنظيم عمق براده به اندازه 0.01 mm(0.0005 in) در هر پاس، داخل سوراخ را آنقدر سنگ بزنيد تا قطر سوراخ به اندازه نهايي نزديك شود. در اين حالت اجازه دهيد سنگ چندين بار حركت رفت و برگشتي انجام دهد تا ديگر جرقه اي مشاهده نشود. با اين كار اولاً سطح سنگ خورده داغ شده، آنقدر صبر كنيد تا به اندازه كافي خنك شود و

21 – قطعه كار را اندازه گيري كرده و سپس با انجام سنگ زني نهايي، ابعاد سوراخ را كامل كنيد.

يك ماشين ابزار تيزكني كه بر روي آن تجهيزات سنگ زني تخت نصب شده و در

 حال تيز كردن يك ابزار برشي كاربايدي مي باشد.

سنگ زني تخت

عمليات سنگ زني تخت سبك را نيز مي توان بر روي يك ماشين ابزار تيزكني انجام داد. تجهيزات مخصوص سنگ زني تخت كه بايد براي اين كار بر روي ماشين نصب شود، از يك بدنه گيره را مي توان در هر جهت دلخواه (بر روي دو صفحه هندسي عمود بر هم) منحرلف نمود. از اين تجهيزات معمولاً براي تيز كردن سطوح ابزارهاي برشي تخت، ابزارهاي ماشين تراش (Lathe)، تكه هاي حديده تخت و ديگر ابزارهاي مشابه استفاده مي شود.

در صورتي كه ابعاد قطعه كار بزرگتر از ابعاد گيره باشد، مي توان يك صفحكه مغناطيس بر روي ميز ماشين نصب كرد. در سنگ زني تخت قطعات برزگتر بر روي ماشين ابزار تيزكني لازم است از يك كلگي سنگ بزرگتر كه معمولاً به همراه اين ماشينها ارسال مي شود، استفاده نمود. بدين ترتيب مي توان از سنگهاي بزرگ تر استفاده كرده و صلبيت ماشين براي عمليات سنگين تر تضمين خواهد شد.

مقدمه:

ماشينهاي سنگ سنترلس (Centerless grinders) در اوايل دهه 1900 ابداع و به بازار عرضه شدند. با اين پيدايش ماشينها، اين امكان فراهم شد كه بتوان قطعات استوانه اي و ديگر فرم هاي دوار را بدون قرار دادن آنها بين دو مرغك ويا بر روي سه نظام يا هر فيكسچر مشابه ديگري سنگ زني نمود. همچنين با استفاده از ماشينهاي سنترلس مي توان قطعات باريك و خيلي بلند را نيز سنگ زد كه تا قبل از آن امكان سنگ زني آنها وجود نداشت. ماشينهاي سنگ سنترلس، ماشينهاي ابزار دقيقي هستند كه مخصوصاً براي عمليات توليد انبوه قطعات دقيق و با فرمهاي مختلف طراحي شده‌اند.

استفاده از تجهيزات تيز كردن (پايه الماس) پيشرفته، سيستمهاي اتوماتيك جابه جايي قطعه كار و تجهيزات كنترل ابعادي اتوماتيك، ماشينهاي سنگ سنترلس را به ماشينهاي سنگ زني دقيق و با ارزشي تبديل كرده است. قطعات كوچك مانند گيره هاي جراحي، قطعات بزرگ مانند اكسل واگنهاي قطار و قطعات متنوع ديگر مانند شفتهاي مركزي كمك فنر خودروها، گژن بين (Piston pins)، تپت سوپاپ (Valve tappets)، قطعات داخلي رولر بيرينگها و توپهاي بيليارد و بولينگ را مي توان با ماشينهاي سنگ سنترلس سنگ زد. ماشينهاي سنترلس قابليت سنگ زني مواد مختلف را قبيل چوب پنبه (Cork) شيشه چوب، لاستيك، پلاستيكها، فولادهاي آلياژي و ... را با دقت ابعاد و پرداخت سطحي عالي نيز دارند. سنگ زني سنترلس را مي توان تا 350 بار سريع تر از عمليات سنگ گردسايي انجام داد. وجود يك تكيه گاه صلب در قطعه كار در ماشينهاي سنگ سنترلس، امكان سنگ زني قطعاتي كه در اثر قطعاتي كه در اثر فشار دچار تغيير شكل مي شوند، را فراهم مي كند.

يك ماشين سنگ سنترلس با بستر افقي

تعدادي از قطعات مختلف كه با ماشين سنگ سنترلس، سنگ زني شده اند.

