گروت اپوکسی یا گروت سیمانی؛ معیار انتخاب چیست؟

مقدمه

گروت‌ها از مهم‌ترین مصالح پرکننده و انتقال‌دهنده بار در نصب تجهیزات صنعتی، بیس‌پلیت‌ها، ماشین‌آلات، ستون‌های فلزی، فونداسیون تجهیزات و تعمیرات سازه‌ای محسوب می‌شوند. انتخاب نادرست نوع گروت می‌تواند منجر به تمرکز تنش، کاهش عمر بهره‌برداری، ایجاد ترک، خوردگی و حتی از کار افتادن تجهیزات شود. در عمل، دو گروه اصلی گروت‌ها شامل گروت‌های پایه سیمانی و گروت‌های پایه اپوکسی هستند که هر یک دارای ویژگی‌ها، محدودیت‌ها و کاربردهای اختصاصی‌اند.

مطالعات جدید نشان می‌دهد که معیار انتخاب گروت نباید صرفاً بر اساس مقاومت فشاری باشد، بلکه پارامترهایی نظیر رفتار خزشی، مقاومت شیمیایی، پایداری ابعادی، شرایط بهره‌برداری و الزامات اجرایی نیز باید به‌صورت هم‌زمان مورد ارزیابی قرار گیرند [1،2].

گروت سیمانی؛ گزینه‌ای اقتصادی و سازگار با بتن

گروت سیمانی معمولاً از ترکیب سیمان پرتلند، سنگدانه‌های دانه‌بندی‌شده، افزودنی‌های روان‌کننده، مواد منبسط‌کننده و گاهی الیاف تشکیل می‌شود. این نوع گروت به دلیل ضریب انبساط حرارتی نزدیک به بتن، چسبندگی مناسب به زیرلایه‌های سیمانی و سهولت اجرا، پرکاربردترین گزینه در پروژه‌های ساختمانی و صنعتی است.

مطابق استاندارد ASTM C1107، گروت سیمانی باید دارای ویژگی‌های غیرانقباضی، روانی مناسب و مقاومت مکانیکی پایدار باشد [3]. همچنین استاندارد EN 1504-6 الزامات عملکردی این نوع محصولات را برای انکراژ میلگرد و اتصالات سازه‌ای تشریح می‌کند [4].

گروت سیمانی معمولاً در شرایط زیر انتخاب مناسبی محسوب می‌شود:

نصب بیس‌پلیت‌های سازه‌ای و تجهیزات با بارگذاری معمول

زیرسازی ستون‌های فلزی و صفحات اتصال

پر کردن فضاهای خالی با ضخامت زیاد

پروژه‌هایی با محدودیت اقتصادی

محیط‌هایی که در معرض مواد شیمیایی خورنده قرار ندارند

گروت اپوکسی؛ راه‌حل مهندسی برای شرایط سخت بهره‌برداری

گروت اپوکسی از رزین اپوکسی، سخت‌کننده و فیلرهای معدنی تشکیل شده و به‌عنوان یک ماده پلیمری با عملکرد بالا شناخته می‌شود. این نوع گروت دارای مقاومت فشاری و خمشی بسیار زیاد، چسبندگی فوق‌العاده به فولاد و بتن، نفوذپذیری بسیار کم و مقاومت شیمیایی قابل توجه است.

استاندارد ASTM C579 روش تعیین مقاومت فشاری ملات‌ها و گروت‌های رزینی را ارائه می‌کند و ASTM C827 نیز معیارهای پایداری حجمی و تغییر ابعاد گروت‌ها را مشخص می‌نماید [5،6].

گروت اپوکسی معمولاً در شرایط زیر توصیه می‌شود:

نصب تجهیزات دوار و ماشین‌آلات با ارتعاش بالا

فونداسیون کمپرسورها، توربین‌ها و ژنراتورها

صنایع نفت، گاز، پتروشیمی و محیط‌های شیمیایی خورنده

شرایطی که مقاومت در برابر روغن، اسیدها و نمک‌ها ضروری است

کاربردهایی که نیاز به مقاومت اولیه بالا و توقف کوتاه بهره‌برداری وجود دارد

معیار اصلی انتخاب؛ تنها مقاومت فشاری کافی نیست

در بسیاری از پروژه‌ها، تصمیم‌گیری صرفاً بر اساس مقاومت فشاری نهایی انجام می‌شود؛ درحالی‌که تحقیقات جدید نشان می‌دهد این رویکرد می‌تواند منجر به انتخاب نامناسب شود [1].

