قالب لغزنده چیست؟ بررسی جامع انواع، مزایا، معایب و کاربردها

قالب لغزنده (به انگلیسی Slipform) یکی از روش‌های پیشرفته قالب‌بندی بتن است که در آن قالب‌ بتن به‌طور پیوسته هم‌زمان با بتن‌ریزی به سمت بالا حرکت می‌کنند. این سیستم عمدتاً برای اجرای سازه‌های عمودی و مرتفع مانند سیلوها، دودکش‌ها، برج‌های مخابراتی و پایه‌های پل مورد استفاده قرار می‌گیرد. در روش‌های سنتی، قالب‌بندی این نوع سازه‌ها نیازمند توقف‌های مکرر، نیروی انسانی زیاد و زمان طولانی برای مونتاژ و دمونتاژ قالب‌ها بود، اما در قالب لغزنده، نیاز به باز و بسته‌کردن قالب حذف می‌گردد و قالب به‌طور پیوسته روی بتن تازه حرکت می‌کند. ارتفاع معمول قالب‌ها بین ۱ تا ۱.۵ متر است و حرکت آن‌ها با سرعتی حدود ۱۵ تا ۳۰ سانتی‌متر در ساعت انجام می‌شود. این فرآیند تا رسیدن به ارتفاع نهایی سازه ادامه می‌یابد. برای موفقیت در این روش، هماهنگی کامل بین بتن‌ریزی، گیرش بتن و کنترل سرعت حرکت قالب ضروری است؛ زیرا باید اطمینان حاصل شود که بتن در لحظه خروج از زیر قالب، مقاومت کافی برای تحمل وزن و فشار را داشته باشد.

انواع قالب لغزنده

قالب لغزنده بر اساس ملاک‌های مختلف، از جمله جهت حرکت و ساختار، به انواع مختلف دسته‌بندی می‌شود. در این بخش، به بررسی این دسته‌بندی‌ها خواهیم پرداخت. قالب لغزنده بر اساس جهت حرکت به انواع مختلف تقسیم می‌شود که در ادامه به شرح آن‌ها خواهیم پرداخت:

قالب لغزنده عمودی

این قالب‌ها برای ساخت سازه‌های بلند و عمودی مانند سیلوها، دودکش‌ها، برج‌ها و دیگر پروژه‌های مشابه کاربرد دارند. هنگامی که بتن‌ریزی یک قسمت از سازه انجام شد، قالب به قسمت بالاتر لغزیده و عملیات بتن‌ریزی مراحل بعدی ادامه پیدا می‌کند. حرکت قالب‌ها به صورت پیوسته انجام شده و بتن‌ریزی به صورت یکپارچه و بدون وقفه پیش می‌رود. استفاده از جرثقیل از ملزومات این سیستم قالب‌بندی است. از پرکاربردترین قالب‌های لغزنده عمودی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

قالب لغزنده سیلو

این قالب برای ساخت مخازن ذخیره مواد مانند سیلوهای غلات یا سیمان با دیواره‌های صاف و مقاوم استفاده می‌شود. قالب بر روی بتن ریخته‌شده لیز می‌خورد و به بالاتر منتقل می‌شود تا زمانی که سیلو به‌طور کامل بتن‌ریزی شود.

قالب لغزنده پایه پل

برای ساخت پایه‌های پل در پروژه‌های پل‌سازی، که نیاز به دقت بالا و سرعت مناسب در بتن‌ریزی دارند، استفاده می‌شود.

قالب دیوار هسته‌ای

این قالب‌ها برای ساخت دیوارهای هسته‌ای در سازه‌های بلند مانند برج‌ها و نیروگاه‌ها کاربرد دارند و به ایجاد استحکام بالا کمک می‌کنند.

قالب لغزنده افقی

این قالب‌ها برای پروژه‌هایی که نیاز به حرکت افقی دارند، مانند کانال‌ها، باند فرودگاه‌ها، دال‌های بزرگ، مسیرهای پیاده‌روی و جداول، به کار می‌روند. این قالب‌ها به صورت افقی به جلو حرکت کرده و باعث می‌شوند که بتن‌ریزی به طور پیوسته و بدون وقفه انجام گیرد و از بروز ترک‌خوردگی و ناپیوستگی در بتن جلوگیری می‌شود. قالب‌های افقی معمولاً بر روی ریل یا بسترهای فلزی یا چرخ و بلبرینگ حرکت می‌کنند. این سیستم گاهی دارای لرزاننده برای فشرده‌سازی بتن است. معمولاً در طراحی این قالب‌ها از مکانیزم‌هایی شبیه ماشین برای حرکت افقی استفاده می‌شود. از پرکاربردترین قالب‌های لغزنده افقی می‌توان به قالب لغزنده تونل اشاره کرد.