اصول سنگ زني سنتراس

تفاوت اصلي بين سنگ زني گردسايي و سنگ زني سنترلس اين است كه در ماشينهاي سنترلس، قطعه كار بين دو مرغك و يا درون سه نظام مهار نمي شود. اجزاي اصلي يك ماشين سنگ سنترلس عبارتند از: غلتك تنظيم (Rrgulating wheel)، سنگ سنباده و تكيه گاه قطعه كار (Worreset) سنگ سنباده با سرعت محيطي حدود 2250 m/min (7500 sf/min)مي چرخد و جهت گردش آن به گونه اي است كه قطعه كار را بر روي تكيه گاه حفظ مي كنند. غلتك تنظيم با سرعت آهسته تر1-270 m/min (36-900 sf/min)  مي چرخد.

اجزاء اصلي يك ماشين سنگ سنترلس

غلتك تنظيم معمولاً يك سنگ سنباده با چسب لاستيكي است كه اصطكاك زيادي ايجاد مي كند و باعث مي شود كه قطعه كار با سرعت محيطي يكسان با غلتك تنظيم به گونه اي است كه يك نيروي محوري رو به جلو (Axial thrust) به قطعه كار وارد شود و به واسطه اين نيرو، قطعه كار با سرعت كنترل شده اي از موضع سنگ زني عبور نمايد. تكيه گاه قطعه كار، يك تيغه تخت است كه قطعه كار بر روي آن تكيه كرده و ارتفاع قطعه كار نسبت به سنگ و غلتك را تنظيم مي كند. تيغه هاي راهنما (Work guides) كه در طرفين قطعه كار قرار مي گيرند، وظيفه هدايت درست قطعه كار در عبور از موضع سنگ زني را بر عهده دارند. فشار براده برداري كه توسط سنگ سنباده تامين مي شود، قطعه كار را بر روي تكيه گاه و غلتك تنظيم فشار داده و نگه مي دارد. سنگ سنباده باعث گردش قطعه كار مي شود، ولي سرعت گردش را غلتك تنظيم تعيين خواهد كرد. بنابراين سرعت محيطي گردش قطعه كار و غلتك تنظيم برابر هستند.

اصول عملكرد

در ماشينهاي سنگ گردسايي،قطعه كار بين دو مرغك قرار گرفته و به گردش در مي آيد. به هنگام گردش، حركت طول ميز سبب مي شود قطعه كار در برابر سطح محيطي سنگ يك حركت طولي انجام دهد بدين ترتيب سطح قطعه كار به صورت استوانه اي براده برداري مي شود. قطر قطعه كار بستگي به فاصله سنگ با قطعه كار دارد.

در يك ماشين سنگ سنترلس، مرغك و سه نظام وجود ندارد و موقعيت قطعه كار كار نسبت به سنگ سنباده را تكيه گاه تعيين مي كند. اگر تكيه گاه طوري تنظيم شود كه محور قطعه كار با محور سنگ و غلتك هم ارتفاع باشد، يك قطر يكنواخت (ولي نه لزوماً استوانه اي) بر روي قطعه كار ايجاد مي شود. هر گاه يك نقطه برجسته در محيط قطعه كار به غلتك برخورد كند، قطعه كار را به طرف سنگ سنباده مي راند و يك نقطه فرو رفته در موضع مقابل نقطه برجسته به وجود مي آيد. در شكل يك تصوير اغراق آميز از سطح مقطع يك قطعه كار (فرم مثلثي با اضلاع منحني) كه بر روي يك ماشين سنگ سنترلس سنگ زني شده است نشانداده شده است.

در صورتي كه قطعه كار به صورت هم ارتفاع با سنگ و غلتك قرار گيرد و بر روي يك تكيه گاه با لبه تخت تكيه كرده باشد، چنين فرمي ايجاد مي شود.

قطعه كار كه در مركز قرار قرار گرفته است.

در اين روش معمولاً قطعه كار بصورت مثلثي با اضلاع منحني در مي آيد.

وقتي قطعه كار بالاتر از خط المركزين سنگ و غلتك قرار گيرد

سطح قطعه كار بصورت استوانه اي كامل در مي آيد.

