حداقل و حداکثر ضخامت گروت زیر صفحه ستون

انتخاب ضخامت نامناسب گروت، خواه بسیار کم باشد یا فراتر از حد مجاز، می تواند منجر به شکست های موضعی، کاهش سطح انتقال بار مؤثر و در نهایت به خطر افتادن پایداری کل سازه شود. بنابراین، تعیین دقیق حداقل و حداکثر ضخامت گروت نه تنها یک الزام اجرایی، بلکه یک ضرورت مهندسی برای تضمین عملکرد طولانی مدت سازه است.

 تعریف گروت و وظایف اصلی آن زیر صفحه ستون

گروت (Grout) ماده ای است شبه سیمانی یا بر پایه رزین های پلیمری/اپوکسی که وظایف اصلی آن در زیر بیس پلیت عبارتند از:

۱ . تراز نهایی (Leveling): حذف ناهمواری های سطح فونداسیون و ایجاد یک سطح کاملاً افقی برای تکیه گاه صفحه ستون.

1. انتقال یکنواخت بار (Uniform Load Transfer): تضمین می کند که بار محوری و لنگر ستون به طور مساوی در سراسر سطح بیس پلیت توزیع شده و به فونداسیون منتقل شود، نه فقط در نقاط تماس اولیه.
2. پر کردن کامل حفره ها (Void Filling): با توجه به روانی و قابلیت نفوذ بالای خود، تمامی فضاهای خالی و تلورانس های زیر بیس پلیت را پر کرده و از تمرکز تنش در نقاط خاص جلوگیری می کند.
3. تحمل نیروهای فشاری و برشی: گروت باید مقاومت فشاری نهایی بالاتری نسبت به بتن فونداسیون داشته باشد.

۲.۱. انواع متداول گروت و تفاوت های کلیدی

نوع گروت	ویژگی کلیدی	کاربرد اصلی	ملاحظات ضخامت
گروت سیمانی (Cementitious)	مقرون به صرفه،مقاومت فشاری خوب.	ضخامت های استاندارد و متوسط (۲۰ تا ۶۰ میلی متر).	نیاز به افزودنی ضد انقباض (Non-shrink).
گروت منبسط شونده (Non-Shrink)	با افزودنی های ویژه (مانند آلومینیوم پودری) برای جبران انقباض پلاستیک و خشک شدن.	کاربرد عمومی در بیس پلیت ها،اتصال سازه ای.	بهترین انتخاب برای حفظ ضخامت ثابت.
گروت اپوکسی (Epoxy Grout)	مقاومت فشاری و شیمیایی بسیار بالا،گیرش سریع .	ضخامت های کم، بارهای دینامیک،محیط های تهاجمی، صفحات ماشین آلات حساس.	گران تر؛ نیاز به کنترل دمای محیط.

اهمیت استفاده از روان سازهای بتن در ترکیب گروت های سیمانی به منظور افزایش روانی و کاهش آب به سیمان، ضمن حفظ مقاومت فشاری، در پر کردن کامل زیر بیس پلیت ها نقشی اساسی دارد .

ضخامت مناسب گروت از منظر مهندسی سازه

انتخاب ضخامت بهینه گروت، توازن ظریفی بین قابلیت اجرایی، الزامات سازه ای و مدیریت هزینه ها است.

۳.۱ . معیارهای تعیین ضخامت

1. اندازه سنگدانه ها (Maximum Aggregate Size): ضخامت باید حداقل سه برابر بزرگترین اندازه سنگدانه مورد استفاده در گروت باشد تا امکان جریان و پر شدن کامل فضا فراهم شود.
2. تلورانس های اجرایی فونداسیون (Tolerance Control): معمولاً ضخامت گروت باید به گونه ای انتخاب شود که بزرگ ترین اختلاف تراز ممکن بین فونداسیون و سطح زیرین بیس پلیت را پوشش دهد.
3. نوع بیس پلیت و روش نصب: بیس پلیت هایی که با پیچ های مهاری (Anchor Bolts) نصب و تنظیم تراز می شوند،نیاز به فضای گروت بیشتری نسبت به ترازدهی با گُوِه (Shim) دارند .

