گروت چیست؟
گروت سیالی متراکم است که از ترکیب سنگدانه‌های ریز، سیمان،آب به همراه مواد شیمیایی و یا بدون آن ساخته می‌شود. کاربرد گروت بنا بر طرح‌اختلاط آن، متغییر است. گروتها گاه کاربردی غیرسازه‌ایی و گاهی هم کاربرد سازه‌ایی را شامل می‌شوند. بدین منظور، انواع مختلفی از گروتها بنا بر کاربردهای متنوع، موجود است. بنابراین قبل از استفاده از گروت، باید ابتدا هدف و انتظار از عملکرد گروت مشخص شود. آیا گروت تنها برای جلوه تزئیناتی، بندکشی و آب‌بندی کاشی‌ها و سرامیک‌ها استفاده می‌شود یا گروت باید چسبندگی قوی و استحکام بالا با قابلیت باربری و انتقال بار را ارائه دهد؟ جواب این سوال با شماست. اما این مقاله به شما کمک می‌کند تا گروتها را شناخته و بنا بر کاربری مورد نظر گروت مناسب را انتخاب و با علم از آن بهره ببرید.
انواع گروتها کدام‌اند؟
به طور کلی، گروتها به دو دسته پایه سیمانی و شیمیایی و هرکدام از این دسته‌ها نیز به چند شاخه تقسیم می‌شوند. در ادامه هر کدام از این دسته‌ها را مورد بررسی قرار می‌دهیم.
دسته 1- گروت‌های پایه سیمانی : این نوع از گروتها از ترکیب سیمان پرتلند معمولی و سیمان‌های فوق ریز ، سنگدانه‌ها و با یا بدون افزودنی‌های شیمیایی به صورت پودری، توسط شرکت‌های سازنده با طرح اختلاط‌های مختلف ساخته می‌شوند.گروت‌های سیمانی پایه آب بوده و تنها در حضور آب فرآیند و واکنش‌های مربوط به پخت و سخت شدگی انجام می‌شود. گروت سیمانی با استفاده از روش‌های گروتینگ یا گروت‌ریزی که معمولا همگی تحت فشار انجام می‌شوند، به داخل حفره‌ها، قالب‌ها، ترک‌ها و… تزریق می‌شود. تزریق گروت‌های سیمانی می‌تواند سبب افزایش استحکام، افزایش قدرت انتقال بار، کاهش نفوذ پذیری، کنترل نشست و تثبیت پایداری و… شود. گروت سیمانی چسبندگی خوبی را به بتن ارائه می‌دهد. گروت‌های سیمانی، از جریان پذیری بسیار خوبی جریان برخوردارند. بدین منظور، می‌توان از آنها در مکان‌هایی که دسترسی دشوار و فضای محدودی دارند، استفاده نمود. در ادامه به انواع گروت‌های پایه سیمانی، می‌پردازیم.
- گروت سیمانی معمولی : این نوع از گروت را می‌توان ساده‌ترین نوع گروت سیمانی برشمرد. زیرا در ترکیبات آن از سیمان‌های پرتلند معمولی به عنوان ماده چسباننده، سنگدانه‌های ریز به عنوان ماده پرکننده، افزودنی‌ها به منظور کنترل رفتار گروت و در نهایت آب به منظور ماده حیاتی واکنش‌هایی شیمیایی و گیرش گروت استفاده شده است.
- گروت سیمانی اصلاح شده با پلیمر : این نوع از گروتها از همان مواد پایه گروت‌های سیمانی معمولی ساخته شده است. تنها نفاوت آن وجود پلیمر در ترکیبات گروت به منظور بهبود مشخصات مکانیکی و رفتار گروت سیمانی معمولی و علاوه بر آن کاهش نسبت آب به سیمان، می‌باشد.
دسته 2- گروت شیمیایی : گروت‌های شیمیایی، از ترکیب چند ماده شیمیایی ساخته می‌شوند.گروت‌های سیلیکات سدیم، پلی یورتان‌ها، آکریلات‌ها، اپوکسی‌ها، آکریل‌آمیدها از پرکاربردترین گروتها نیز محسوب می‌شوند. هرکدام، ویژگی منحصر به فرد خود را ارائه می‌دهند. به طور کلی گروت‌های شیمیایی به دو منظور تقویت ساختاری و یا کنترل آب تزریق می‌شوند. در ادامه هر کدام از انواع گروت‌های شیمیایی را به طور جداگانه مورد بررسی قرار می‌دهیم .
