گروت منبسط شونده

گروت منبسط شونده (Expansive Grout) نوعی گروت سیمانی یا پلیمری پیشرفته است که پس از اختلاط با آب، در مرحله گیرش اولیه و سخت‌شدن حجم خود را به صورت کنترل‌شده افزایش می‌دهد. این انبساط معمولاً بین 0.5 تا 5 درصد (و در موارد خاص تا 10 درصد) است و هدف آن جبران کامل انقباض هیدراتیکی سیمان، ایجاد فشار اولیه بر سطوح مجاور (تا 0.5 مگاپاسکال) و تضمین تماس 100 درصدی با زیرکار می‌باشد. این ویژگی، گروت منبسط‌شونده را به بهترین گزینه برای کاربردهای دقیق و حساس تبدیل کرده است.

در این مقاله، ابتدا تعریف جامعی از گروت ارائه می‌شود، سپس انواع آن دسته‌بندی شده، تفاوت‌های کلیدی با سایر گروت‌ها در قالب جدول و توضیحات دقیق بررسی می‌گردد.

تعریف کلی گروت

گروت (Grout) یک ماده پرکننده سیال یا خمیری است که از ترکیب سیمان پرتلند، سنگدانه ریزدانه (یا بدون سنگدانه)، آب و افزودنی‌های شیمیایی تشکیل می‌شود. برخلاف ملات معمولی، گروت فاقد سنگدانه درشت است و روانی بسیار بالا (Flowability > 25 ثانیه در قیف جریان) دارد تا بتواند در فضاهای باریک (حتی 5 میلی‌متر) نفوذ کند.

اهداف اصلی گروت:

1. پر کردن کامل فضاهای خالی (Void Filling)
2. انتقال یکنواخت بار از المان فوقانی (بیس‌پلیت، ماشین‌آلات) به فونداسیون
3. جلوگیری از نفوذ آب، خوردگی و لرزش
4. اتصال محکم اجزای پیش‌ساخته (Precast Connections)
5. افزایش دوام سازه در برابر بارهای دینامیکی

انواع گروت بر اساس رفتار حجمی 

تفاوت‌های کلیدی گروت منبسط‌شونده با دیگر گروت‌ها 

مکانیزم شیمیایی انبساط در گروت منبسط‌شونده

1. انبساط گازی (Gas Expansion)

• عامل: پودر آلومینیوم (0.01–0.05%)
• واکنش شیمیایی: $$2Al + 6H_2O + 2NaOH rightarrow 2NaAl(OH)_4 + 3H_2 uparrow$$2Al+6H2​O+2NaOH→2NaAl(OH)4​+3H2​↑
• گاز هیدروژن در خمیر تازه حباب‌های میکروسکوپی ایجاد می‌کند → افزایش حجم 1–3% در 1–4 ساعت اول.

2. انبساط کریستالی (Ettringite Expansion)

• عامل: سولفات آلومینیوم + گچ + کلسیم
• واکنش: $$3CaO cdot Al_2O_3 + 3(CaSO_4 cdot 2H_2O) + 26H_2O rightarrow 3CaO cdot Al_2O_3 cdot 3CaSO_4 cdot 32H_2O$$3CaO⋅Al2​O3​+3(CaSO4​⋅2H2​O)+26H2​O→3CaO⋅Al2​O3​⋅3CaSO4​⋅32H2​O
• تشکیل اتترنجیت (کریستال آبدار) → افزایش حجم 2–5% در 3–24 ساعت.

کنترل انبساط: با دوز دقیق افزودنی‌ها و آزمایش ASTM C827 انجام می‌شود.

مزایای گروت منبسط‌شونده

1. تماس 100% با بیس‌پلیت و بتن زیرین → انتقال بار یکنواخت
2. ایجاد پیش‌تنیدگی ملایم → کاهش ارتعاش ماشین‌آلات
3. جلوگیری از ترک‌های انقباضی
4. عملکرد عالی در دماهای 5–40°C
5. مقاومت بالا در برابر سولفات و کلرید
6. مناسب برای گروتینگ انکربولت‌های پیش‌تنیده

معایب گروت منبسط‌شونده

1. هزینه بالا (تا 3 برابر گروت معمولی)
2. حساسیت به نسبت آب (انبساط بیش از حد = ترک)
3. نیاز به کیورینگ دقیق (مرطوب‌سازی 7 روز)
4. زمان گیرش کوتاه‌تر → نیاز به اجرای سریع

کاربردهای عملی 

استانداردهای بین‌المللی و ملی 

بخش اجرایی کامل (گام به گام)

1. آماده‌سازی سطح

• تمیزکاری: حذف گرد و غار، روغن، رنگ با واترجت (فشار 200 بار)
• زبر کردن بتن: حداقل CSP 5 (بتن زبر شده)
• خیساندن بتن زیرکار: 24 ساعت قبل، SSD (اشباع سطح خشک)
• نصب قالب‌بندی: قالب چوبی/فولادی با درزبندی کامل (جلوگیری از نشت گروت)

2. انتخاب گروت

• آزمایش جریان: قیف جریان ASTM C939 → 25–30 ثانیه
• آزمایش انبساط: ASTM C827 → 0.5–3%
• دمای محیط: 10–35°C (خارج از این محدوده = افزودنی ضد یخ/تاخیری)

3. اختلاط

• تجهیزات: میکسر پرسرعت (1500 دور در دقیقه)
• نسبت آب: دقیقاً طبق کاتالوگ (معمولاً 15–18%)
• زمان اختلاط:
  • 3 دقیقه خشک
  • 5 دقیقه با آب
  • 1 دقیقه استراحت
  • 1 دقیقه نهایی
• دما: آب 20–25°C

4. ریختن گروت

• روش ریخته شدن: از یک سمت (جلوگیری از حباب هوا)
• ارتفاع ریخته شدن: حداکثر 30 سانتی‌متر
• استفاده از میله لرزان: فقط در گروت‌های ویسکوز
• زمان اجرا: حداکثر 20 دقیقه پس از اختلاط

5. کیورینگ (مرطوب‌سازی)

• روش:
  • پوشش با گونی مرطوب (7 روز)
  • یا کیورینگ کامپاند (ASTM C309)
• دما: حداقل 15°C
• رطوبت: 95% در 48 ساعت اول

6. کنترل کیفیت اجرایی 

7. رفع عیب‌های اجرایی 

مطالعات موردی واقعی

1. پالایشگاه بندرعباس (1402)
   • گروت منبسط‌شونده زیر پمپ‌های 50 تنی
   • نتیجه: کاهش ارتعاش 87%، بدون ترک پس از 18 ماه
2. توربین بادی مپنا (1401)
   • گروتینگ پایه با 2% انبساط
   • نتیجه: تماس 100%، دوام در باد 120 کیلومتر/ساعت

نتیجه‌گیری

گروت منبسط‌شونده فراتر از یک پرکننده ساده است؛ یک سیستم فعال اتصال است که با انبساط کنترل‌شده، فشار اولیه و تماس کامل، عملکرد سازه را در بلندمدت تضمین می‌کند. در مقابل، گروت‌های بدون انقباض فقط "انقباض ندارند"، اما فشار فعال ایجاد نمی‌کنند و در بارهای دینامیکی ممکن است تماس خود را از دست بدهند.

انتخاب هوشمندانه: ✅ گروت منبسط‌شونده → برای ماشین‌آلات، پل‌ها، توربین‌ها ✅ گروت بدون انقباض → برای فضاهای بزرگ و غیرحساس ❌ گروت سیمانی ساده → فقط در پروژه‌های کم‌اهمیت