पेट्रोग्राफी और प्रतिदीप्ति सूक्ष्मदर्शी 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 आपात स्थितियाँ आ सकती हैं, और ठेकेदार को ढले हुए कंक्रीट की गुणवत्ता और टिकाऊपन की जाँच करनी होती है। इन घटनाओं में डालने की प्रक्रिया के दौरान बारिश का संपर्क, क्योरिंग यौगिकों का प्रयोग, डालने के कुछ ही घंटों बाद प्लास्टिक का सिकुड़ना और उसमें दरारें पड़ना, और कंक्रीट की बनावट और क्योरिंग संबंधी समस्याएँ शामिल हैं। मज़बूती की ज़रूरतों और अन्य सामग्री परीक्षणों के पूरा होने पर भी, इंजीनियर फुटपाथ के पुर्जों को हटाने और बदलने की आवश्यकता महसूस कर सकते हैं क्योंकि उन्हें इस बात की चिंता होती है कि क्या इन-सीटू सामग्री मिश्रण डिज़ाइन के विनिर्देशों को पूरा करती है।
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 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 में) और 0.60 w/c (ऊपरी दाएँ कोने में)। निचले बाएँ चित्र में कंक्रीट सिलेंडर की प्रतिरोधकता मापने वाला उपकरण दिखाया गया है। निचले दाएँ चित्र में आयतन प्रतिरोधकता और w/c के बीच संबंध दिखाया गया है। चुन्यु कियाओ 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 पहली बार 1918 में जल-सीमेंट अनुपात (w/c) और संपीड़न शक्ति के बीच संबंध का वर्णन किया [1], और अब्राम के नियम के रूप में जाने जाने वाले नियम का सूत्रपात किया: "कंक्रीट की संपीड़न शक्ति जल/सीमेंट अनुपात"। संपीड़न शक्ति को नियंत्रित करने के अलावा, जल सीमेंट अनुपात (w/cm) अब पसंद किया जाता है क्योंकि यह पोर्टलैंड सीमेंट के स्थान पर फ्लाई ऐश और स्लैग जैसी पूरक सीमेंटिंग सामग्री के उपयोग 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 w/cm वाले कंक्रीट मिश्रण आक्रामक वातावरण में टिकाऊ होते हैं, जैसे कि बर्फ हटाने वाले लवणों के साथ जमने-पिघलने के चक्र वाले क्षेत्र या वे क्षेत्र जहाँ मिट्टी में सल्फेट की उच्च सांद्रता होती है।
केशिका छिद्र सीमेंट घोल का एक अभिन्न अंग हैं। ये सीमेंट जलयोजन उत्पादों और जल से भरे हुए निर्जलित सीमेंट कणों के बीच की जगह बनाते हैं। [2] केशिका छिद्र, फंसे हुए या फंसे हुए छिद्रों की तुलना में बहुत महीन होते हैं और इन्हें उनके साथ भ्रमित नहीं होना चाहिए। जब केशिका छिद्र जुड़े होते हैं, तो बाहरी वातावरण से तरल पदार्थ पेस्ट के माध्यम से प्रवाहित हो सकता है। इस घटना को प्रवेश कहते हैं और स्थायित्व सुनिश्चित करने के लिए इसे न्यूनतम 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।
हालाँकि कठोर कंक्रीट के w/cm को सटीक रूप से मापना बेहद मुश्किल है, फिर भी एक विश्वसनीय विधि कठोर ढले हुए कंक्रीट की जाँच के लिए एक महत्वपूर्ण गुणवत्ता आश्वासन उपकरण प्रदान कर सकती है। प्रतिदीप्ति सूक्ष्मदर्शी एक समाधान प्रदान करती है। यह इस प्रकार काम करती है।
प्रतिदीप्ति सूक्ष्मदर्शी एक ऐसी तकनीक है जो पदार्थों के सूक्ष्म विवरणों को प्रकाशित करने के लिए एपॉक्सी रेज़िन और प्रतिदीप्त रंगों का उपयोग करती है। इसका सबसे अधिक उपयोग चिकित्सा विज्ञान में होता है, और पदार्थ विज्ञान में भी इसके महत्वपूर्ण अनुप्रयोग हैं। कंक्रीट में इस पद्धति का व्यवस्थित अनुप्रयोग लगभग 40 वर्ष पहले डेनमार्क [3] में शुरू हुआ; इसे 1991 में कठोर कंक्रीट के w/c के आकलन के लिए नॉर्डिक देशों में मानकीकृत किया गया, और 1999 में इसे अद्यतन किया गया [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 ब्लॉक (जिसे ब्लैंक कहा जाता है) में काटा जाता है। ब्लैंक को एक ग्लास स्लाइड पर चिपकाया जाता है, एक वैक्यूम चैंबर 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 वृत्त सरंध्रता (छिद्रता नहीं) दर्शाता है, और सरंध्रता मूलतः 100% होती है। इन विशेषताओं में से एक, धब्बेदार हरा "पदार्थ" एक पेस्ट है (चित्र 2)। जैसे-जैसे कंक्रीट का w/cm और केशिका सरंध्रता बढ़ती है, पेस्ट का अनोखा हरा रंग और भी चमकीला होता जाता है (चित्र 3 देखें)।
