पेट्रोग्राफी र फ्लोरोसेन्स माइक्रोस्कोप प्रयोग गरेर कंक्रीट फुटपाथ मिक्स डिजाइनको गुणस्तर आश्वासनमा प्रगति

कंक्रीट फुटपाथको गुणस्तर आश्वासनमा नयाँ विकासहरूले गुणस्तर, स्थायित्व र हाइब्रिड डिजाइन कोडहरूको अनुपालनको बारेमा महत्त्वपूर्ण जानकारी प्रदान गर्न सक्छ।
कंक्रीट फुटपाथको निर्माणमा आपतकालीन अवस्थाहरू देखा पर्न सक्छन्, र ठेकेदारले कास्ट-इन-प्लेस कंक्रीटको गुणस्तर र टिकाउपन प्रमाणित गर्न आवश्यक छ। यी घटनाहरूमा खन्याउने प्रक्रियाको क्रममा वर्षाको जोखिम, क्युरिङ कम्पाउन्डहरू लागू गरेपछि, प्लास्टिक संकुचन र खन्याएको केही घण्टा भित्र क्र्याकिंग घण्टा, र कंक्रीट बनावट र क्युरिङ समस्याहरू समावेश छन्। यदि बल आवश्यकताहरू र अन्य सामग्री परीक्षणहरू पूरा भए पनि, इन्जिनियरहरूले फुटपाथ भागहरू हटाउन र प्रतिस्थापन गर्न आवश्यक पर्न सक्छन् किनभने तिनीहरू इन-सिटु सामग्रीहरूले मिक्स डिजाइन विशिष्टताहरू पूरा गर्छन् कि गर्दैनन् भन्ने बारेमा चिन्तित छन्।
यस अवस्थामा, पेट्रोग्राफी र अन्य पूरक (तर व्यावसायिक) परीक्षण विधिहरूले कंक्रीट मिश्रणको गुणस्तर र स्थायित्व र तिनीहरूले कार्य विशिष्टताहरू पूरा गर्छन् कि गर्दैनन् भन्ने बारे महत्त्वपूर्ण जानकारी प्रदान गर्न सक्छन्।
चित्र १. ०.४० w/c (माथिल्लो बायाँ कुना) र ०.६० w/c (माथिल्लो दायाँ कुना) मा कंक्रीट पेस्टको फ्लोरोसेन्स माइक्रोस्कोप माइक्रोग्राफका उदाहरणहरू। तल्लो बायाँ चित्रले कंक्रीट सिलिन्डरको प्रतिरोधकता मापन गर्ने उपकरण देखाउँछ। तल्लो दायाँ चित्रले भोल्युम प्रतिरोधकता र w/c बीचको सम्बन्ध देखाउँछ। चुन्यु किआओ र DRP, एक ट्विनिङ कम्पनी
अब्रामको नियम: "कंक्रिट मिश्रणको संकुचन शक्ति यसको पानी-सिमेन्ट अनुपातको विपरीत समानुपातिक हुन्छ।"
प्रोफेसर डफ अब्राम्सले पहिलो पटक १९१८ मा पानी-सिमेन्ट अनुपात (w/c) र कम्प्रेसिभ शक्ति बीचको सम्बन्धको वर्णन गरे [1], र अहिले अब्रामको नियम भनिने कुराको तर्जुमा गरे: "कंक्रीटको कम्प्रेसिभ शक्ति पानी/सिमेन्ट अनुपात।" कम्प्रेसिभ शक्ति नियन्त्रण गर्नुको साथै, पानी सिमेन्ट अनुपात (w/cm) अब अनुकूलित छ किनभने यसले पोर्टल्याण्ड सिमेन्टको प्रतिस्थापनलाई फ्लाई एश र स्ल्याग जस्ता पूरक सिमेन्टिंग सामग्रीहरूले मान्यता दिन्छ। यो कंक्रीट स्थायित्वको एक प्रमुख प्यारामिटर पनि हो। धेरै अध्ययनहरूले देखाएका छन् कि ~०.४५ भन्दा कम w/cm भएका कंक्रीट मिश्रणहरू आक्रामक वातावरणमा टिकाउ हुन्छन्, जस्तै डिसिङ लवणहरू भएको फ्रिज-थ चक्रको सम्पर्कमा आउने क्षेत्रहरू वा माटोमा सल्फेटको उच्च सांद्रता भएको क्षेत्रहरू।
