પેટ્રોગ્રાફી અને ફ્લોરોસેન્સ માઇક્રોસ્કોપનો ઉપયોગ કરીને કોંક્રિટ પેવમેન્ટ મિક્સ ડિઝાઇનની ગુણવત્તા ખાતરીમાં પ્રગતિ

કોંક્રિટ પેવમેન્ટ્સની ગુણવત્તા ખાતરીમાં નવા વિકાસ ગુણવત્તા, ટકાઉપણું અને હાઇબ્રિડ ડિઝાઇન કોડ્સ સાથેના પાલન વિશે મહત્વપૂર્ણ માહિતી પ્રદાન કરી શકે છે.
કોંક્રિટ પેવમેન્ટનું બાંધકામ કટોકટી જોઈ શકે છે, અને કોન્ટ્રાક્ટરે કાસ્ટ-ઇન-પ્લેસ કોંક્રિટની ગુણવત્તા અને ટકાઉપણું ચકાસવાની જરૂર છે. આ ઘટનાઓમાં રેડવાની પ્રક્રિયા દરમિયાન વરસાદના સંપર્કમાં આવવા, ક્યોરિંગ સંયોજનો લાગુ કર્યા પછી, પ્લાસ્ટિક સંકોચન અને રેડવાના થોડા કલાકોમાં ક્રેકીંગના કલાકો, અને કોંક્રિટ ટેક્સચરિંગ અને ક્યોરિંગ સમસ્યાઓનો સમાવેશ થાય છે. જો તાકાતની આવશ્યકતાઓ અને અન્ય સામગ્રી પરીક્ષણો પૂર્ણ કરવામાં આવે તો પણ, એન્જિનિયરોને પેવમેન્ટ ભાગોને દૂર કરવા અને બદલવાની જરૂર પડી શકે છે કારણ કે તેઓ ચિંતિત છે કે શું ઇન-સીટુ સામગ્રી મિશ્રણ ડિઝાઇન વિશિષ્ટતાઓને પૂર્ણ કરે છે કે કેમ.
આ કિસ્સામાં, પેટ્રોગ્રાફી અને અન્ય પૂરક (પરંતુ વ્યાવસાયિક) પરીક્ષણ પદ્ધતિઓ કોંક્રિટ મિશ્રણની ગુણવત્તા અને ટકાઉપણું અને તે કામના વિશિષ્ટતાઓને પૂર્ણ કરે છે કે કેમ તે વિશે મહત્વપૂર્ણ માહિતી પ્રદાન કરી શકે છે.
આકૃતિ 1. 0.40 w/c (ઉપલા ડાબા ખૂણે) અને 0.60 w/c (ઉપલા જમણા ખૂણે) પર કોંક્રિટ પેસ્ટના ફ્લોરોસેન્સ માઇક્રોસ્કોપ માઇક્રોગ્રાફના ઉદાહરણો. નીચેની ડાબી આકૃતિ કોંક્રિટ સિલિન્ડરની પ્રતિકારકતાને માપવા માટેનું ઉપકરણ બતાવે છે. નીચેની જમણી આકૃતિ વોલ્યુમ પ્રતિકારકતા અને w/c વચ્ચેનો સંબંધ દર્શાવે છે. ચુન્યુ કિયાઓ અને ડીઆરપી, એક ટ્વિનિંગ કંપની
અબ્રામનો કાયદો: "કોંક્રિટ મિશ્રણની સંકુચિત શક્તિ તેના પાણી-સિમેન્ટ ગુણોત્તરના વિપરિત પ્રમાણસર છે."
પ્રોફેસર ડફ અબ્રામ્સે સૌપ્રથમ 1918 [1] માં પાણી-સિમેન્ટ ગુણોત્તર (w/c) અને સંકુચિત શક્તિ વચ્ચેના સંબંધનું વર્ણન કર્યું હતું, અને તેને ઘડ્યો હતો જેને હવે અબ્રામનો કાયદો કહેવામાં આવે છે: "કોંક્રિટ પાણી/સિમેન્ટ ગુણોત્તરની સંકુચિત શક્તિ." કોમ્પ્રેસિવ સ્ટ્રેન્થને નિયંત્રિત કરવા ઉપરાંત, વોટર સિમેન્ટ રેશિયો (w/cm) હવે તરફેણ કરે છે કારણ કે તે ફ્લાય એશ અને સ્લેગ જેવી પૂરક સિમેન્ટિંગ સામગ્રીઓ સાથે પોર્ટલેન્ડ સિમેન્ટના રિપ્લેસમેન્ટને ઓળખે છે. તે કોંક્રિટ ટકાઉપણુંનું મુખ્ય પરિમાણ પણ છે. ઘણા અભ્યાસોએ દર્શાવ્યું છે કે ~0.45 કરતા ઓછા ડબલ્યુ/સેમી સાથેના કોંક્રિટ મિશ્રણો આક્રમક વાતાવરણમાં ટકાઉ હોય છે, જેમ કે ડિસીંગ સોલ્ટ સાથે ફ્રીઝ-થૉ ચક્રના સંપર્કમાં આવતા વિસ્તારો અથવા જમીનમાં સલ્ફેટની ઊંચી સાંદ્રતા હોય તેવા વિસ્તારો.