- گروت اپوکسی : گروت‌های اپوکسی از ترکیباتی چون پودر سنگدانه، رزین، هاردنر( سخت‌کننده) و رنگدانه‌ها ساخته می‌شود. این نوع از گروتها از استحکام بسیار بالا، قدرت چسبندگی بالا، مقاومت بالا در برابر مواد شیمیایی و خوردگی‌های ناشی از آن، مقاوم در برابر نفوذ آب، انقباض کم در حین پخت، ظرفیت بالا در برابر تحمل بارهای دینامیکی و… برخوردار است. گروت‌های اپوکسی، مشخصات مکانیکی بسیار بالاتری را نسبت به گروت‌های سیمانی ارائه می‌دهند. گروت‌های اپوکسی نسبت به گروت‌های سیمانی از جریان‌پذیری کمتری برخوردار هستند. اما این ویژگی را می‌توان در مقابل خدمات و ویژگی‌های عالی گروت اپوکسی پس از سخت شدن، نادیده گرفت. این نوع از گروتها را می‌توان برای نصب صفحه ستون (بیس پلیت)، درزهای اتصالات سازه‌ایی، مکان‌هایی با تردد بالا، تزریق زیر ریل جرثقیل،تزریق زیر تجهیزات شامل ماشین آلات ضربه‌ای و ارتعاشی سنگین، موتورهای رفت و برگشتی، کمپرسورها، پمپ ها، پرس ها و… استفاده نمود.
- گروت آکریلات : این نوع از گروت‌های شیمیایی، از ترکیب دو جزئی محلول آکریلات و آغازگر و یا تنظیم کننده ساخته می‌شود. گروت‌های آکریلات، از ویژگی و مشخصات فنی خوبی چون مقاومت فشاری بالا، مقاومت بالا در برابر نفوذ، ویسکوزیته کم، دوام بالا، سازگاری با محیط زیست، غیر سمی و… برخوردار است. بدین منظور از آنها در کنترل تراوش در بتن، عایق رطوبتی، تثبیت خاک، تزریق در ترک‌ها و… کاربرد دارد.
- گروت پلی یورتان : این نوع از گروتها، می‌توانند تک جزئی و یا چند جزئی باشند. در واقع می‌توانند به یک واکنش دهنده نیاز داشته باشند و یا با آب واکنش دهند. گروت پلی یورتان، آبدوست بوده وبا برخورد با آب واکنش شیمیایی می‌دهند و به سرعت منبسط و حجم آنها افزایش می‌یابد. این نوع از گروتها، بعد از واکنش شیمیایی و افزایش حجم، به شکل یک فوم در می‌آیند. این ژل نامحلول درآب، از ویژگی‌های منحصر به فردی چون ویسکوزیته کم، غیرقابل نفوذ، مقاومت فشاری بالا، مقاوم در دمای پایین، کشش خوب، مقاومت بالا در برابر موا شیمیایی واسیدها، اتساع پذیری خوب و… برخوردار است. گروت‌های پلی‌یورتان را می‌توان در پروژه‌های ضد آب و یا تقویت زمین استفاده نمود.
- گروت آکریل‌آمیدها: این گروت شیمیایی مخلوطی از سه یا چند ماده شیمیایی محلول در آب است که ژل سفت شده را از محلول‌های کاتالیزشده مناسب ایجاد می‌کند.این نوع از گروتها، طول عمری بالاتر از سیلیکات و استحکامی بالاتر از اکریلات‌ها ارائه می‌دهد. گروت‌های آکریل‌آمیدها، هر کجا که آب بتواند نفوذ و حرکت کند، جریان یافته و سخت می‌شود. از این نوع گروت، در راه حل‌های ژئوتکنیکی مثل جلوگیری از نشت، تثبیت خاک، مانع آب در سدها، تونل‌ها یا سایر سازه‌های زیر زمینی کاربرد دارد. گروت آکریل آمید از معایبی چون عدم کشیدگی در ترک، نچسبیدن به بتن، مناسب نبودن برای آب‌های اشامیدنی برخوردار است.