۳.۲. ریسک های ضخامت کم یا زیاد

ضخامت خیلی کم (کمتر از ۲۰ میلی متر)

• کاهش روانی و قابلیت نفوذ: گروت در ضخامت های بسیار کم، نمی تواند به خوبی جریان یابد و تمام حفره ها را پر کند، به خصوص اگر فضای بین بیس پلیت و فونداسیون توسط گُوه های موقت مسدود شده باشد .
• خطر محبوس شدن هوا: افزایش احتمال حبس هوا (Air Voids) زیر بیس پلیت و کاهش سطح مؤثر انتقال بار .
• افزایش اصطکاک داخلی: سنگدانه های گروت به یکدیگر گیر کرده و مانع از پر شدن کامل فضا می شوند .

ضخامت خیلی زیاد (بیشتر از ۱۰۰ میلی متر در حالت استاندارد)

• افزایش حرارت هیدراتاسیون (Heat of Hydration): به ویژه در گروت های سیمانی. ضخامت زیاد باعث بالا رفتن دمای داخلی و خطر ترک خوردگی حرارتی (Thermal Cracking) می ش��د.
• افزایش انقباض (Shrinkage): اگر از گروت غیرمنقبض شونده استفاده نشود،انقباض در حجم زیاد منجر به جدا شدن گروت از بیس پلیت یا فونداسیون می شود.
• نیاز به اصلاح دانه بندی: گروت با ضخامت زیاد نیاز به افزودن سنگدانه های درشت تر دارد که این امر خود نیازمند طراحی دقیق تر و کنترل اختلاط است.

 استانداردهای ملی ایران: الزامات حداقل و حداکثر ضخامت گروت

مقررات ملی ساختمان ایران و نشریات فنی سازمان مدیریت و برنامه ریزی، مرجع اصلی برای تعیین ضخامت گروت زیر صفحه ستون هستند.

۴.۱ . مبحث نهم مقررات ملی ساختمان (طرح و اجرای ساختمان های بتن آرمه)

اگرچه مبحث نهم به طور مستقیم به اجرای گروت زیر بیس پلیت نمی پردازد، اما بر الزامات مقاومت بتن و کنترل تلورانس ها تأکید دارد که به صورت غیرمستقیم بر ضخامت گروت تأثیر می گذارد. نکته کلیدی اینجاست که مقاومت فشاری گروت باید حداقل برابر یا ترجیحاً بیشتر از مقاومت بتن فونداسیون باشد .

۴.۲. نشریه ۵۵ (مشخصات فنی عمومی کارهای ساختمانی)

نشریه ۵۵ یکی از مهم ترین مراجع اجرایی در این زمینه است .

• حداقل ضخامت گروت: در کارهای ساختمانی عمومی و نصب ستون ها، حداقل ضخامت گروت زیر صفحه ستون معمولاً بین ۲۵ تا ۳۰ میلی متر (حدود ۱ اینچ) توصیه می شود . این ضخامت اطمینان می دهد که گروت غیرمنقبض شونده (Non-shrink Grout) می تواند با روانی کافی جریان یابد و تمامی تلورانس های استاندارد ساخت را پوشش دهد . در شرایط خاص و برای گروت های اپوکسی بسیار روان، این مقدار می تواند تا ۲۰ میلی متر نیز کاهش یابد.
• حداکثر ضخامت گروت (برای یک مرحله اجرا): حداکثر ضخامت برای یک مرحله گروت ریزی با گروت سیمانی استاندارد،معمولاً در حدود ۵۰ تا ۶۰ میلی متر در نظر گرفته می شود.
• شرایط افزایش ضخامت تا حد مجاز: اگر ضخامت مورد نیاز از ۶۰ میلی متر بیشتر باشد (مثلاً به دلیل خطای تراز فونداسیون)، مجری باید یکی از اقدامات زیر را انجام دهد:
• استفاده از گروت با سنگدانه های درشت (Pebble Grout): افزایش اندازه سنگدانه به منظور کاهش حرارت هیدراتاسیون و کاهش درصد انقباض .
• گروت ریزی در چند مرحله: اگر ضخامت به ۱۰۰ میلی متر یا بیشتر می رسد،اجرا باید در لایه های متوالی و با اعمال محدودیت های زمانی صورت پذیرد تا حرارت کنترل شود .