કેશિલરી છિદ્રો સિમેન્ટ સ્લરીનો સહજ ભાગ છે. તેમાં સિમેન્ટ હાઇડ્રેશન પ્રોડક્ટ્સ અને અનહાઇડ્રેટેડ સિમેન્ટ કણો વચ્ચેની જગ્યા હોય છે જે એક સમયે પાણીથી ભરેલા હતા. [૨] રુધિરકેશિકાના છિદ્રો એટ્રેઇન્ડ અથવા ફસાયેલા છિદ્રો કરતાં વધુ ઝીણા હોય છે અને તેમની સાથે ભેળસેળ ન કરવી જોઈએ. જ્યારે કેશિલરી છિદ્રો જોડાયેલા હોય છે, ત્યારે બાહ્ય વાતાવરણમાંથી પ્રવાહી પેસ્ટ દ્વારા સ્થળાંતર કરી શકે છે. આ ઘટનાને ઘૂંસપેંઠ કહેવામાં આવે છે અને ટકાઉપણું સુનિશ્ચિત કરવા માટે તેને ઘટાડવું આવશ્યક છે. ટકાઉ કોંક્રિટ મિશ્રણનું માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર એ છે કે છિદ્રો જોડાયેલા હોવાને બદલે વિભાજિત કરવામાં આવે છે. આવું ત્યારે થાય છે જ્યારે w/cm ~0.45 કરતાં ઓછું હોય.
કઠણ કોંક્રીટના ડબલ્યુ/સે.મી.નું ચોક્કસ માપ કાઢવું ​​ખૂબ જ મુશ્કેલ હોવા છતાં, એક વિશ્વસનીય પદ્ધતિ સખત કાસ્ટ-ઇન-પ્લેસ કોંક્રીટની તપાસ માટે એક મહત્વપૂર્ણ ગુણવત્તા ખાતરી સાધન પ્રદાન કરી શકે છે. ફ્લોરોસેન્સ માઇક્રોસ્કોપી ઉકેલ પૂરો પાડે છે. આ રીતે તે કામ કરે છે.
ફ્લોરોસેન્સ માઇક્રોસ્કોપી એ એક તકનીક છે જે સામગ્રીની વિગતોને પ્રકાશિત કરવા માટે ઇપોક્સી રેઝિન અને ફ્લોરોસન્ટ રંગોનો ઉપયોગ કરે છે. તે તબીબી વિજ્ઞાનમાં સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાય છે, અને તે સામગ્રી વિજ્ઞાનમાં પણ મહત્વપૂર્ણ એપ્લિકેશન ધરાવે છે. કોંક્રિટમાં આ પદ્ધતિનો વ્યવસ્થિત ઉપયોગ લગભગ 40 વર્ષ પહેલાં ડેનમાર્કમાં શરૂ થયો હતો [3]; કઠણ કોંક્રિટના ડબલ્યુ/સીના અંદાજ માટે તેને 1991માં નોર્ડિક દેશોમાં પ્રમાણિત કરવામાં આવ્યું હતું અને 1999માં અપડેટ કરવામાં આવ્યું હતું [4].