قالب لغزنده تونل

این قالب‌ها برای پروژه‌های تونلی یا پروژه‌های خطی طولانی مانند تونل‌های مترو، تونل‌های راه‌آهن یا تونل‌های جاده‌ای مناسب هستند. حرکت قالب به صورت پیوسته و در طول مسیر انجام می‌شود.

قالب لغزنده منحنی

نوع دیگری از قالب‌های لغزنده، قالب لغزنده منحنی است که برای سازه‌های خاص و پیچیده با شکل‌های منحنی یا دایره‌ای مانند برج‌ها با طراحی منحنی یا مخازن دایره‌ای کاربرد دارد. اجرای این قالب نیازمند مهارت بیشتر و دقت در طراحی و ساخت است.

قالب لغزنده بر اساس ساختار نیز به انواع مختلف تقسیم می‌شود:

• قالب لغزنده با مقطع ثابت: این قالب‌ها برای سازه‌هایی با مقطع ثابت و یکنواخت که در طول پروژه تغییرات مقطعی ندارند، مناسب هستند.
• قالب لغزنده با مقطع متغیر: این قالب‌ها برای سازه‌هایی که در طول اجرا مقطع آن‌ها تغییر می‌کند، مانند پایه‌های پل یا دیوارهای خاص، مناسب هستند. این قالب‌ها به طور دقیق و سریع با تغییرات مقطع در طول پروژه هماهنگ می‌شوند.

کاربردها

قالب بتن لغزنده یکی از سیستم‌های مدرن قالب‌بندی است که در پروژه‌های مرتفع و حجیم، به‌ویژه در پروژه‌هایی که نیاز به بتن‌ریزی پیوسته دارند، کاربرد فراوانی دارد. استفاده از این نوع قالب در پروژه‌هایی که نیازمند دقت بالا، سرعت اجرا، کاهش نیروی انسانی و حذف درزهای اجرایی هستند، توصیه می‌شود. این سیستم موجب جلوگیری از ترک‌خوردگی، ناپیوستگی و درزهای سرد بتن می‌شود. استفاده از قالب لغزنده زمانی به صرفه خواهد بود که ارتفاع سازه حداقل بین ۱۵ تا ۲۰ متر باشد. در این صورت، استفاده از این سیستم علاوه بر کاهش زمان اجرا، بهبود کیفیت سطح بتن و حذف درزهای سرد را به همراه دارد و از لحاظ اقتصادی نیز توجیه‌پذیر خواهد بود. البته در موارد خاص، قالب لغزنده برای سازه‌هایی با ارتفاع بیش از ۱۰ متر نیز قابل استفاده است.

در این قسمت به مهم‌ترین کاربردهای قالب لغزنده می‌پردازیم:

• سازه‌های عمودی بلند: قالب لغزنده برای ساخت سازه‌های بلند عمودی مانند سیلوها، دودکش‌های صنعتی، مخازن عمودی، برج‌های ارتباطی و مخابراتی، دیوارهای هسته‌ای برج‌ها، شفت‌های بالابر و پله، مخازن بزرگ ذخیره، هسته‌های برشی ساختمان‌های بلند، برج‌های خنک‌ساز با مقطع ثابت یا متغیر، شفت قائم تونل، شفت قائم سکوهای پرتاب موشک و پایه‌های پل استفاده می‌شود. در برخی پروژه‌های خاص، برای ساخت ستون‌های بلند نیز از قالب لغزنده استفاده می‌شود.
• پروژه‌های تونلی، خطی و افقی: در پروژه‌های تونلی، افقی یا پروژه‌های خطی بلند مانند تونل‌های مترو، تونل‌های راه‌آهن، شفت‌های دسترسی، مسیرهای کانال‌ها، باند فرودگاه، مسیرهای افقی و جداول، قالب لغزنده می‌تواند استفاده شود. این سیستم به‌ویژه در پروژه‌هایی که نیاز به حرکت افقی و سرعت بالای بتن‌ریزی دارند، بسیار مؤثر است.
• سازه‌هایی با مقطع متغیر یا خاص: قالب لغزنده برای سازه‌هایی با مقطع متغیر و خاص مانند پایه‌های پل با مقطع متغیر و مخازن خاص و برج‌های خنک‌ساز با مقطع متغیر کاربرد دارد. این نوع قالب‌ها امکان تنظیم و تطبیق با تغییرات مقطع سازه را فراهم می‌کنند.
• سازه‌هایی با حجم بالا و نیاز به پیوستگی: برای سازه‌هایی با اهمیت خاص، مانند سازه‌های هسته‌ای یا مخازن تحت فشار، که توقف بتن‌ریزی می‌تواند باعث افت کیفیت و ایجاد درز سرد شود، استفاده از قالب لغزنده اهمیت ویژه‌ای دارد. این سیستم موجب یکنواختی و حفظ کیفیت بتن در طول زمان بتن‌ریزی پیوسته می‌شود.