اگر تكيه گاه را كمي بالاتر ببريد به طوري كه محور قطعه كار بالاتر اي خط المركزين سنگ و غلتك قرار گيرد، اين مشكل حل مي شود. در اين حالت اگر يك نقطه برجسته از يك قطعه كار به غلتك تنظيم برخورد كند، غلتك تنظيم قطعه كار را به طرف سنگ سنباده مي راند و يك نقطه فرو رفته در طرف ديگر قطعه كار ايجاد خواهد شد. هر چه قطعه كار نسبت به سنگ و غلتك بالاتر قرار گيرد، گرد شدن قطعه كار سريع تر خواهد بود. براي تقويت اين اثر، لبه بالايي تكيه گاه نيز بايد به صورت شيب دار ساخته شود.

وقتي ميله هاي بلند بر روي يك ماشين سنگ زني مي شوند، معمولاً محور قطعه كار را كمي پايين تر از خط المركزين سنگ و غلتك تنظيم مي كنند. بدين ترتيب از بروز لرزش در قطعه كار (كه به دليل تاب داشتن آن ممكن است به وجود آيد) جلوگيري خواهد شد. به علاوه در اين روش قطعه كار محكم بر روي تكيه گاه خواهد كرد.

مزايا: با پيدايش ماشين سنگ زني سنترلس، اين امكان در صنعت فراهم شد كه قطعات مدور با فرمهاي نسبتاً پيچيده كه سنگ زني آنها به روشهاي ديگر دشوار بود، بسرعت و با دقت بسيار خوبي سنگ زده شوند. استفاده از ماشينهاي سنگ سنترلس مزاياي زير را دارد:

عمليات سنگ زني قطعا با اين ماشينها يك عمليات پيوسته توليدي است. زيرا زمان قرارگيري و تنظيم كار در موضع سنگ زني در مقايسه با ماشينهاي سنگ گردسايي بسيار كوتاه تر است.

با توجه به اينكه فشار ناشي از سنگ زني، قطعه كار را در موقعيت خود محكم نگه مي دارد مي توان بارهاي زيادتري به هنگام سنگ زني به قطعه كار وارد كرد.

در اين ماشينها، نيرويي به دو انتهاي قطعه كار وارد نمي شود و به همين دليل با ماشينهاي سنترلس مي توان قطعات خيلي بلند، شكننده و قطعاتي كه بسادگي دچار تغيير شكل مي شوند را سنگ زد.

چون قطعه كار در موضع سنگ زني شناور است (Floting)، با حداقل براده برداري مي توان تمام سطح قطعه كار را سنگ زد.

با توجه به حجم براده برداري كمتر، سرعت سنگ سنباده نيز بيشتر خواهد بود.

پرداخت سطح و دقت ابعادي را با اين ماشينها مي توان در حد عالي كنترل كرد.

با استفاده از تجهيزات جلو برنده اتوماتيك قطعه كار، مي توان تعداد زيادي قطعات كوچك را به سرعت و به صورت اتوماتيك سنگ زد و

 هزينه نگهداري و تعميرات ماشينهاي سنترلس پايين است، زيرا سطوح در اين ماشينها كم است و سيستم روغنكاري اتوماتيك، تمام قسمتهاي مهم ماشين را روغنكاري مي كند.

انواع ماشينهاي سنگ سنترلس

ماشينهاي سنگ سنترلس جزو مهمترين و دقيق ترين ماشينهاي ابزار توليدي محسوب مي شوند. هر چند تنوع ماشينهاي سنترلس عرضه شده به بازار زياد است، ولي همه اين انواع را مي توان در دو گروه دسته بندي كرد: ماشينهاي سنگ سنترلس با بستر افقي (Horizontal- bed) و ماشينهاي سنگ سنترلس با بستر زاويه دار (Angular-bed). ماشينهاي سنترلس در انواع دستي تا تمام اتوماتيك ساخته مي شوند و دقت سنگ زني آنها در حد ميليونيم اينچ است.

ماشين سنگ زني با بستر افقي

ماشين سنگ سنترلس با بستر افقي، رايج ترين نوع ماشينهاي سنترلس است و اغلب قطعاتي كه احتياج به سنگ زني سنترلس دارند، با اين ماشين سنگ زني مي شوند. در اين نوع ماشين سنترلس، قطعه كار قبل از شروع گردش خود، با سنگ سنباده كه در حال گردش است، برخورد مي كند.

با بستر افقي

ماشين سنگ سنترلس با بستر زاويه دار

اين نوع ماشين معمولاً براي سنگ زني قطعات سنگين مورد استفاده قرار مي گيرند. اين ماشينها طوري طراحي شده اند كه ابتدا قطعه كار با غلتك تنظيم برخورد كرده و توسط آن به گردش در مي آيد و به سرعت مورد نظر مي رسد و سپس عمليات براده برداري آغاز مي شود. در ماشينهاي سنگ سنترلس با بستر زاويه دار اولاً قطعات سنگين بهتر بر روي ماشين قرار مي گيرند و ثانياً هميشه قطعه كار داراي فرم استوانه اي كاملي خواهد بود.