સિમેન્ટ-આધારિત સામગ્રી (એટલે ​​કે કોંક્રિટ, મોર્ટાર અને ગ્રાઉટિંગ) ના w/cm માપવા માટે, ફ્લોરોસન્ટ ઇપોક્સીનો ઉપયોગ આશરે 25 માઇક્રોન અથવા 1/1000 ઇંચ (આકૃતિ 2) ની જાડાઈ સાથે પાતળા વિભાગ અથવા કોંક્રિટ બ્લોક બનાવવા માટે થાય છે. આ પ્રક્રિયામાં લગભગ 25 x 50 મીમી (1 x 2 ઇંચ) વિસ્તાર સાથે કોંક્રિટ કોર અથવા સિલિન્ડરને સપાટ કોંક્રિટ બ્લોક્સમાં કાપવામાં આવે છે (જેને બ્લેન્ક્સ કહેવાય છે). ખાલી જગ્યાને કાચની સ્લાઇડ પર ગુંદરવામાં આવે છે, વેક્યૂમ ચેમ્બરમાં મૂકવામાં આવે છે, અને વેક્યૂમ હેઠળ ઇપોક્સી રેઝિન રજૂ કરવામાં આવે છે. જેમ જેમ ડબલ્યુ/સે.મી. વધે છે તેમ, કનેક્ટિવિટી અને છિદ્રોની સંખ્યા વધશે, તેથી વધુ ઇપોક્સી પેસ્ટમાં પ્રવેશ કરશે. અમે ઇપોક્સી રેઝિનમાં ફ્લોરોસન્ટ રંગોને ઉત્તેજિત કરવા અને વધારાના સંકેતોને ફિલ્ટર કરવા માટે વિશિષ્ટ ફિલ્ટર્સના સમૂહનો ઉપયોગ કરીને માઇક્રોસ્કોપ હેઠળ ફ્લેક્સની તપાસ કરીએ છીએ. આ છબીઓમાં, કાળા વિસ્તારો એકંદર કણો અને બિનહાઈડ્રેટેડ સિમેન્ટ કણોનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. બેની છિદ્રાળુતા મૂળભૂત રીતે 0% છે. ચળકતું લીલું વર્તુળ એ છિદ્રાળુતા છે (છિદ્રાવસ્થા નથી), અને છિદ્રાળુતા મૂળભૂત રીતે 100% છે. આમાંની એક વિશેષતા દાંબીવાળા લીલા “પદાર્થ” એ પેસ્ટ છે (આકૃતિ 2). જેમ જેમ કોંક્રિટની ડબલ્યુ/સેમી અને કેશિલરી છિદ્રાળુતા વધે છે, તેમ પેસ્ટનો અનોખો લીલો રંગ વધુ તેજસ્વી અને તેજસ્વી બને છે (આકૃતિ 3 જુઓ).
આકૃતિ 2. ફ્લેક્સનો ફ્લોરોસેન્સ માઈક્રોગ્રાફ એગ્રીગેટેડ કણો, વોઈડ્સ (v) અને પેસ્ટ દર્શાવે છે. આડી ક્ષેત્રની પહોળાઈ ~ 1.5 મીમી છે. ચુન્યુ કિયાઓ અને ડીઆરપી, એક ટ્વિનિંગ કંપની
આકૃતિ 3. ફ્લેક્સના ફ્લોરોસેન્સ માઈક્રોગ્રાફ્સ દર્શાવે છે કે જેમ જેમ w/cm વધે છે તેમ, લીલી પેસ્ટ ધીમે ધીમે તેજસ્વી બને છે. આ મિશ્રણ વાયુયુક્ત હોય છે અને તેમાં ફ્લાય એશ હોય છે. ચુન્યુ કિયાઓ અને ડીઆરપી, એક ટ્વિનિંગ કંપની
છબી વિશ્લેષણમાં છબીઓમાંથી માત્રાત્મક ડેટા કાઢવાનો સમાવેશ થાય છે. રિમોટ સેન્સિંગ માઈક્રોસ્કોપથી લઈને વિવિધ વૈજ્ઞાનિક ક્ષેત્રોમાં તેનો ઉપયોગ થાય છે. ડિજિટલ ઇમેજમાં દરેક પિક્સેલ આવશ્યકપણે ડેટા પોઇન્ટ બની જાય છે. આ પદ્ધતિ અમને આ ઈમેજોમાં દેખાતા વિવિધ લીલા બ્રાઈટનેસ સ્તરો સાથે નંબરો જોડવાની મંજૂરી આપે છે. છેલ્લાં 20 વર્ષ કે તેથી વધુ વર્ષોમાં, ડેસ્કટોપ કમ્પ્યુટિંગ પાવર અને ડિજિટલ ઇમેજ એક્વિઝિશનમાં ક્રાંતિ સાથે, ઇમેજ વિશ્લેષણ હવે એક વ્યવહારુ સાધન બની ગયું છે જેનો ઉપયોગ ઘણા માઇક્રોસ્કોપિસ્ટ્સ (કોંક્રિટ પેટ્રોલોજિસ્ટ્સ સહિત) કરી શકે છે. અમે ઘણીવાર સ્લરીની કેશિલરી છિદ્રાળુતાને માપવા માટે છબી વિશ્લેષણનો ઉપયોગ કરીએ છીએ. સમય જતાં, અમે જોયું કે w/cm અને કેશિલરી છિદ્રાળુતા વચ્ચે મજબૂત વ્યવસ્થિત આંકડાકીય સંબંધ છે, જે નીચેની આકૃતિમાં બતાવેલ છે (આકૃતિ 4 અને આકૃતિ 5)).