مزایا

• دقت و سرعت بالا در اجرای پروژه
• خروجی بتن یکپارچه و بدون وجود درز
• ایمنی بالا
• اقتصادی بودن در صورت استفاده در ارتفاع مناسب
• کاهش نیروی انسانی مورد نیاز
• عدم نیاز به داربست
• امکان استفاده در مقاطع زاویه‌دار، مخروطی و مقاطع متغیر
• کاستن از حجم کار جرثقیل
• ایجاد سطح بتن اکسپوز
• فراهم شدن فضای مناسب‌تر برای کارگران در پروژه
• پیش‌ساخته کردن قطعات قالب در کارخانه و کاهش عملیات کارگاهی
• ایجاد برنامه دقیق در فرایند ساخت
• کاهش مصالح قالب‌بندی
• عدم نیاز به باز و بسته کردن مکرر قالب‌ها

معایب

1. هزینه بالا (گران‌تر از روش‌های دیگر)
2. محدودیت اجرا در دماهای بالا یا پایین
3. مقاومت بتن نسبت به روش‌های دیگر (مثل قالب ثابت) ممکن است کمتر باشد.
4. نیاز به نیروی متخصص برای اجرا
5. مشکلات بتن ریزی در شرایط خاص (عملیات بتن‌ریزی نمی‌تواند متوقف شود و باید تحت هر شرایط محیطی و آب و هوایی ادامه یابد)
6. برای سازه‌های با ارتفاع کمتر از ۲۰ متر، اقتصادی نیست.
7. در صورت کم بودن ضخامت دیواره سازه، سیستم به درستی عمل نمیکند و قالب قفل می شود.
8. زمان‌بر بودن نصب اولیه تجهیزات
9. مشکل بودن اجرای بازشو در سازه‌هایی که با این سیستم قالب‌بندی بتن ریزی می‌شود.

اجزای تشکیل دهنده قالب لغزان

قالب لغزنده از اجزای مختلفی تشکیل شده است که در ادامه به بررسی مهم‌ترین اجزای آن می‌پردازیم.

یوغ

یوغ‌ها از اجزای کلیدی در سیستم قالب لغزنده هستند و دو نقش اساسی ایفا می‌کنند: نخست، مهار قالب‌ها در برابر فشار جانبی بتن تازه‌ریزی‌شده و جلوگیری از باز شدن آن‌ها؛ دوم، انتقال بار ناشی از فشار بتن به جک‌های هیدرولیکی. فشار ناشی از بتن‌ریزی از طریق یوغ‌ها به جک‌ها منتقل می‌شود و جک‌ها مجموعه قالب‌بندی را به سمت بالا حرکت می‌دهند. در قالب‌های مدولار ساده، از یوغ برای نگهداری صحیح قالب‌ها استفاده می‌شود.
بنابراین، یوغ‌ها نه‌تنها بخشی از سیستم نگهدارنده قالب به شمار می‌روند، بلکه نقش واسط در فرآیند انتقال نیرو به سیستم حرکتی را نیز ایفا می‌کنند. در برخی منابع، این قطعه با نام طوغه نیز شناخته می‌شود. این جزء معمولاً از فلزات مقاومی مانند فولاد ساخته و به‌صورت پروفیل طراحی می‌گردد تا بتواند وزن قالب، سکوی کار و کابل‌های جک هیدرولیکی را به‌خوبی تحمل کند. یوغ یا طوغه نقش حیاتی در حفظ استحکام و عملکرد صحیح قالب‌ها دارد.