केशिका छिद्रहरू सिमेन्ट स्लरीको एक अन्तर्निहित भाग हुन्। तिनीहरू सिमेन्ट हाइड्रेशन उत्पादनहरू र एक पटक पानीले भरिएका अहाइड्रेटेड सिमेन्ट कणहरू बीचको ठाउँ मिलेर बनेको हुन्छ। [2] केशिका छिद्रहरू इन्ट्रेन गरिएको वा फँसिएको छिद्रहरू भन्दा धेरै मसिना हुन्छन् र तिनीहरूसँग भ्रमित हुनु हुँदैन। जब केशिका छिद्रहरू जोडिएका हुन्छन्, बाह्य वातावरणबाट तरल पदार्थ पेस्ट मार्फत माइग्रेट गर्न सक्छ। यो घटनालाई प्रवेश भनिन्छ र टिकाउपन सुनिश्चित गर्न यसलाई कम गर्नुपर्छ। टिकाउ कंक्रीट मिश्रणको सूक्ष्म संरचना भनेको छिद्रहरू जोडिएको भन्दा खण्डित हुन्छन्। यो तब हुन्छ जब w/cm ~0.45 भन्दा कम हुन्छ।
कडा कंक्रीटको w/cm मापन सही रूपमा मापन गर्न कुख्यात रूपमा गाह्रो भए तापनि, भरपर्दो विधिले कडा कास्ट-इन-प्लेस कंक्रीटको अनुसन्धानको लागि महत्त्वपूर्ण गुणस्तर आश्वासन उपकरण प्रदान गर्न सक्छ। फ्लोरोसेन्स माइक्रोस्कोपीले समाधान प्रदान गर्दछ। यो कसरी काम गर्छ भन्ने कुरा हो।
फ्लोरोसेन्स माइक्रोस्कोपी एक प्रविधि हो जसले सामग्रीको विवरणहरू उज्यालो पार्न इपोक्सी राल र फ्लोरोसेन्ट रंगहरू प्रयोग गर्दछ। यो चिकित्सा विज्ञानमा सबैभन्दा बढी प्रयोग गरिन्छ, र यसको सामग्री विज्ञानमा पनि महत्त्वपूर्ण अनुप्रयोगहरू छन्। कंक्रीटमा यो विधिको व्यवस्थित प्रयोग लगभग ४० वर्ष पहिले डेनमार्कमा सुरु भयो [3]; यसलाई १९९१ मा नर्डिक देशहरूमा कडा कंक्रीटको पानी/सी अनुमान गर्न मानकीकृत गरिएको थियो, र १९९९ मा अद्यावधिक गरिएको थियो [4]।
सिमेन्टमा आधारित सामग्रीहरू (जस्तै कंक्रीट, मोर्टार, र ग्राउटिंग) को w/cm मापन गर्न, फ्लोरोसेन्ट इपोक्सी लगभग २५ माइक्रोन वा १/१००० इन्च मोटाई भएको पातलो खण्ड वा कंक्रीट ब्लक बनाउन प्रयोग गरिन्छ (चित्र २)। प्रक्रियामा कंक्रीट कोर वा सिलिन्डरलाई लगभग २५ x ५० मिमी (१ x २ इन्च) को क्षेत्रफल भएको समतल कंक्रीट ब्लकहरू (खाली ठाउँहरू भनिन्छ) मा काटिन्छ। खाली ठाउँलाई गिलास स्लाइडमा टाँसिएको हुन्छ, भ्याकुम चेम्बरमा राखिन्छ, र भ्याकुम अन्तर्गत इपोक्सी रेजिन प्रस्तुत