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

કોંક્રિટ પેવમેન્ટ્સની ગુણવત્તા ખાતરીમાં નવા વિકાસ ગુણવત્તા, ટકાઉપણું અને હાઇબ્રિડ ડિઝાઇન કોડ્સના પાલન વિશે મહત્વપૂર્ણ માહિતી પ્રદાન કરી શકે છે.
કોંક્રિટ પેવમેન્ટના બાંધકામમાં કટોકટી આવી શકે છે, અને કોન્ટ્રાક્ટરે કાસ્ટ-ઇન-પ્લેસ કોંક્રિટની ગુણવત્તા અને ટકાઉપણું ચકાસવાની જરૂર છે. આ ઘટનાઓમાં રેડવાની પ્રક્રિયા દરમિયાન વરસાદનો સંપર્ક, ક્યોરિંગ કમ્પાઉન્ડનો ઉપયોગ કર્યા પછી, રેડ્યા પછી થોડા કલાકોમાં પ્લાસ્ટિક સંકોચન અને ક્રેકીંગ કલાકો, અને કોંક્રિટ ટેક્સચર અને ક્યોરિંગ સમસ્યાઓનો સમાવેશ થાય છે. જો મજબૂતાઈની જરૂરિયાતો અને અન્ય સામગ્રી પરીક્ષણો પૂર્ણ થાય તો પણ, એન્જિનિયરોને પેવમેન્ટના ભાગોને દૂર કરવાની અને બદલવાની જરૂર પડી શકે છે કારણ કે તેઓ ચિંતિત છે કે ઇન-સીટુ સામગ્રી મિક્સ ડિઝાઇન સ્પષ્ટીકરણોને પૂર્ણ કરે છે કે નહીં.
આ કિસ્સામાં, પેટ્રોગ્રાફી અને અન્ય પૂરક (પરંતુ વ્યાવસાયિક) પરીક્ષણ પદ્ધતિઓ કોંક્રિટ મિશ્રણની ગુણવત્તા અને ટકાઉપણું અને તે કાર્ય સ્પષ્ટીકરણોને 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 માઇક્રોગ્રાફ્સના ઉદાહરણો. નીચે ડાબી આકૃતિ કોંક્રિટ સિલિન્ડરની પ્રતિકારકતા માપવા માટેનું ઉપકરણ દર્શાવે છે. નીચે જમણી આકૃતિ વોલ્યુમ પ્રતિકારકતા અને w/c વચ્ચેનો સંબંધ દર્શાવે છે. ચુન્યુ કિયાઓ અને DRP, એક ટ્વીનિંગ કંપની
અબ્રામનો નિયમ: "કોંક્રિટ મિશ્રણની સંકુચિત શક્તિ તેના પાણી-સિમેન્ટ ગુણોત્તરના વ્યસ્ત પ્રમાણસર હોય છે."
પ્રોફેસર ડફ અબ્રામ્સે સૌપ્રથમ 1918 માં પાણી-સિમેન્ટ ગુણોત્તર (w/c) અને સંકુચિત શક્તિ વચ્ચેના સંબંધનું વર્ણન કર્યું [1], અને હવે જેને અબ્રામનો નિયમ કહેવામાં આવે છે તે ઘડ્યું: "કોંક્રિટની સંકુચિત શક્તિ પાણી/સિમેન્ટ ગુણોત્તર." સંકુચિત શક્તિને નિયંત્રિત કરવા ઉપરાંત, પાણી સિમેન્ટ ગુણોત્તર (w/cm) હવે પસંદ કરવામાં આવે છે કારણ કે તે પોર્ટલેન્ડ સિમેન્ટના સ્થાને ફ્લાય એશ અને સ્લેગ જેવી પૂરક સિમેન્ટિંગ સામગ્રીનો ઉપયોગ કરી શકે છે. તે કોંક્રિટ ટકાઉપણુંનું મુખ્ય પરિમાણ પણ છે. ઘણા અભ્યાસોએ દર્શાવ્યું છે કે ~0.45 કરતા ઓછા w/cm સાથે કોંક્રિટ મિશ્રણ આક્રમક વાતાવરણમાં ટકાઉ હોય છે, જેમ કે ડિસિંગ ક્ષાર સાથે ફ્રીઝ-થો ચક્રના સંપર્કમાં આવતા વિસ્તારો અથવા જ્યાં જમીનમાં સલ્ફેટની ઊંચી સાંદ્રતા હોય તેવા વિસ્તારો.