استانداردهای بین المللی: ACI و BS EN

برای پروژه های بزرگ یا ماشین آلات حساس که دقت بالایی در انتقال بار نیاز دارند،استفاده از استانداردهای بین المللی ضروری است.

۵.۱. استاندارد ACI 351.1R (Grouting Machine and Column Bases)

ACI 351 به طور خاص به روش ها و مواد گروت ریزی برای بیس پلیت ها و ماشین آلات می پردازد:

• حداقل ضخامت ACI: حداقل ضخامت استاندارد گروت طبق ACI،معمولاً ۲۵ میلی متر (۱ اینچ) است. برای گروت های اپوکسی، این حداقل می تواند اندکی کاهش یابد.
• حداکثر ضخامت ACI: ACI محدوده بالایی سخت گیرانه ای را تعیین نمی کند، اما تأکید دارد که ضخامت نهایی باید متناسب با توانایی گروت در کنترل حرارت هیدراتاسیون و انقباض باشد . برای گروت های سیمانی که با افزودن سنگدانه طراحی شده اند،ضخامت ها تا ۱۵۰ میلی متر نیز قابل قبول است،به شرطی که طرح اختلاط برای تحمل این حجم اصلاح شده باشد.

۵ .۲ . استاندارد BS EN 1504 (Products and Systems for the Protection and Repair of Concrete Structures)

این استاندارد اروپایی،کیفیت و عملکرد گروت های مورد استفاده در تعمیر و نصب را مشخص می کند. برای گروت های تعمیری و نصبی:

• حداقل ضخامت BS EN: معمولاً مطابق با مشخصات فنی محصول (Product Datasheet) تعیین می شود، اما اغلب در محدوده ۲۰ میلی متر یا بیشتر است.
• انتخاب ماده بر اساس ضخامت: BS EN تأکید دارد که در ضخامت های بالا، باید از مواد با مدول الاستیسیته کمتر و مقاومت های نهایی که برای ضخامت های حجیم طراحی شده اند، استفاده شود .

جدول کامل ضخامت مجاز گروت (راهنمای سئوپسند)

این جدول مروری کاربردی بر ضخامت های توصیه شده بر اساس نوع گروت و استانداردهای رایج ارائه می دهد و به عنوان یک مرجع سریع برای متخصصان قابل استفاده است.

نوع گروت	استاندارد مرجع	حداقل ضخامت (mm)	حداکثر ضخامت (mm) (تک مرحله ای)	ملاحظات و کاربرد
گروت سیمانی غیرمنقبض شونده (Non-shrink)	نشریه ۵۵ / مبحث ۹	۲۵	۶۰	کاربرد استاندارد در بیس پلیت های ساختمانی .
گروت سیمانی با روانی بالا (Ultra Flow)	ACI 351.1R	۲۰	۵۰	برای پرکردن فضاهای پیچیده و متراکم .
گروت سیمانی سنگدانه دار (Pebble Grout)	ACI 351.1R	۵۰	۱۵۰ (با طرح اختلاط کنترل شده)	برای ضخامت های بسیار زیاد یا پایه ماشین آلات سنگین.
گروت اپوکسی (Epoxy Grout)	BS EN 1504	۱۰ (در برخی فرمولاسیون ها)	۷۵	بارهای دینامیک،مقاومت شیمیایی، ضخامت های بسیار کم یا متوسط .

توجه: ضخامت های بالاتر از ۶۰ میلی متر در گروت های سیمانی باید حتماً تحت نظارت مهندسی و با افزودن مصالح پرکننده مجاز (Fillers) برای کنترل انقباض و حرارت اجرا شوند .

نکات اجرایی مهم هنگام گروت ریزی زیر بیس پلیت

موفقیت در عملیات گروت ریزی تنها به انتخاب ضخامت مناسب محدود نمی شود؛ بلکه نیازمند رعایت دقیق مراحل اجرایی است.