चित्र 2. एकत्रित कणों, रिक्तियों (v) और पेस्ट को दर्शाने वाले फ्लेक्स का प्रतिदीप्ति सूक्ष्मचित्र। क्षैतिज क्षेत्र की चौड़ाई लगभग 1.5 मिमी है। चुन्यु किआओ और डीआरपी, एक ट्विनिंग कंपनी
चित्र 3. गुच्छों के प्रतिदीप्ति सूक्ष्मचित्र दर्शाते हैं 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 कियाओ 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 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 संबंध है, जैसा कि निम्नलिखित आकृति (चित्र 4 और चित्र 5) में दिखाया गया है।
चित्र 4. पतले खंडों के प्रतिदीप्ति सूक्ष्मलेखों से प्राप्त आँकड़ों का उदाहरण। यह ग्राफ़ एक एकल फ़ोटोमाइक्रोग्राफ़ में दिए गए धूसर स्तर पर पिक्सेल की संख्या को दर्शाता है। तीन शिखर समुच्चय (नारंगी वक्र), पेस्ट (धूसर क्षेत्र), और रिक्त स्थान (सबसे दाईं ओर खाली शिखर) के अनुरूप हैं। पेस्ट के वक्र से औसत छिद्र आकार और उसके मानक विचलन की गणना की जा सकती है। चुन्यु क़ियाओ और डीआरपी, ट्विनिंग कंपनी चित्र 5. यह ग्राफ़ शुद्ध सीमेंट, फ्लाई ऐश सीमेंट और प्राकृतिक पॉज़ोलन बाइंडर से बने मिश्रण में w/cm औसत केशिका मापों और 95% विश्वास अंतरालों की एक श्रृंखला का सारांश प्रस्तुत करता है। चुन्यु क़ियाओ और डीआरपी, एक ट्विनिंग कंपनी
अंतिम विश्लेषण में, यह साबित करने के लिए तीन स्वतंत्र परीक्षणों की आवश्यकता होती है कि साइट पर कंक्रीट मिश्रण डिज़ाइन विनिर्देशों के अनुरूप है। जहाँ तक संभव हो, उन प्लेसमेंट से कोर नमूने प्राप्त करें जो सभी स्वीकृति मानदंडों को पूरा करते हों, साथ ही संबंधित प्लेसमेंट से भी नमूने प्राप्त करें। स्वीकृत लेआउट से कोर को नियंत्रण नमूने के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है, और आप इसे संबंधित लेआउट के अनुपालन के मूल्यांकन के लिए एक बेंचमार्क के रूप में उपयोग कर सकते हैं।
हमारे अनुभव में, जब रिकॉर्ड रखने वाले इंजीनियर इन परीक्षणों से प्राप्त आँकड़ों को देखते हैं, तो वे आमतौर पर तभी प्लेसमेंट स्वीकार करते हैं जब अन्य प्रमुख इंजीनियरिंग विशेषताएँ (जैसे संपीड़न शक्ति) पूरी होती हैं। w/cm और निर्माण कारक के मात्रात्मक माप प्रदान करके, हम कई कार्यों के लिए निर्दिष्ट परीक्षणों से आगे जाकर यह साबित कर सकते हैं कि संबंधित मिश्रण में ऐसे गुण हैं जो अच्छे स्थायित्व में परिवर्तित होंगे।
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 के 10,000 से अधिक नमूनों का व्यक्तिगत रूप से निरीक्षण किया है। डीआरपी, ए ट्विनिंग कंपनी के मुख्य वैज्ञानिक, डॉ. चुन्यु कियाओ, एक भूविज्ञानी और पदार्थ वैज्ञानिक हैं, जिन्हें सीमेंटिंग सामग्री और प्राकृतिक एवं प्रसंस्कृत शैल उत्पादों में दस वर्षों से अधिक का अनुभव है। उनकी विशेषज्ञता में कंक्रीट के स्थायित्व का अध्ययन करने के लिए छवि विश्लेषण और प्रतिदीप्ति सूक्ष्मदर्शी का उपयोग शामिल है, जिसमें डी-आइसिंग लवण, क्षार-सिलिकॉन अभिक्रियाओं और अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों में रासायनिक आक्रमण से होने वाले नुकसान पर विशेष जोर दिया गया है।