गरिन्छ। w/cm बढ्दै जाँदा, जडान र छिद्रहरूको संख्या बढ्नेछ, त्यसैले थप इपोक्सी पेस्टमा प्रवेश गर्नेछ। हामी इपोक्सी रेजिनमा फ्लोरोसेन्ट रंगहरूलाई उत्तेजित गर्न र अतिरिक्त संकेतहरू फिल्टर गर्न विशेष फिल्टरहरूको सेट प्रयोग गरेर माइक्रोस्कोप मुनि फ्लेक्सहरूको जाँच गर्छौं। यी छविहरूमा, कालो क्षेत्रहरूले समग्र कणहरू र हाइड्रेटेड सिमेन्ट कणहरूलाई प्रतिनिधित्व गर्दछ। दुईको porosity मूलतः ०% छ। चम्किलो हरियो सर्कल porosity हो (porosity होइन), र porosity मूलतः १००% छ। यी मध्ये एक विशेषता धब्बादार हरियो "पदार्थ" पेस्ट हो (चित्र २)। कंक्रीटको w/cm र केशिका छिद्र बढ्दै जाँदा, पेस्टको अद्वितीय हरियो रंग उज्यालो र उज्यालो हुँदै जान्छ (चित्र ३ हेर्नुहोस्)।
चित्र २. एकत्रित कणहरू, खाली ठाउँहरू (v) र पेस्ट देखाउने फ्लेक्सहरूको फ्लोरोसेन्स माइक्रोग्राफ। तेर्सो क्षेत्र चौडाइ ~ १.५ मिमी छ। चुन्यु किआओ र DRP, एक ट्विनिङ कम्पनी
चित्र ३. फ्लेक्सको फ्लोरोसेन्स माइक्रोग्राफले देखाउँछ कि w/cm बढ्दै जाँदा, हरियो पेस्ट बिस्तारै उज्यालो हुँदै जान्छ। यी मिश्रणहरू वातित हुन्छन् र फ्लाई एश हुन्छन्। चुन्यु किआओ र DRP, एक ट्विनिङ कम्पनी
छवि विश्लेषणमा छविहरूबाट मात्रात्मक डेटा निकाल्ने समावेश छ। यो रिमोट सेन्सिङ माइक्रोस्कोपबाट धेरै फरक वैज्ञानिक क्षेत्रहरूमा प्रयोग गरिन्छ। डिजिटल छविमा प्रत्येक पिक्सेल अनिवार्य रूपमा डेटा बिन्दु बन्छ। यो विधिले हामीलाई यी छविहरूमा देखिने विभिन्न हरियो चमक स्तरहरूमा संख्याहरू संलग्न गर्न अनुमति दिन्छ। विगत २० वर्ष वा सोभन्दा बढी समयदेखि, डेस्कटप कम्प्युटिङ पावर र डिजिटल छवि अधिग्रहणमा क्रान्तिसँगै, छवि विश्लेषण अब एक व्यावहारिक उपकरण बनेको छ जुन धेरै माइक्रोस्कोपिस्टहरू (कंक्रीट पेट्रोलोजिस्टहरू सहित) प्रयोग गर्न सक्छन्। हामी प्रायः स्लरीको केशिका पोरोसिटी मापन गर्न छवि विश्लेषण प्रयोग गर्छौं। समयसँगै, हामीले फेला पार्यौं कि w/cm र केशिका पोरोसिटी बीच एक बलियो व्यवस्थित सांख्यिकीय सम्बन्ध छ, जस्तै निम्न चित्र (चित्र ४ र चित्र ५) मा देखाइएको छ)।