۷ .۱ . آماده سازی سطح فونداسیون

• زیرسازی: سطح بتن فونداسیون باید تمیز، عاری از روغن، گرد و غبار، و مواد سست باشد . لازم است سطح فونداسیون زبر (Roughened) شود تا چسبندگی مکانیکی (Interlock) بین گروت و بتن افزایش یابد.
• مرطوب سازی: بتن فونداسیون باید حداقل ۲۴ ساعت قبل از گروت ریزی کاملاً اشباع از آب شده و سپس آب های اضافی سطح پاک شوند (حالت SSD: Saturated Surface Dry). این کار برای جلوگیری از جذب آب گروت توسط بتن خشک و کاهش روانی آن ضروری است.

۷ .۲. نصب و ترازدهی بیس پلیت

• صفحه ستون باید با استفاده از گُوه های فولادی (شیم ها) یا سیستم های تنظیم ارتفاع، در تراز دقیق نصب و ثابت شود. این گُوه ها باید پس از سخت شدن گروت،در صورت امکان،برداشته شوند یا در صورتی که فولادی و دائمی هستند، مطمئن شوید که مانع جریان گروت نمی شوند .

۷.۳ . اجرای تزریق گروت

• قالب بندی: باید از یک جعبه سرریز (Head Box) یا قیف در سمت تزریق استفاده شود تا فشار هیدرواستاتیک مثبتی برای جریان بهتر گروت فراهم گردد.
• نحوه تزریق: گروت ریزی باید همواره از یک جهت یا از مرکز بیس پلیت به سمت محیط انجام شود . این روش از حبس شدن هوا در زیر صفحه جلوگیری کرده و جریان پیوسته و کامل را تضمین می کند.
• استفاده از میله (Rodding): برای کمک به پر شدن کامل و حذف حباب ها، در صورت لزوم می توان از یک میله فلزی (در ضخامت های بیشتر) استفاده کرد،اما لرزش بیش از حد ممنوع است زیرا منجر به جدایی دانه ها (Segregation) می شود.

۷.۴. کیورینگ (عمل آوری)

• گروت های سیمانی پس از گیرش اولیه به عمل آوری (Curing) مرطوب نیاز دارند. استفاده از مواد عمل آوری (Curing Compounds) یا پوشاندن سطح با گونی خیس، برای جلوگیری از خشک شدن سریع و ترک های ناشی از انقباض، حیاتی است . این مرحله تضمین کننده دستیابی به مقاومت فشاری طراحی شده است.

 خطاهای رایج در تعیین ضخامت گروت و پیامدهای آن

نادیده گرفتن الزامات ضخامت استاندارد می تواند پیامدهای مهندسی جدی در بر داشته باشد:

خطای رایج	پیامد مهندسی	راه حل مهندسی
ضخامت کمتر از ۲۰ میلی متر	حبس هوا، عدم پر شدن کامل زیر بیس پلیت، انتقال بار در نقاط محدود.	استفاده از گروت اپوکسی یا پلیمری بسیار روان؛ تنظیم مجدد تراز بیس پلیت.
ضخامت بیشتر از ۱۰۰ میلی متر	ترک های حرارتی، انقباض بیش از حد،کاهش مقاومت به دلیل عدم کنترل دما.	تقسیم گروت ریزی به چند مرحله، استفاده از گروت با دانه بندی درشت (Pebble Grout) یا استفاده از گروت های حجیم.
اجرای گروت ریزی بدون کنترل تراز	ضخامت متغیر در زیر بیس پلیت؛ شکست گروت در نازک ترین بخش .	استفاده از گُوه های کالیبره شده برای تنظیم دقیق ارتفاع قبل از گروت ریزی .
انتخاب گروت سیمانی معمولی (منقبض شونده)	جدا شدن گروت از سطح بیس پلیت،تشکیل فضای خالی،شکست اتصال .	استفاده اجباری از گروت های غیرمنقبض شونده (Non-shrink) با کیفیت بالا.

انتخاب بهترین نوع گروت برای ضخامت های مختلف

انتخاب ماده مناسب باید بر اساس ضخامت نهایی مورد نیاز، شرایط بارگذاری و محیطی صورت پذیرد .

۹ .۱ . ضخامت های کم (۱۰ تا ۲۵ میلی متر)

در این محدوده ، نیاز به ماده ای با جریان پذیری استثنایی و کمترین انقباض ممکن است .

