पेट्रोग्राफी और फ्लोरोसेंस माइक्रोस्कोप का उपयोग करके कंक्रीट फुटपाथ मिश्रण डिजाइन के गुणवत्ता आश्वासन में प्रगति

कंक्रीट फुटपाथों के गुणवत्ता आश्वासन में नए विकास से गुणवत्ता, स्थायित्व और हाइब्रिड डिजाइन कोड के अनुपालन के बारे में महत्वपूर्ण जानकारी मिल सकती है।
कंक्रीट फुटपाथ के निर्माण में आपातकालीन स्थितियाँ आ सकती हैं, और ठेकेदार को कास्ट-इन-प्लेस 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, इलाज करने वाले यौगिकों का उपयोग, डालने के कुछ घंटों के भीतर प्लास्टिक का सिकुड़ना और टूटना, और कंक्रीट की बनावट और इलाज संबंधी समस्याएँ शामिल हैं। भले ही ताकत की आवश्यकताएँ 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 डिज़ाइन विनिर्देशों को पूरा करती है।
इस मामले में, पेट्रोग्राफी और अन्य पूरक (लेकिन पेशेवर) परीक्षण विधियां कंक्रीट मिश्रणों की गुणवत्ता और स्थायित्व के बारे में महत्वपूर्ण जानकारी प्रदान कर सकती हैं और यह भी बता सकती हैं कि क्या वे कार्य विनिर्देशों को पूरा करते हैं।
चित्र 1. कंक्रीट पेस्ट के प्रतिदीप्ति सूक्ष्मदर्शी माइक्रोग्राफ के उदाहरण 0.40 w/c (ऊपरी बाएँ कोने) और 0.60 w/c (ऊपरी दाएँ कोने) पर। निचले बाएँ चित्र में कंक्रीट सिलेंडर की प्रतिरोधकता मापने के लिए उपकरण दिखाया गया है। निचले दाएँ चित्र में आयतन प्रतिरोधकता और w/c के बीच संबंध दिखाया गया है। चुन्यु क़ियाओ और DRP, एक ट्विनिंग कंपनी
अब्राम का नियम: "कंक्रीट मिश्रण की संपीड़न शक्ति उसके जल-सीमेंट अनुपात के व्युत्क्रमानुपाती होती है।"
प्रोफेसर डफ अब्राम्स ने पहली बार 1918 में जल-सीमेंट अनुपात (w/c) और संपीड़न शक्ति के बीच संबंधों का वर्णन किया [1], और जिसे अब अब्राम का नियम कहा जाता है, उसे तैयार किया: "कंक्रीट की संपीड़न शक्ति जल/सीमेंट अनुपात।" संपीड़न शक्ति को नियंत्रित करने के अलावा, जल सीमेंट अनुपात (w/cm) अब पसंदीदा है क्योंकि यह पोर्टलैंड सीमेंट के स्थान पर फ्लाई ऐश और स्लैग जैसी पूरक सीमेंटिंग सामग्री का उपयोग करने की अनुमति देता है। यह कंक्रीट के स्थायित्व का एक प्रमुख पैरामीटर भी है। कई अध्ययनों से पता चला है कि ~0.45 से कम w/cm वाले कंक्रीट मिश्रण आक्रामक वातावरण में टिकाऊ होते हैं, जैसे कि बर्फ हटाने वाले लवणों के साथ जमने-पिघलने वाले चक्रों के संपर्क में आने वाले क्षेत्र या ऐसे क्षेत्र जहाँ मिट्टी में सल्फेट की उच्च सांद्रता होती है।
केशिका छिद्र सीमेंट घोल का एक अंतर्निहित हिस्सा हैं। वे सीमेंट हाइड्रेशन उत्पादों और अनहाइड्रेटेड सीमेंट कणों के बीच की जगह से मिलकर बने होते हैं जो कभी पानी से भरे होते थे। [2] केशिका छिद्र फंसे हुए या फंसे हुए छिद्रों की तुलना में बहुत महीन होते हैं और उन्हें उनके साथ भ्रमित नहीं होना चाहिए। जब ​​केशिका छिद्र जुड़े होते हैं, तो बाहरी वातावरण से तरल पदार्थ पेस्ट के माध्यम से पलायन कर सकता है। इस घटना को प्रवेश कहा जाता है और स्थायित्व सुनिश्चित करने के लिए इसे कम से 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 होता है।
हालांकि कठोर कंक्रीट के w/cm को सटीक रूप से मापना बेहद मुश्किल है, लेकिन एक विश्वसनीय विधि कठोर कास्ट-इन-प्लेस कंक्रीट की जांच के लिए एक महत्वपूर्ण गुणवत्ता आश्वासन उपकरण प्रदान कर सकती है। फ्लोरोसेंस माइक्रोस्कोपी एक समाधान प्रदान करता है। यह इस तरह काम करता है।
फ्लोरोसेंस माइक्रोस्कोपी एक ऐसी तकनीक है जो सामग्री के विवरण को रोशन करने के लिए एपॉक्सी राल और फ्लोरोसेंट रंगों का उपयोग करती है। इसका सबसे अधिक उपयोग चिकित्सा विज्ञान में किया जाता है, और इसका सामग्री विज्ञान में भी महत्वपूर्ण अनुप्रयोग है। कंक्रीट में इस पद्धति का व्यवस्थित अनुप्रयोग लगभग 40 साल पहले डेनमार्क [3] में शुरू हुआ था; इसे 1991 में नॉर्डिक देशों में कठोर कंक्रीट के w/c का अनुमान लगाने के लिए मानकीकृत किया गया था, और 1999 में इसे अपडेट किया गया था [4]।