આકૃતિ 4. પાતળા વિભાગોના ફ્લોરોસેન્સ માઇક્રોગ્રાફ્સમાંથી મેળવેલા ડેટાનું ઉદાહરણ. આ ગ્રાફ એક ફોટોમાઈક્રોગ્રાફમાં આપેલ ગ્રે લેવલ પર પિક્સેલ્સની સંખ્યા દર્શાવે છે. ત્રણ શિખરો એકંદર (નારંગી વળાંક), પેસ્ટ (ગ્રે વિસ્તાર) અને રદબાતલ (દૂર જમણી બાજુએ અપૂર્ણ શિખર) ને અનુરૂપ છે. પેસ્ટનો વળાંક તમને સરેરાશ છિદ્ર કદ અને તેના પ્રમાણભૂત વિચલનની ગણતરી કરવાની મંજૂરી આપે છે. ચુન્યુ કિયાઓ અને ડીઆરપી, ટ્વિનિંગ કંપની આકૃતિ 5. આ આલેખ શુદ્ધ સિમેન્ટ, ફ્લાય એશ સિમેન્ટ અને કુદરતી પોઝોલન બાઈન્ડરના બનેલા મિશ્રણમાં w/cm સરેરાશ રુધિરકેશિકા માપનની શ્રેણી અને 95% આત્મવિશ્વાસ અંતરાલોનો સારાંશ આપે છે. ચુન્યુ કિયાઓ અને ડીઆરપી, એક ટ્વિનિંગ કંપની
અંતિમ પૃથ્થકરણમાં, ઓન-સાઇટ કોંક્રિટ મિશ્રણ ડિઝાઇન સ્પષ્ટીકરણનું પાલન કરે છે તે સાબિત કરવા માટે ત્રણ સ્વતંત્ર પરીક્ષણો જરૂરી છે. શક્ય હોય ત્યાં સુધી, પ્લેસમેન્ટમાંથી મુખ્ય નમૂનાઓ મેળવો જે તમામ સ્વીકૃતિ માપદંડોને પૂર્ણ કરે છે, તેમજ સંબંધિત પ્લેસમેન્ટના નમૂનાઓ. સ્વીકૃત લેઆઉટમાંથી કોરનો ઉપયોગ નિયંત્રણ નમૂના તરીકે થઈ શકે છે અને તમે સંબંધિત લેઆઉટના અનુપાલનનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે બેન્ચમાર્ક તરીકે તેનો ઉપયોગ કરી શકો છો.
અમારા અનુભવમાં, જ્યારે રેકોર્ડ ધરાવતા ઇજનેરો આ પરીક્ષણોમાંથી મેળવેલ ડેટા જુએ છે, ત્યારે તેઓ સામાન્ય રીતે પ્લેસમેન્ટ સ્વીકારે છે જો અન્ય મુખ્ય ઇજનેરી લાક્ષણિકતાઓ (જેમ કે સંકુચિત શક્તિ) પૂરી થાય છે. ડબલ્યુ/સેમી અને રચના પરિબળના જથ્થાત્મક માપન પ્રદાન કરીને, અમે ઘણી નોકરીઓ માટે નિર્દિષ્ટ પરીક્ષણોથી આગળ જઈને સાબિત કરી શકીએ છીએ કે પ્રશ્નમાં રહેલા મિશ્રણમાં એવા ગુણધર્મો છે જે સારા ટકાઉપણુંમાં અનુવાદ કરશે.
ડેવિડ રોથસ્ટીન, Ph.D., PG, FACI એ DRP, A Twining Company ના મુખ્ય લિથોગ્રાફર છે. તેમની પાસે 25 વર્ષથી વધુનો વ્યાવસાયિક પેટ્રોલોજિસ્ટનો અનુભવ છે અને તેમણે વિશ્વભરના 2,000 થી વધુ પ્રોજેક્ટ્સમાંથી 10,000 થી વધુ નમૂનાઓનું વ્યક્તિગત રીતે નિરીક્ષણ કર્યું છે. Twining કંપની, DRP ના મુખ્ય વૈજ્ઞાનિક ડૉ. ચુન્યુ કિયાઓ, ભૂસ્તરશાસ્ત્રી અને સામગ્રી વિજ્ઞાની છે જેમને સિમેન્ટિંગ સામગ્રી અને કુદરતી અને પ્રોસેસ્ડ રોક ઉત્પાદનોમાં દસ વર્ષથી વધુનો અનુભવ છે. તેમની નિપુણતામાં કોંક્રિટની ટકાઉપણુંનો અભ્યાસ કરવા માટે ઈમેજ એનાલિસિસ અને ફ્લોરોસેન્સ માઈક્રોસ્કોપીના ઉપયોગનો સમાવેશ થાય છે, જેમાં ડિસિંગ સોલ્ટ, આલ્કલી-સિલિકોન પ્રતિક્રિયાઓ અને ગંદાપાણીના શુદ્ધિકરણ પ્લાન્ટમાં રાસાયણિક હુમલાને કારણે થતા નુકસાન પર વિશેષ ભાર મૂકવામાં આવે છે.