از ماشينهاي سنترلس با بستر زاويه دار براي سنگ زني قطعات سبك با وزن حداقل يك تا دو پوند (نيم تا يك كيلوگرم) كه كيفيت پرداخت سطحي و تلرانس ابعادي دقيق درآنها مهم بوده و ميزان براده برداري در آنها كم باشد، نيز مي توان استفاده نمود.

قسمتهاي مختلف ماشين سنگ سنترلس

همه ماشينهاي سنگ سنترلس، صرف نظر از نوع و تجهيزات جانبي آنها، قسمتهاي مشابهي دارند و اپراتور اين نوع ماشينها بايد با اين قسمتها و سيستماي كنترل ماشين آشنا باشد.

بستر ماشين كه از چدن ساخته مي شود و يك پايه بزرگ و صلب براي نصب ديگر قسمتهاي ماشين محسوب مي شود كلگي سنگ، غلتك و تجهيزات هيدروليك بر روي بستر و در داخل آن نصب مي شوند.

سنگ سنباده و اسپيندل مربوطه در بدنه كلگي سنگ جاي گرفته اند. اسپيندل محل نصب سنگ سنباده است و آن را به گردش در مي آورد.

صفحه گردان (Swivel plate) بر روي بستر قرار گرفته و مي توان آن را به اندازه زاويه دلخواه منحرف نمود. بدين ترتيب مي توان محور غلتك تنظيم را موازي با محور سنگ سنباده و يا با زاويه دلخواه نسبت به آن تنظيم كرد.

قسمت هاي اصلي يك ماشين سنگ سنترلس

كشويي پايين (Lower slide) با استفاده از يك شيار دم چلچله بر روي صفحعه گردان قرار گرفته است و با حركت طولي آن غلتك، تنظيم و تكيه گاه قطعه كار مي توانند به سنگ سنباده نزديك و يا از آن دور شوند. اين حركت با استفاده از فلكه جلو برنده انجام مي شود، كشويي بالا (Upper Slide) نيز با استفاده از يك شيار دم چلچه به كشويي پايين متصل شده و با حركت طولي آن غلتك تنظيم را مي توان بتنهايي منحرف كرد و تحت زاويه دلخواهي قرار داد. با تنظيم زاويه تمايل غلتك مي توان سرعت حركت قطعه كار از بين غلتك و سنگ را به هنگام عمليات سنگ زني تنظيم كرد.

پايه تكيه گاه قطعه كار (Workreset) نيز بر روي كشويي بالا قرار دارد و قطعه كار به هنگام عمليات سنگ زني بر روي آن تكيه مي كند با استفاده از اين تكيه گاه مي توان ارتفاع قرارگيري قطعه كار نسبت به خط المركزين سنگ و غلتك را نيز تنظيم نمود.

متعلقات و تجهزات جانبي

با استفاده از متعلقات و تجهزات جانبي مي توان قابليتهاي يك ماشين سنگ سنترلس را افزايش داد. بعضي از اين متعلقات به صورت استاندارد به همراه ماشين ارسال مي شوند و بعضي ديگر را مي توان براي انجام كارهاي خاص تهيه كرده و بروي ماشين نصب نمود. يكي از متعلقات ماشينهاي سنگ سنترلس، تجهيزات جلوبرنده اتوماتيك الكتروهيدروليك (Electro hydraulics automatic infeed attachment) است. استفاده از اين تجهيزات خاص براي توليد قطعات زياد و با سرعت بالا مفيد خواهد بود. نزديك شدن سريع (Rapid approach) غلتك به طرف سنگ، سرعت پيشروي قابل كنترل، تنظيم زمان پرداخت كاري و برگشت سريع از جمله قابليتهاي اين تجهيزات است.

سنجه اتوماتيك ''Acrasize'' براي كنترل اندازة قطعه كار حين سنگ زني و بعد از آن

تجهيزات جبران كنندة اتوماتيك براي تنظيم موقعيت سنگ بر اساس ميزان سايش آن.

Acrasize از ديگر تجهيزات خاص اين ماشينها است. اين تجهيزات كه در واقع يك سنجه بادي- الكتريكي (Air- electric) است، مي تواند به طور اتوماتيك اندازه قطعه كار را كنترل كند. اين سنجه اتوماتيك قادر است قطعه كار را به هنگام سنگ زني (in-process) و يا پس از سنگ زني (post-process) كنترل نمايد.

