पेट्रोग्राफी और प्रतिदीप्ति माइक्रोस्कोप का उपयोग करके कंक्रीट फुटपाथ मिश्रण डिजाइन की गुणवत्ता आश्वासन में प्रगति

कंक्रीट फुटपाथों की गुणवत्ता आश्वासन में नए विकास गुणवत्ता, स्थायित्व और हाइब्रिड डिज़ाइन कोड के अनुपालन के बारे में महत्वपूर्ण जानकारी प्रदान कर सकते हैं।
कंक्रीट फुटपाथ के निर्माण में आपात स्थिति देखी जा सकती है, और ठेकेदार को जगह-जगह डाले गए कंक्रीट की गुणवत्ता और स्थायित्व को सत्यापित करने की आवश्यकता होती है। इन घटनाओं में डालने की प्रक्रिया के दौरान बारिश के संपर्क में आना, क्योरिंग यौगिकों को लगाने के बाद, डालने के कुछ घंटों के भीतर प्लास्टिक का सिकुड़ना और टूटना, और कंक्रीट की बनावट और ठीक करने की समस्याएं शामिल हैं। भले ही ताकत की आवश्यकताएं और अन्य सामग्री परीक्षण पूरे हो गए हों, इंजीनियरों को फुटपाथ के हिस्सों को हटाने और बदलने की आवश्यकता हो सकती है क्योंकि वे इस बात को लेकर चिंतित हैं कि क्या इन-सीटू सामग्री मिश्रण डिजाइन विनिर्देशों को पूरा करती है या नहीं।
इस मामले में, पेट्रोग्राफी और अन्य पूरक (लेकिन पेशेवर) परीक्षण विधियां कंक्रीट मिश्रण की गुणवत्ता और स्थायित्व के बारे में महत्वपूर्ण जानकारी प्रदान कर सकती हैं और क्या वे कार्य विनिर्देशों को पूरा करते हैं।
चित्र 1. 0.40 w/c (ऊपरी बाएँ कोने) और 0.60 w/c (ऊपरी दाएँ कोने) पर कंक्रीट पेस्ट के प्रतिदीप्ति माइक्रोस्कोप माइक्रोग्राफ के उदाहरण। निचला बायाँ चित्र कंक्रीट सिलेंडर की प्रतिरोधकता को मापने के लिए उपकरण दिखाता है। निचला दायां आंकड़ा वॉल्यूम प्रतिरोधकता और w/c के बीच संबंध दिखाता है। चुन्यू क़ियाओ और डीआरपी, एक ट्विनिंग कंपनी
अब्राम का नियम: "कंक्रीट मिश्रण की संपीड़न शक्ति उसके जल-सीमेंट अनुपात के व्युत्क्रमानुपाती होती है।"
प्रोफेसर डफ अब्राम्स ने सबसे पहले 1918 में जल-सीमेंट अनुपात (डब्ल्यू/सी) और संपीड़न शक्ति के बीच संबंध का वर्णन किया था [1], और इसे तैयार किया जिसे अब अब्राम का नियम कहा जाता है: "कंक्रीट की संपीड़न शक्ति जल/सीमेंट अनुपात।" संपीड़न शक्ति को नियंत्रित करने के अलावा, जल सीमेंट अनुपात (डब्ल्यू/सेमी) को अब पसंद किया जाता है क्योंकि यह फ्लाई ऐश और स्लैग जैसी पूरक सीमेंटिंग सामग्री के साथ पोर्टलैंड सीमेंट के प्रतिस्थापन को मान्यता देता है। यह कंक्रीट के स्थायित्व का एक प्रमुख पैरामीटर भी है। कई अध्ययनों से पता चला है कि ~0.45 से कम डब्ल्यू/सेमी वाले कंक्रीट मिश्रण आक्रामक वातावरण में टिकाऊ होते हैं, जैसे कि डीसिंग लवण के साथ फ्रीज-पिघलना चक्र के संपर्क में आने वाले क्षेत्र या ऐसे क्षेत्र जहां मिट्टी में सल्फेट की उच्च सांद्रता होती है।
केशिका छिद्र सीमेंट घोल का एक अंतर्निहित हिस्सा हैं। इनमें सीमेंट हाइड्रेशन उत्पादों और अनहाइड्रेटेड सीमेंट कणों के बीच की जगह होती है जो कभी पानी से भरे होते थे। [2] केशिका छिद्र अंदर घुसे हुए या फंसे हुए छिद्रों की तुलना में बहुत महीन होते हैं और उनके साथ भ्रमित नहीं होना चाहिए। जब केशिका छिद्र जुड़े होते हैं, तो बाहरी वातावरण से तरल पदार्थ पेस्ट के माध्यम से स्थानांतरित हो सकता है। इस घटना को प्रवेश कहा जाता है और स्थायित्व सुनिश्चित करने के लिए इसे कम किया जाना चाहिए। टिकाऊ कंक्रीट मिश्रण की सूक्ष्म संरचना यह है कि छिद्र जुड़े होने के बजाय खंडित होते हैं। ऐसा तब होता है जब w/cm ~0.45 से कम हो।