चित्र ४. पातलो खण्डहरूको फ्लोरोसेन्स माइक्रोग्राफबाट प्राप्त डेटाको उदाहरण। यो ग्राफले एकल फोटोमाइक्रोग्राफमा दिइएको खैरो स्तरमा पिक्सेलहरूको संख्या प्लट गर्दछ। तीन चुचुराहरू समुच्चयहरू (सुन्तला वक्र), पेस्ट (खैरो क्षेत्र), र शून्य (दायाँतिर भरिएको नभरिएको शिखर) सँग मेल खान्छ। पेस्टको वक्रले औसत छिद्र आकार र यसको मानक विचलन गणना गर्न अनुमति दिन्छ। चुन्यु किआओ र डीआरपी, ट्विनिङ कम्पनी चित्र ५. यो ग्राफले शुद्ध सिमेन्ट, फ्लाई एश सिमेन्ट, र प्राकृतिक पोजोलान बाइन्डर मिलेर बनेको मिश्रणमा w/cm औसत केशिका मापन र ९५% विश्वास अन्तरालहरूको श्रृंखलालाई सारांशित गर्दछ। चुन्यु किआओ र डीआरपी, एक ट्विनिङ कम्पनी
अन्तिम विश्लेषणमा, साइटमा रहेको कंक्रीटले मिक्स डिजाइन विशिष्टता पूरा गर्छ भनेर प्रमाणित गर्न तीन स्वतन्त्र परीक्षणहरू आवश्यक पर्दछ। सम्भव भएसम्म, सबै स्वीकृति मापदण्डहरू पूरा गर्ने प्लेसमेन्टहरूबाट कोर नमूनाहरू, साथै सम्बन्धित प्लेसमेन्टहरूबाट नमूनाहरू प्राप्त गर्नुहोस्। स्वीकृत लेआउटबाट कोरलाई नियन्त्रण नमूनाको रूपमा प्रयोग गर्न सकिन्छ, र तपाईंले यसलाई सान्दर्भिक लेआउटको अनुपालनको मूल्याङ्कन गर्न बेन्चमार्कको रूपमा प्रयोग गर्न सक्नुहुन्छ।
हाम्रो अनुभवमा, जब रेकर्ड भएका इन्जिनियरहरूले यी परीक्षणहरूबाट प्राप्त डेटा हेर्छन्, तिनीहरूले सामान्यतया अन्य प्रमुख इन्जिनियरिङ विशेषताहरू (जस्तै कम्प्रेसिभ शक्ति) पूरा भएमा प्लेसमेन्ट स्वीकार गर्छन्। w/cm र गठन कारकको मात्रात्मक मापन प्रदान गरेर, हामी धेरै कामहरूको लागि निर्दिष्ट परीक्षणहरूभन्दा बाहिर जान सक्छौं कि प्रश्नमा रहेको मिश्रणमा राम्रो स्थायित्वमा अनुवाद हुने गुणहरू छन् भनेर प्रमाणित गर्न।
डेभिड रोथस्टाइन, पीएचडी, पीजी, एफएसीआई, डीआरपी, ए ट्विनिङ कम्पनीका प्रमुख लिथोग्राफर हुन्। उनीसँग २५ वर्षभन्दा बढीको व्यावसायिक पेट्रोलोलोजिस्टको अनुभव छ र उनले विश्वभरका २,००० भन्दा बढी परियोजनाहरूबाट १०,००० भन्दा बढी नमूनाहरूको व्यक्तिगत रूपमा निरीक्षण गरेका छन्। ट्विनिङ कम्पनी, डीआरपीका प्रमुख वैज्ञानिक डा. चुन्यु किआओ, सिमेन्टिङ सामग्री र प्राकृतिक तथा प्रशोधित चट्टान उत्पादनहरूमा दस वर्षभन्दा बढी अनुभव भएका भूगर्भशास्त्री र सामग्री वैज्ञानिक हुन्। उनको विशेषज्ञतामा कंक्रीटको स्थायित्व अध्ययन गर्न छवि विश्लेषण र फ्लोरोसेन्स माइक्रोस्कोपीको प्रयोग समावेश छ, विशेष गरी डिसिङ लवण, क्षार-सिलिकन प्रतिक्रियाहरू, र फोहोर पानी प्रशोधन प्लान्टहरूमा रासायनिक आक्रमणबाट हुने क्षतिमा जोड दिँदै।