- گروت فوران : گروت یا دوغلب فوران مشابه اپوکسی‌ها است، اما از پلیمرهای فورفوریل الکل تشکیل شده است که در برابر اثرات شیمیایی بسیار مقاوم هستند. فوران‌ها سیستم‌های دو جزئی هستند که حاوی رزین فوران و پودر پرکننده با کاتالیزور اسیدی هستند. این کاتالیزور اسیدی است که باعث می‌شود، رزین‌های فوران پخته شوند و یک رزین ترموست تشکیل دهندکه مقاومت شیمیایی، فیزیکی و حرارتی بی‌نظیری را ارائه دهند. این نوع از گروتها، بیشتر برای دوغاب کردن سنگفرش های آجری و کاشی های معدن استفاده می شود.
از دیگر انواع گروت می‌توان به گروت‌های زیر نیز اشاره نمود :
گروت قیری : این نوع گروتها، از ترکیب مواد قیری که مخلوط‌های گرمانرم از هیدروکربن‌ها هستند که از فرآیندهای مصنوعی یا طبیعی، بدست می‌آیند، به همراه مواد معدنی شنی به عنوان سنگدانه‌ها ساخته می‌شوند. گروت‌های قیری جامد یا نمیه جامد با حرارت دادن، قابل استفاده می‌شوند. یکی از ویژگی‌های اصلی گروت‌های قیری، ویسکوزیته وابسته به دما آنها است. علاوه بر این، بر خلاف گروت‌های سیمانی و یا گروتها اپوکسی که در فرآیند پخت به زمان وابسته‌اند، عمل‌آوری گروت‌های قیری وابسته به حرارت بوده و در محیط‌های اشباع با آب به سرعت سرد شده و به ماده‌ایی چسبناک و الاستوپلاستیک تبدیل می‌شود. این نوع از گروتها معمولا به منظور قطع جربان آب‌های زیر زمینی با شدت بالا، کاربرد دارند. در واقع پس از اعمال گروت‌های قیری، روزنه‌هایی که جریان آب از آنها عبور می‌کنند، مسدود می‌شود. علاوه بر این، گروت‌های قیری در پرکردن درزهای ایجاد شده در بتن و یا آسفالت، نیز کاربرد دارد.
- گروت بنتونیت : بنتونیت سدیم ماده اصلی در گل حفاری یا سیال مورد استفاده در حفاری چرخشی است. این سیلیکات آبدار آلومینا است و عمدتاً از کانی رسی مونت موریلونیت تشکیل شده است. مناسب بودن بنتونیت سدیم به عنوان ماده تزریق کننده از توانایی آن در متورم شدن تا 15 برابر حجم خشک خود هنگام هیدراته شدن ناشی می شود. در صورت حفظ رطوبت، یک مهر و موم ژل مانند را در اطراف پوشش حفظ می کند. بنتونیت از خاک رس تولید می شود که خاصیت تیکسوتروپیک دارد و یک ژل بسیار مقاوم در برابر آب تشکیل می دهد که در صورت مخلوط شدن با مواد افزودنی می تواند مانعی دائمی برای جریان آب ایجاد کند. از این روش در مواردی استفاده می شود که ذرات خاک برای تزریق سیمان بسیار کوچک هستند، معمولاً برای مبارزه با نشت در خاک های آبرفتی زیر پایه سدها یا سایر سازه های آبی استفاده می گردد. این ماده به سیمان برای افزایش حجم گیرش، کاهش انقباض، کاهش چگالی و کاهش اتلاف آب از سیمان اضافه می شود. تا 5 درصد وزنی بنتونیت ممکن است به دوغاب سیمان اضافه شود، اگرچه 2-1 درصد رایج‌تر و ترجیحاً استفاده می‌شود.
گروتینگ یا گروت ریزی چیست ؟
فرآیند اعمال گروت یا سیال متراکم پایه سیمانی و یا دیگر مواد چسباننده ، به محیط یا سطوح مورد نظر را گروتینگ یا گروت‌ریزی می‌نامند. گروتینگ یا گروت‌ریزی به روش‌های گوناگونی چون تزریق نفوذی، تزریق تراکمی، تزریق شکافتنی، جت گروتینگ(تزریق با فشاربالا) انجام می‌گردد. در ادامه مقاله، تمامی روش‌های گروتینگ یا گروت‌ریزی ذکر شده را شرح می‌دهیم.