यद्यपि कठोर कंक्रीट के डब्ल्यू/सेमी को सटीक रूप से मापना बेहद कठिन है, एक विश्वसनीय विधि कठोर कास्ट-इन-प्लेस कंक्रीट की जांच के लिए एक महत्वपूर्ण गुणवत्ता आश्वासन उपकरण प्रदान कर सकती है। प्रतिदीप्ति माइक्रोस्कोपी एक समाधान प्रदान करती है। इस तरह से ये कार्य करता है।
प्रतिदीप्ति माइक्रोस्कोपी एक ऐसी तकनीक है जो सामग्री के विवरण को उजागर करने के लिए एपॉक्सी राल और फ्लोरोसेंट रंगों का उपयोग करती है। इसका उपयोग आमतौर पर चिकित्सा विज्ञान में किया जाता है, और सामग्री विज्ञान में भी इसका महत्वपूर्ण अनुप्रयोग है। कंक्रीट में इस पद्धति का व्यवस्थित अनुप्रयोग लगभग 40 साल पहले डेनमार्क में शुरू हुआ था [3]; कठोर कंक्रीट के डब्ल्यू/सी का अनुमान लगाने के लिए इसे 1991 में नॉर्डिक देशों में मानकीकृत किया गया था, और 1999 में इसे अद्यतन किया गया था [4]।
सीमेंट-आधारित सामग्रियों (यानी कंक्रीट, मोर्टार और ग्राउटिंग) के डब्ल्यू/सेमी को मापने के लिए, फ्लोरोसेंट एपॉक्सी का उपयोग लगभग 25 माइक्रोन या 1/1000 इंच की मोटाई के साथ एक पतला खंड या कंक्रीट ब्लॉक बनाने के लिए किया जाता है (चित्रा 2)। इस प्रक्रिया में कंक्रीट कोर या सिलेंडर को लगभग 25 x 50 मिमी (1 x 2 इंच) के क्षेत्र के साथ फ्लैट कंक्रीट ब्लॉक (जिन्हें रिक्त स्थान कहा जाता है) में काटा जाता है। रिक्त स्थान को एक ग्लास स्लाइड से चिपकाया जाता है, एक वैक्यूम कक्ष में रखा जाता है, और एपॉक्सी राल को वैक्यूम के तहत पेश किया जाता है। जैसे-जैसे w/cm बढ़ेगा, कनेक्टिविटी और छिद्रों की संख्या बढ़ेगी, इसलिए अधिक एपॉक्सी पेस्ट में प्रवेश करेगी। हम एपॉक्सी राल में फ्लोरोसेंट रंगों को उत्तेजित करने और अतिरिक्त संकेतों को फ़िल्टर करने के लिए विशेष फिल्टर के एक सेट का उपयोग करके माइक्रोस्कोप के नीचे गुच्छे की जांच करते हैं। इन छवियों में, काले क्षेत्र समुच्चय कणों और अनहाइड्रेटेड सीमेंट कणों का प्रतिनिधित्व करते हैं। दोनों की सरंध्रता मूलतः 0% है। चमकीला हरा घेरा सरंध्रता है (सरंध्रता नहीं), और सरंध्रता मूल रूप से 100% है। इन विशेषताओं में से एक धब्बेदार हरा "पदार्थ" एक पेस्ट है (चित्र 2)। जैसे-जैसे कंक्रीट की डब्ल्यू/सेमी और केशिका सरंध्रता बढ़ती है, पेस्ट का अनोखा हरा रंग और अधिक चमकीला हो जाता है (चित्र 3 देखें)।
चित्र 2. एकत्रित कणों, रिक्तियों (v) और पेस्ट को दर्शाने वाले गुच्छों का प्रतिदीप्ति माइक्रोग्राफ। क्षैतिज क्षेत्र की चौड़ाई ~ 1.5 मिमी है। चुन्यू किआओ और डीआरपी, एक ट्विनिंग कंपनी
चित्र 3. गुच्छों के प्रतिदीप्ति माइक्रोग्राफ से पता चलता है कि जैसे-जैसे w/cm बढ़ता है, हरा पेस्ट धीरे-धीरे चमकीला हो जाता है। ये मिश्रण वातित होते हैं और इनमें फ्लाई ऐश होती है। चुन्यू किआओ और डीआरपी, एक ट्विनिंग कंपनी