پشت‌بند

پشت‌بند یکی از اجزای اصلی سیستم نگهدارنده قالب لغزنده است که نقش حیاتی در مقاومت در برابر نیروهای جانبی ناشی از بتن‌ریزی دارد و به‌صورت مستقیم به بدنه قالب متصل می‌شود. در واقع نقش این عضو مانند سولجر در قالب های مدولار ساده می باشد. این عضو باعث می‌شود قالب در برابر فشار بتن تازه مقاومت کرده و از انحراف یا تغییر شکل آن جلوگیری شود. علاوه بر این، پشت‌بند به افزایش مقاومت خمشی قالب کمک می‌کند و پایداری و استحکام آن را در حین عملیات بتن‌ریزی حفظ می‌نماید.
پشت‌بند نقش مهمی در تثبیت ساختار کلی سیستم قالب لغزنده ایفا می‌کند. سکوی نازک‌کاری، عرشه اجرایی و سکوی طره‌ای به پشت‌بندهای افقی متصل می‌شوند؛ بنابراین، اتصال پشت‌بندها به یوغ باید به‌گونه‌ای طراحی شود که توان تحمل و انتقال بارهای ناشی از این سکوها را داشته باشد.

قالب بدنه

قالب بدنه، بخش اصلی سیستم قالب لغزنده است که برای شکل‌دهی به بتن مورد استفاده قرار می‌گیرد و به‌طور مستقیم با بتن در تماس است. این قالب‌ها معمولاً از موادی مانند فولاد، چوب، پلاستیک با تقویت ساختاری یا دیگر مواد مقاوم در برابر فشار ساخته می‌شوند؛ چراکه در طول فرآیند بتن‌ریزی، تحت فشارهای بسیار بالا قرار دارند. در واقع این قسمت سیستم قالب لغزان مانند پانل های قالب مدولار هستند و همانند انواع قالب بتن میتواند از جنس‌های مختلفی تولید شود.
طراحی قالب بدنه با توجه به عواملی مانند میزان بار جانبی، فاصله پشت‌بندها و سایر فاکتورهای مهندسی انجام می‌شود تا با حرکت پیوسته سیستم هماهنگ باشد و سطحی صاف و یکدست در بتن ایجاد کند. همچنین، هرچه بتن سفت‌تر باشد، ارتفاع بدنه قالب کاهش می‌یابد.

جک هیدرولیکی

جک‌های هیدرولیکی مسئول حرکت قالب‌های لغزنده به سمت بالا هستند. این حرکت به‌صورت یکنواخت و بدون وقفه و با استفاده از نیروی هیدرولیک انجام می‌شود. جک‌ها معمولاً بر اساس ظرفیت خود (مانند جک‌های ۳ تنی، ۶ تنی و…) مشخص می‌شوند.
یکی از ویژگی‌های مهم جک‌های هیدرولیکی، امکان کنترل دقیق سرعت حرکت قالب‌ها و توان تحمل فشارهای بسیار بالا است که این قابلیت‌ها باعث بهبود عملکرد و ایمنی سیستم قالب لغزنده می‌شوند.

سکوی کار

در سیستم قالب لغزنده، سه نوع سکوی کار در موقعیت‌های مختلف قرار می‌گیرند و هرکدام محیطی ایمن برای انجام فعالیت‌های قالب‌بندی و عملیات اجرایی فراهم می‌کنند:

• سکوی کار فوقانی: این سکو بالاتر از طوقه‌ها نصب می‌شود.
• سکوی کار میانی: این سکو هم‌تراز با بالای قالب قرار دارد و محلی مناسب برای قرار دادن تجهیزات بتن‌ریزی، ابزارهای تراز و کنترل دقیق حرکت جک‌ها محسوب می‌شود.
• سکوی کار تحتانی: این سکو به‌صورت چوب‌بست یا آویزان اجرا می‌شود و امکان دسترسی به سطح نمای دیواره قالب را برای انجام ترمیم‌های احتمالی فراهم می‌سازد.

علاوه بر اجزای اصلی، سیستم قالب لغزنده شامل مجموعه‌ای از تجهیزات جانبی است که نقش مهمی در ایمنی، دقت و عملکرد صحیح سیستم دارند. این اجزا عبارت‌اند از:

• راه‌پله یا آسانسور مخصوص نفرات برای دسترسی ایمن به سکوها
• میل جک و غلاف میل جک برای انتقال نیرو
• میل جک کشش برای تقویت عملکرد سیستم جک‌ها
• شابلون اندازه‌گیری حرکت جک برای کنترل دقیق ارتفاع
• یونیت هیدرولیک جهت تأمین نیروی لازم برای عملکرد جک‌ها

اجرای قالب لغزنده

مراحل اجرای قالب لغزنده به این صورت است که ابتدا بستر و فونداسیون محل پروژه آماده می‌شود. سطح زیرکار باید کاملاً تراز و مقاوم باشد تا بتواند بار سیستم قالب لغزنده را تحمل کند. همچنین میلگردها و اسپیسر باید با دقت نصب شوند. پس از آماده‌سازی بستر، قالب‌های بدنه و پشت‌بندها نصب و مونتاژ می‌شوند. در ادامه، یوغ‌ها نصب و به قالب‌ها متصل می‌گردند تا آن‌ها را مهار کنند. جک‌ها نیز نصب می‌شوند و سایر اجزا مانند سکوهای کار در مکان‌های مناسب قرار می‌گیرند.