گروتینگ یا گروت‌ریزی به روش تزریق نفوذی
گروتینگ به روش نفوذی، به نوعی تزریق با فشار کم محسوب می‌شود. این روش، رایج‌ترین و مرسوم‌ترین روش تزریق می‌باشد،که شامل پرکردن هرگونه ترک، درز یا فضای خالی در سنگ، بتن، خاک و سایر فضاهای خالی که نیاز به پرشدن دارند، می‌باشد. این معمولاً برای ایجاد انسداد در سازند موجود، ایجاد یک سد آب غیرقابل نفوذ یا هر دو انجام می‌شود. این فرآیند بدون تغییر شکل یا ایجاد تغییر در حجم یا پیکربندی انجام می‌شود. تجهیزات گروتینگ نفوذی شامل یک پمپ، یک مخزن و یک نازل برای خروج گروت می‌باشد. تزریق گروت به روش نفوذی بصورت مستقیم یا گردشی انجام می‌گردد.
گروتینگ یا گروت‌ریزی به روش تزریق تراکمی
تزریق گروت تراکمی، شامل تزریق ملاتی سفت یا ملاتی با اسلامپ کم به منظور افزایش تراکم، کنترل نشست، افزایش پایداری و… در خاک‌های دانه‌دار سست، تقویت خاک‌های ریزدانه و تثبیت حفره‌های زیرسطحی یا فروچاله‌ها استفاده می‌شود. در این روش، گروت از طریق گمانه‌های محفظه‌دار با فشار تا عمق‌های از پیش حفاری شده توسط گمانه، هدایت می‌شوند. حباب‌های گروتی ایجاد شده در این حفره‌ها، سبب وارد شدن فشار به خاک طرفین شده و در پی‌آن، تراکم نیز افزایش می‌یابد. بدین منظور است که به این روش از گروت‌ریزی، تزریق تراکمی گفته می‌شود. این روش برای ترمیم آسیب نشست و به حداقل رساندن آسیب های آتی با کاهش نشست آتی از طریق متراکم سازی است.
گروتینگ یا گروت‌ریزی به روش تزریق شکافتنی
در این تزریق از یک گروت با ویسکوزیته کم استفاده می‌شود. گروت با فشار بالا به وسیله لوله‌ایی به داخل حفرات از پیش تعبیه‌شده و در نقاط استراتژیک تزریق می‌شود. هنگامی که فشار تزریق از فشار هیدرولیکی خاک فراتر رود، شکاف‌ها و شکستگی‌هایی در خاک باز شده و بلافاصله با هجوم گروت منبسط می‌شود. تزریق شکافتنی را می‌توان با عنوان تزریق جبرانی جایگزین نمود. معمولاً از این نوع تزریق به منظور تراز کردن سازه، تثبیت خاک، کنترل نشست، کنترل خاک‌های سست ، متراکم‌سازی خاک و… استفاده می‌شود.
گروتینگ یا گروت‌ریزی به روش جت گروتینگ(تزریق با فشاربالا)
در این روش از گروت‌ریزی، گمانه‌های محفظه‌ایی با سرعت بالا دور خود چرخیده و با حرکت به سمت بالا و پایین، گروت را درون حفره‌های از پیش تعبیه شده اعمال می‌کند. در گروت‌ریزی به روش جت بر خلاف دیگر روش‌های گروت‌ریزی که از نفوذ برای اعمال گروت استفاده می‌کنند، در اینجا از انرژی جنبشی بالا و سرعت زیاد برای شکستن ساختار خاک و مخلوط کردن همزمان گروت باخاک درجا استفاده می‌شود. گروتینگ یا گروت‌ریزی به روش جت، می‌تواند به منظور افزایش ظرفیت باربری خاک، کاهش نشست، کاهش خطر رواگرایی و کاهش نفوذ‌یری به کار گرفته شود.
گروتینگ یا گروت‌ریزی به روش دستی
از گروت‌ریزی به روش دستی، در مکان‌هایی که حجم کار کم است، مثل گروت‌ریزی بیس پلیت، گروت‌ریزی درزهای اتصالی و… استفاده می‌شود. در این روش گروت با استفاده از سطل یا ماله به سطح مورد نظر اعمال می‌شود.