छवि विश्लेषण में छवियों से मात्रात्मक डेटा निकालना शामिल है। इसका उपयोग रिमोट सेंसिंग माइक्रोस्कोप से लेकर कई अलग-अलग वैज्ञानिक क्षेत्रों में किया जाता है। डिजिटल छवि में प्रत्येक पिक्सेल अनिवार्य रूप से एक डेटा बिंदु बन जाता है। यह विधि हमें इन छवियों में दिखाई देने वाले विभिन्न हरे चमक स्तरों पर संख्याएँ संलग्न करने की अनुमति देती है। पिछले 20 वर्षों में, डेस्कटॉप कंप्यूटिंग शक्ति और डिजिटल छवि अधिग्रहण में क्रांति के साथ, छवि विश्लेषण अब एक व्यावहारिक उपकरण बन गया है जिसका उपयोग कई माइक्रोस्कोपिस्ट (कंक्रीट पेट्रोलॉजिस्ट सहित) कर सकते हैं। घोल की केशिका सरंध्रता को मापने के लिए हम अक्सर छवि विश्लेषण का उपयोग करते हैं। समय के साथ, हमने पाया कि w/cm और केशिका सरंध्रता के बीच एक मजबूत व्यवस्थित सांख्यिकीय सहसंबंध है, जैसा कि निम्नलिखित चित्र (चित्र 4 और चित्र 5) में दिखाया गया है।
चित्र 4. पतले खंडों के प्रतिदीप्ति माइक्रोग्राफ से प्राप्त डेटा का उदाहरण। यह ग्राफ़ एकल फोटोमाइक्रोग्राफ़ में दिए गए ग्रे स्तर पर पिक्सेल की संख्या को प्लॉट करता है। तीन शिखर समुच्चय (नारंगी वक्र), पेस्ट (ग्रे क्षेत्र), और शून्य (सबसे दाईं ओर अधूरा शिखर) से मेल खाते हैं। पेस्ट का वक्र औसत छिद्र आकार और उसके मानक विचलन की गणना करने की अनुमति देता है। चुन्यू किआओ और डीआरपी, ट्विनिंग कंपनी चित्र 5. यह ग्राफ शुद्ध सीमेंट, फ्लाई ऐश सीमेंट और प्राकृतिक पॉज़ोलन बाइंडर से बने मिश्रण में डब्ल्यू/सेमी औसत केशिका माप और 95% विश्वास अंतराल की एक श्रृंखला का सारांश देता है। चुन्यू किआओ और डीआरपी, एक ट्विनिंग कंपनी
अंतिम विश्लेषण में, यह साबित करने के लिए तीन स्वतंत्र परीक्षणों की आवश्यकता होती है कि ऑन-साइट कंक्रीट मिश्रण डिज़ाइन विनिर्देश का अनुपालन करता है। जहां तक ​​संभव हो, उन प्लेसमेंट से मुख्य नमूने प्राप्त करें जो सभी स्वीकृति मानदंडों को पूरा करते हों, साथ ही संबंधित प्लेसमेंट से भी नमूने प्राप्त करें। स्वीकृत लेआउट के कोर को नियंत्रण नमूने के रूप में उपयोग किया जा सकता है, और आप इसे प्रासंगिक लेआउट के अनुपालन का मूल्यांकन करने के लिए एक बेंचमार्क के रूप में उपयोग कर सकते हैं।
हमारे अनुभव में, जब रिकॉर्ड वाले इंजीनियर इन परीक्षणों से प्राप्त डेटा देखते हैं, तो वे आमतौर पर प्लेसमेंट स्वीकार करते हैं यदि अन्य प्रमुख इंजीनियरिंग विशेषताएं (जैसे संपीड़ित ताकत) पूरी होती हैं। डब्ल्यू/सेमी और गठन कारक की मात्रात्मक माप प्रदान करके, हम यह साबित करने के लिए कई नौकरियों के लिए निर्दिष्ट परीक्षणों से आगे जा सकते हैं कि विचाराधीन मिश्रण में ऐसे गुण हैं जो अच्छे स्थायित्व में तब्दील हो जाएंगे।
डेविड रोथस्टीन, पीएच.डी., पीजी, एफएसीआई डीआरपी, ए ट्विनिंग कंपनी के मुख्य लिथोग्राफर हैं। उनके पास 25 वर्षों से अधिक का पेशेवर पेट्रोलॉजिस्ट अनुभव है और उन्होंने दुनिया भर में 2,000 से अधिक परियोजनाओं से 10,000 से अधिक नमूनों का व्यक्तिगत रूप से निरीक्षण किया है। ट्विनिंग कंपनी डीआरपी के मुख्य वैज्ञानिक डॉ. चुन्यु क़ियाओ एक भूविज्ञानी और सामग्री वैज्ञानिक हैं, जिनके पास सीमेंटिंग सामग्री और प्राकृतिक और प्रसंस्कृत रॉक उत्पादों में दस वर्षों से अधिक का अनुभव है। उनकी विशेषज्ञता में कंक्रीट के स्थायित्व का अध्ययन करने के लिए छवि विश्लेषण और प्रतिदीप्ति माइक्रोस्कोपी का उपयोग शामिल है, जिसमें डीसिंग लवण, क्षार-सिलिकॉन प्रतिक्रियाओं और अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों में रासायनिक हमले से होने वाले नुकसान पर विशेष जोर दिया गया है।