انتخاب بین گروت سیمانی و اپوکسی باید بر اساس مجموعه‌ای از معیارهای مهندسی صورت گیرد:

شرایط بارگذاری

در بارگذاری‌های استاتیکی و معمول، گروت سیمانی عملکرد مناسبی دارد. اما در حضور بارهای دینامیکی، ضربه‌ای و ارتعاشات مداوم، گروت اپوکسی به دلیل مدول الاستیسیته بالا و مقاومت بیشتر در برابر خستگی گزینه مناسب‌تری است.

محیط بهره‌برداری

در محیط‌های مرطوب معمولی و سازه‌های ساختمانی، گروت سیمانی پاسخگوی نیاز پروژه است. اما در مجاورت مواد شیمیایی، روغن‌ها، اسیدها و محیط‌های صنعتی خورنده، استفاده از گروت اپوکسی توصیه می‌شود.

ضخامت اجرا

گروت‌های سیمانی امکان اجرا در ضخامت‌های بیشتر را با هزینه مناسب فراهم می‌کنند. در مقابل، گروت‌های اپوکسی در ضخامت‌های بسیار بالا ممکن است با افزایش دمای ناشی از واکنش پخت مواجه شوند و نیازمند کنترل دقیق اجرایی باشند.

سازگاری حرارتی

ضریب انبساط حرارتی گروت سیمانی به بتن نزدیک‌تر است و در سازه‌های بتنی بزرگ مزیت محسوب می‌شود. گروت‌های اپوکسی دارای رفتار حرارتی متفاوتی هستند و در پروژه‌هایی با نوسانات دمایی شدید باید با ملاحظات طراحی استفاده شوند.

ملاحظات اقتصادی

هزینه تمام‌شده گروت اپوکسی به‌مراتب بیشتر از گروت سیمانی است. بنابراین استفاده از آن تنها زمانی توجیه فنی دارد که شرایط بهره‌برداری، مقاومت شیمیایی یا الزامات عملکردی ویژه، انتخاب آن را ضروری کند.

جمع‌بندی

هیچ‌کدام از دو نوع گروت را نمی‌توان به‌صورت مطلق «بهتر» دانست. گروت سیمانی به دلیل قیمت مناسب، سازگاری با بتن و سهولت اجرا، انتخاب اول بسیاری از پروژه‌های ساختمانی و صنعتی است.

در مقابل، گروت اپوکسی یک راه‌حل مهندسی برای شرایط بهره‌برداری سخت، بارهای دینامیکی و محیط‌های خورنده محسوب می‌شود.

بنابراین معیار صحیح انتخاب، ارزیابی هم‌زمان شرایط بارگذاری، محیط سرویس، الزامات دوام، ضخامت اجرا، محدودیت‌های اجرایی و هزینه چرخه عمر پروژه است. انتخاب مبتنی بر این رویکرد می‌تواند به افزایش دوام، کاهش هزینه‌های تعمیرات و ارتقای قابلیت اطمینان سازه و تجهیزات منجر شود.

منابع

[1] ACI Committee 351. Foundations for Dynamic Equipment, American Concrete Institute.

[2] ACI Committee 503. Use of Epoxy Compounds with Concrete, American Concrete Institute.

[3] ASTM C1107/C1107M. Standard Specification for Packaged Dry, Hydraulic-Cement Grout (Nonshrink).

[4] EN 1504-6. Products and Systems for the Protection and Repair of Concrete Structures – Anchoring of Reinforcing Steel Bar.

[5] ASTM C579. Standard Test Methods for Compressive Strength of Chemical-Resistant Mortars, Grouts, Monolithic Surfacings and Polymer Concretes.

[6] ASTM C827. Standard Test Method for Change in Height at Early Ages of Cylindrical Specimens of Cementitious Mixtures.

[7] Neville, A.M. Properties of Concrete, Fifth Edit