انواع کاربردهای گروت، کدام است ؟
گروت ریزی زیر صفحات ستون: گروت مانند یک شیم مایع ( مایع صفحه پرکن) بین دو سطح عمل می‌کند و برای محکم کردن صفحات پایه ماشین آلات سنگین به فونداسیون استفاده می‌شود. در واقع به ماشین‌آلات اجازه می‌دهد تا به درستی کار کند. علاوه بر این، گروت ارتعاشات عملیاتی که می تواند باعث آسیب ساختاری، خرابی ماشین آلات شود را کاهش می‌دهد. به طور کلی، گروت بین دو سطح صفحه (معمولاً فولاد و بتن) برای ایجاد پایداری، تراز، جداسازی لرزش و تسطیح بیشتر ریخته می شود. در عملیات تزریق بیس پلیت به طور سنتی از گروت سیمانی استفاده می شود. با این حال، بسیاری از صنایع به دلیل توسعه سریع استحکام و خواص مواد برتر، به سمت گروت اپوکسی روی می‌آورند. مراحل گروت‌ریزی بیس پلیت به شرح زیر است:
- مایع شیم برای صاف کردن موقت صفحه استفاده شود.
- یک قالب در اطراف صفحه پایه ایجاد کنید.
- از قیف استفاده کنید و گروت را درونش بریزید.
- صبر کنید تا دوغاب بدون انقباض درمان یا پخت شود و قالب را بردارید.
- گوشه‌ها را در لبه‌های نمایان پخ کنید.
پرکردن درزهای بستر در مقاطع بتنی پیش ساخته : گروتها در پرکردن درزها یا شکاف‌های سازه‌ایی و یا غیر سازه‌ایی کاربرد دارند. گروت‌ریزی در درزها، گاه به منظور اتصال دو عضو بر هم و گاه به منظور پوشش‌دهی اجرا می‌گردد.
پرکردن و آب بندی نمودن حفره‌ها، شکاف‌ها و یا فضاهای خالی : تزریق گروت پرکننده حفره معمولاً زمانی انجام می‌شود که یک فضای خالی یا سوراخ یا فرورفتگی ایجاد می‌شود که می‌تواند منجر به تغییرشکل، از بین رفتن یکپارچگی، ناپایداری و… در سطح زمین و یا ساختار موجود در آن شود. زوال تدریجی فضای خالی، معمولاً در طی چند سال، اغلب به صورت فرورفتگی مخروطی شکل یا سوراخ در سطح ظاهر می‌شود که می تواند منجر به آسیب به ساختمان ها، تاسیسات و جاده ها شود. علاوه بر این، تزریق گروت گاهی به منظور آب‌بندی یا مسدود نمودن جریان آب در محیط مورد نظر انجام می‌شود.
تعمیرات بتن :گروت‌ریزی روشی برای پر کردن ترک‌ها، درزهای باز، حفره‌ها یا لانه زنبوری در اعضای سازه بتنی یا بنایی است. این کار تحت فشار با یک ماده دوغاب انجام می‌شود که در جای خود عمل‌آوری می‌شود تا نتایج مطلوبی مانند تقویت ساختار و جلوگیری از ورود آب ایجاد شود.
تزریق توربین بادی :گروت ماده‌ای با خواص فوق العاده است که معمولاً در ساخت مزرعه بادی درست در زیر فلنج برج، بالای فونداسیون استفاده می‌شود. در واقع یک ماده انتقالی است که به گونه‌ای طراحی شده است که مقاومت بسیار بالایی در برابر خستگی دارد. تمام بارهای دینامیکی باید توسط دوغاب متصل کننده برج به سازه فونداسیون منتقل و جذب شوند.
درزهای سنگفرش :گروت‌ریزی یا دوغاب‌ریزی، گاهی به منظور آب‌بندی و پر نمودن در‌های سنگ‌فر‌ش‌ها، کاشی‌ها، سرامیک‌ها و… مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این نوع از کاربردها، گروتها یا دوغاب‌های مورد استفاده می‌توانند به دلیل جلوه‌های تزئیناتی، رنگی باشند.