پس از نصب تمامی اجزای قالب لغزنده، بررسی نهایی و کنترل تراز صورت می‌گیرد و سپس فرآیند بتن‌ریزی آغاز می‌شود. بتن‌ریزی به صورت پیوسته و بدون توقف انجام می‌شود. همزمان با اعمال فشار جانبی بتن به دیوار قالب، جک‌های هیدرولیکی فعال شده و کل سیستم به سمت بالا حرکت می‌کند. سرعت حرکت قالب‌های لغزنده معمولاً بین ۱۵ تا ۳۰ سانتی‌متر در ساعت است و این فرآیند تا تکمیل سازه ادامه می‌یابد.

پس از اتمام بتن‌ریزی، قالب به حرکت خود ادامه می‌دهد تا تراز انتهایی قالب از سطح بتن بالاتر رود. سپس جک‌ها آزاد می‌شوند و بعد از خروج جک‌ها از سیستم، قالب‌ها و سایر اجزا با استفاده از جرثقیل از سازه جدا شده و عملیات پایان می‌یابد.

نکات اجرایی

• بعد از شروع فرآیند بتن‌ریزی، هرگونه تغییر در سیستم قالب لغزنده دشوار خواهد بود، بنابراین اجرای این سیستم نیازمند طراحی و برنامه‌ریزی دقیق و گسترده است.
• سیستم قالب لغزنده باید به اندازه کافی مقاوم و مستحکم باشد تا بتواند وزن بارهای مرده و زنده را به‌خوبی تحمل کند.
• تمامی اجزا باید به‌درستی نصب شوند تا عملکرد صحیح سیستم تضمین گردد.
• کنترل حرکت قالب اهمیت بسیاری دارد و باید تحت نظر متخصصان انجام شود. اگر سرعت حرکت قالب‌ها پایین باشد، بتن به سطح قالب می‌چسبد و در صورتی که حرکت قالب‌ها با سرعت زیاد انجام شود، بتن به مقاومت کافی نخواهد رسید. همچنین باید همه جک‌ها به‌طور همزمان و یکنواخت جابه‌جا شوند تا از مشکلات احتمالی جلوگیری شود.
• اجزای سیستم باید از کیفیت بالایی برخوردار باشند. استفاده از جک‌های قابل اعتماد از جمله مواردی است که باید به آن توجه شود. همچنین بتن باید دارای زمان گیرش مناسب و مقاومت مطلوب باشد. فرآیند عمل‌آوری بتن نیز باید با دقت کافی انجام شود.
• وجود تیم متخصص و مجرب برای اجرای این سیستم بسیار ضروری است و ایمنی در حین عملیات باید به‌طور کامل رعایت گردد.

تفاوت قالب لغزنده و قالب بالارونده

در قالب لغزنده، سیستم قالب به طور پیوسته و همزمان با بتن‌ریزی به سمت بالا حرکت می‌کند و امکان ایجاد یک بتن‌ریزی مداوم بدون نیاز به باز و بسته کردن اجزا و جابه‌جایی قالب‌ها را فراهم می‌آورد. این سیستم به‌طور مداوم در طول فرآیند بتن‌ریزی حرکت می‌کند و در نتیجه سرعت اجرای پروژه را افزایش می‌دهد.

در مقابل، قالب بالارونده به گونه‌ای طراحی می‌شود که در هر نوبت در محل مشخصی بسته و پس از بتن‌ریزی، قالب باز می‌شود؛ سپس در قسمت دیگر قرار می‌گیرد. در این سیستم، بتن‌ریزی به صورت مرحله‌ای انجام می‌شود، به این معنا که بعد از هر نوبت بتن‌ریزی، قالب برای استفاده مجدد جابه‌جا می‌شود و نیاز به زمان و نیروی انسانی بیشتری برای حرکت قالب‌ها و تنظیم مجدد آن‌ها وجود دارد.