وقتي به هنگام سنگ زني، دستگاه ''Accrasize'' قطر قطعه كار را اندازه گرفت و تشخيص داد كه به اندازه مورد نظر رسيده است، دستور برگشت به عقتب را به سنگ خواهد داد. در ماشينهاي سنترلس كه براي سنگ زني قطعات استوانه اي ساده به كار مي روند، قطعات به صورت پشت سر هم از بين سنگ و غلتك عبور كرده و سنگ پس از عبور هر قطعه به عقب بر نمي گردد. در اين گونه موارد سنجبه اتوماتيك ''Acrasize'' پس از عبور از يك قطعه از مقابل سنگ، قطر آن را اندازه گرفته و در صورتي كه تشخيص دهد قطعه كار بزرگ تر از اندازه مطلوب است (به دليل سايش تدريجي سنگ سنباده) از طريق تجهيزات جبران كننده اتوماتيك به سنگ فرمان مي دهد كه به طرف جلو حركت كرده تا ميزان سايش سنگ جبران گردد.

تجهيزات جبران كننده اتوماتيك (Automatic composating device) نيز يك سيستم تنظيم دقيق است كه هماهنگ با تجهيزات سنجه اتوماتيك كار مي كند و در عمليات سنگ زني سنترلس قطعات استوانه اي ساده (كه پشت سر هم از موضع سنگ زني عبور مي كنند) به كار مي رود. سنجه اتوماتيك، مقدار اندازة قطعه كار را به تجهيزات جبران كننده ارسال مي كند و اين تجهيزات (در صورت نياز) كشويي سنگ را به اندازه مورد نياز به جلو مي راند تا ميزان سايش سنگ جبران شده و قطر همه قطعات يكسان باشد.

در بعضي از ماشينهاي سنگ سنترلس،يك مكانيزم بالانس سنگ نيز تعبيه شده است. اين مكانيزم مي تواند به صورت اتوماتيك و با دقت و بدون آنكه لازم باشد سنگ را از روي اسپيندل باز كرد، سنگ را ظرف چند ثانيه بالانس نمايد.

تجهيزات تيز كننده نيز جزو بهترين تجهيزات استاندارد اغلب ماشينهاي سنگ سنترلس است اين تجهيزات به طور دستي يا هيدروليكي مي توانند سنگهاي ماشين سنترلس را به صورت ساده، زاويه دار، يا فرم دار تيز كنند. اگر اين تجهيزات از نوع اتوماتيك باشند، پس از سنگ زني چند قطعه كار، به صورت اتوماتيك، شروع به تيز كردن مجدد سنگ مي كنند.

تجهزات بالانس اتوماتيك سنگ كه خيلي سريع و دقيق سنگ را بالانس مي كند.

تجهيزات تيز كننده مخصوص براي تيز كردن سنگ به صورت ساده يا فرم دار

تجهيزات سنگ زني رينگ بلبرينگها (Race grinding) نيز از جمله تجهيزات مخصوص ماشينهاي سنترلس است كه مخصوصاً براي سنگ زني رينگها و كاسه هاي (Cups) بلبرينگها طراحي شده است. در سنگ زني با اين تجهيزات مي توان از تعامد (Squareness) سطح محيطي و سطوح پيشاني پس از سنگ زني اطمينان داشت. رينگها پشت سر هم، در حالي كه از طرف پيشاني به هم چسبيده اند، با يك نيروي محوري به جلو رانده شده و پشت سر هم از ميان سنگ و غلتك عبور خواهند كرد. تا سطح محيطي آنها سنگ بخورد.

تجهيزات جلوبرنده ميله هاي بلند (Long bars) نيز براي پيش بردن ميله هاي بلند از ميان سنگ و غلتك مورد استفاده قرار مي گيرد. اين تجهيزات با توجه به قطر ميله ها، در ابعاد مختلف ساخته و عرضه مي شوند.

تجهيزات خاص ديگري نيز براي ماشينهاي سنگ سنترلس ساخته شده اند كه كاربردهاي خاصي دارند در صورت نياز مي توان با سازندگان اين ماشينها مشورت كرده و درباره اين تجهيزات اطلاعات كافي دريافت نمود.

تجهيزات مخصوص براي سنگ زني دقيق رينگ ها و كاسه هاي بلبرينگ ها

قطعات  خيلي بلند را مي توان توسط تجهيزات جلوبرنده خاص به ماشين هاي سنترلس وارد نمود.