• گروت اپوکسی: بهترین گزینه است. به دلیل مقاومت بالا و انقباض صفر در این ضخامت ها، عملکرد عالی دارد .
• گروت سیمانی اصلاح شده با پلیمر (Polymer Modified): این گروت ها روانی بهتری نسبت به سیمانی ساده داشته و برای حداقل های بالای ۲۰ میلی متر مناسب هستند .

۹.۲ . ضخامت های متوسط (۲۵ تا ۶۰ میلی متر)

این رایج ترین محدوده برای نصب ستون ها است.

• گروت سیمانی غیرمنقبض شونده استاندارد: گزینه بهینه از نظر اقتصادی و فنی. محصول باید دارای خاصیت انبساط کنترل شده برای جبران انقباض پلاستیک باشد .

۹.۳. ضخامت های زیاد (۶۰ تا ۱۵۰ میلی متر)

مدیریت حرارت و حجم در این ضخامت ها مهم ترین چالش است.

• گروت حجیم (Mass Grout) یا گروت با سنگدانه درشت: برای جلوگیری از تولید حرارت زیاد، لازم است بخشی از حجم توسط سنگدانه های درشت (که دمای هیدراتاسیون پایینی دارند) پر شود. طرح اختلاط باید به دقت تنظیم شود تا روانی حفظ گردد.
• گروت ریزی مرحله ای: در ضخامت های بسیار زیاد، می توان ابتدا یک لایه نازک گروت با مقاومت بالا اجرا کرد و سپس قسمت عمده را با بتن یا گروت معمولی پر کرد، اگرچه این روش پیچیدگی اجرایی بالایی دارد .

معرفی محصولات پیشنهادی کلینیک بتن

در کلینیک بتن،ما بر اهمیت استفاده از مواد با کارایی بالا و انطباق کامل با استانداردها تأکید داریم. برای تضمین کیفیت و کنترل ضخامت،استفاده از گروت های صنعتی پیشرفته توصیه می شود:

1. گروت های سیمانی غیرانقباضی سری BetoFlow / MtoFlow: این محصولات که در فرمولاسیون های مختلف برای ضخامت های ۲۰ تا ۱۰۰ میلی متر عرضه می شوند، دارای روانی فوق العاده و انبساط کنترل شده هستند. این گروت ها تضمین می کنند که حتی در ضخامت های زیاد،حداقل تغییر حجم رخ دهد و اتصال دائمی بین بیس پلیت و فونداسیون حفظ شود .
2. گروت اپوکسی DezoFlow: برای مواردی که ضخامت کم یا بارهای دینامیک بالا (مانند ماشین آلات حساس) مد نظر است . این گروت ها با مقاومت فشاری اولیه و نهایی بسیار بالا، برای ضخامت های ۱۰ تا ۷۵ میلی متر ایده آل هستند و مقاومت شیمیایی بالایی نیز ارائه می دهند .

انتخاب صحیح محصول، کلید کنترل دقیق بر حداقل و حداکثر ضخامت گروت است. تیم فنی کلینیک بتن آماده ارائه مشاوره در انتخاب دقیق ترین محصول متناسب با ضخامت های مورد نیاز پروژه شما است.

جمع بندی

کنترل حداقل و حداکثر ضخامت گروت زیر صفحه ستون، یک عامل تعیین کننده در ایمنی و عملکرد سازه های فلزی است .

خلاصه توصیه های مهندسی:

1. محدوده ایده آل: ضخامت گروت باید در محدوده ۲۵ تا ۶۰ میلی متر حفظ شود.
2. انتخاب مواد: برای اطمینان از پر شدن کامل،همواره از گروت های غیرمنقبض شونده (Non-shrink) استفاده کنید.
3. مراجع استاندارد: به طور عمومی از الزامات نشریه ۵۵ و در پروژه های حساس،از دستورالعمل های ACI 351.1R تبعیت کنید .
4. ضخامت های خارج از عرف: در صورت نیاز به ضخامت کمتر از ۲۰ میلی متر، استفاده از گروت اپوکسی اجباری است و در صورت نیاز به ضخامت بیشتر از ۶۰ میلی متر، باید از گروت های حجیم یا اجرای چند مرحله ای استفاده شود.