सीमेंट आधारित सामग्री (यानी कंक्रीट, मोर्टार और ग्राउटिंग) के w/cm को मापने के लिए, फ्लोरोसेंट एपॉक्सी का उपयोग लगभग 25 माइक्रोन या 1/1000 इंच (चित्र 2) की मोटाई के साथ एक पतला खंड या कंक्रीट ब्लॉक बनाने के लिए किया जाता है। इस प्रक्रिया में कंक्रीट कोर या सिलेंडर को लगभग 25 x 50 मिमी (1 x 2 इंच) के क्षेत्र के साथ फ्लैट कंक्रीट ब्लॉकों (जिन्हें ब्लैंक कहा जाता है) में काटा जाता है। ब्लैंक को एक ग्लास स्लाइड पर चिपकाया जाता है, एक वैक्यूम चेंबर में रखा जाता है, और एपॉक्सी राल को वैक्यूम के तहत पेश किया जाता है। जैसे-जैसे w/cm बढ़ता है, कनेक्टिविटी और छिद्रों की संख्या बढ़ेगी, इसलिए अधिक एपॉक्सी पेस्ट में प्रवेश करेगा। हम एक माइक्रोस्कोप के तहत गुच्छे की जांच करते हैं चमकीला हरा घेरा छिद्रता है (छिद्रता नहीं), और छिद्रता मूल रूप से 100% है। इन विशेषताओं में से एक धब्बेदार हरा "पदार्थ" एक पेस्ट है (चित्र 2)। जैसे-जैसे कंक्रीट की w/cm और केशिका छिद्रता बढ़ती है, पेस्ट का अनूठा हरा रंग और अधिक चमकीला होता जाता है (चित्र 3 देखें)।
चित्र 2. एकत्रित कणों, रिक्त स्थान (v) और पेस्ट को दिखाते हुए गुच्छों का प्रतिदीप्ति माइक्रोग्राफ़। क्षैतिज क्षेत्र की चौड़ाई ~ 1.5 मिमी है। चुन्यु क़ियाओ और DRP, 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 होता जाता है। ये मिश्रण वातित होते हैं और इनमें फ्लाई ऐश होती है। चुन्यु क़ियाओ और DRP, 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 रंग की चमक के स्तरों पर संख्याएँ जोड़ने 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। हम अक्सर घोल की केशिका छिद्रता को मापने के लिए छवि विश्लेषण का उपयोग करते हैं। समय के साथ, हमने पाया कि w/cm और केशिका छिद्रता के बीच एक मजबूत व्यवस्थित सांख्यिकीय सहसंबंध है, जैसा कि निम्नलिखित चित्र (चित्र 4 और चित्र 5) में दिखाया गया है।
चित्र 4. पतले वर्गों के प्रतिदीप्ति माइक्रोग्राफ से प्राप्त डेटा का उदाहरण। यह ग्राफ एक एकल फोटोमाइक्रोग्राफ में दिए गए ग्रे स्तर पर पिक्सेल की संख्या को प्लॉट करता है। तीन चोटियाँ समुच्चय (नारंगी वक्र), पेस्ट (ग्रे क्षेत्र) और शून्य (सबसे दाईं ओर खाली चोटी) के अनुरूप हैं। पेस्ट का वक्र औसत छिद्र आकार और उसके मानक विचलन की गणना करने की अनुमति देता है। चुन्यु क़ियाओ और डीआरपी, ट्विनिंग कंपनी चित्र 5. यह ग्राफ शुद्ध सीमेंट, फ्लाई ऐश सीमेंट और प्राकृतिक पॉज़ोलन बाइंडर से बने मिश्रण में w/cm औसत केशिका माप और 95% विश्वास अंतराल की एक श्रृंखला को सारांशित करता है। चुन्यु क़ियाओ और डीआरपी, ट्विनिंग कंपनी
अंतिम विश्लेषण में, यह साबित करने के लिए तीन स्वतंत्र परीक्षणों की आवश्यकता होती है कि साइट पर कंक्रीट मिक्स डिज़ाइन विनिर्देश के अनुरूप है। जहाँ तक संभव हो, उन प्लेसमेंट से कोर सैंपल प्राप्त करें जो सभी स्वीकृति मानदंडों को पूरा करते हैं, साथ ही संबंधित प्लेसमेंट से भी सैंपल लें। स्वीकृत लेआउट से कोर को नियंत्रण नमूने के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है, और आप इसे संबंधित लेआउट के अनुपालन का मूल्यांकन करने के लिए 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 को स्वीकार करते हैं यदि अन्य प्रमुख इंजीनियरिंग विशेषताएँ (जैसे संपीड़न शक्ति) पूरी होती हैं। w/cm और गठन कारक के मात्रात्मक माप प्रदान करके, हम कई नौकरियों के लिए निर्दिष्ट परीक्षणों से आगे जाकर यह साबित कर सकते हैं कि विचाराधीन मिश्रण में ऐसे गुण हैं जो अच्छे स्थायित्व में बदल जाएंगे।
डेविड रोथस्टीन, पीएच.डी., पीजी, एफएसीआई डीआरपी, ए ट्विनिंग कंपनी के मुख्य लिथोग्राफर हैं। उनके पास 25 से अधिक वर्षों 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। डॉ. चुन्यु किआओ, डीआरपी, ए ट्विनिंग कंपनी के मुख्य वैज्ञानिक, एक भूविज्ञानी और सामग्री वैज्ञानिक हैं, जिन्हें सीमेंटिंग सामग्री और प्राकृतिक और संसाधित 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 डी-आइसिंग लवण, क्षार-सिलिकॉन प्रतिक्रियाओं और अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों में रासायनिक हमले से होने वाले नुकसान पर विशेष जोर दिया गया है।