રુધિરકેશિકા છિદ્રો સિમેન્ટ સ્લરીનો એક સહજ ભાગ છે. તેમાં સિમેન્ટ હાઇડ્રેશન ઉત્પાદનો અને પાણીથી ભરેલા બિનહાઇડ્રેટેડ સિમેન્ટ કણો વચ્ચેની જગ્યા હોય છે. [2] રુધિરકેશિકા છિદ્રો પ્રવેશેલા અથવા ફસાયેલા છિદ્રો કરતાં ઘણા ઝીણા હોય છે અને તેમની સાથે ભેળસેળ ન કરવી જોઈએ. જ્યારે રુધિરકેશિકા 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 ઓછામાં ઓછું કરવું જોઈએ. ટકાઉ કોંક્રિટ મિશ્રણનું સૂક્ષ્મ માળખું એ છે કે છિદ્રો જોડાયેલા હોવાને બદલે વિભાજિત થાય છે. જ્યારે w/cm ~0.45 કરતા ઓછું હોય ત્યારે આવું થાય છે.
કઠણ કોંક્રિટના w/cm ને ચોક્કસ રીતે માપવાનું કુખ્યાત રીતે મુશ્કેલ હોવા છતાં, વિશ્વસનીય પદ્ધતિ કઠણ કાસ્ટ-ઇન-પ્લેસ કોંક્રિટની તપાસ માટે એક મહત્વપૂર્ણ ગુણવત્તા ખાતરી સાધન પૂરું પાડી શકે છે. ફ્લોરોસેન્સ માઇક્રોસ્કોપી એક ઉકેલ પૂરો પાડે છે. તે આ રીતે કાર્ય કરે છે.
ફ્લોરોસેન્સ માઈક્રોસ્કોપી એ એક એવી તકનીક છે જે સામગ્રીની વિગતોને પ્રકાશિત કરવા માટે ઇપોક્સી રેઝિન અને ફ્લોરોસન્ટ રંગોનો ઉપયોગ કરે છે. તેનો ઉપયોગ તબીબી વિજ્ઞાનમાં સૌથી વધુ થાય છે, અને તેનો સામગ્રી વિજ્ઞાનમાં પણ મહત્વપૂર્ણ ઉપયોગ છે. કોંક્રિટમાં આ પદ્ધતિનો વ્યવસ્થિત ઉપયોગ લગભગ 40 વર્ષ પહેલાં ડેનમાર્કમાં શરૂ થયો હતો [3]; તેને 1991 માં નોર્ડિક દેશોમાં કઠણ કોંક્રિટના પાણી/સાધનનો અંદાજ કાઢવા માટે પ્રમાણિત કરવામાં આવ્યું હતું, અને 1999 માં અપડેટ કરવામાં આવ્યું હતું [4].
સિમેન્ટ આધારિત સામગ્રી (જેમ 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 કોંક્રિટ કોર અથવા સિલિન્ડરને આશરે 25 x 50 મીમી (1 x 2 ઇંચ) ના ક્ષેત્રફળવાળા ફ્લેટ કોંક્રિટ બ્લોક્સ (જેને બ્લેન્ક્સ કહેવાય છે) માં કાપવામાં આવે છે. ખાલી જગ્યાને કાચની સ્લાઇડ સાથે ગુંદર કરવામાં આવે છે, વેક્યુમ ચેમ્બરમાં મૂકવામાં આવે છે, અને ઇપોક્સી રેઝિન વેક્યુમ હેઠળ રજૂ કરવામાં આવે છે. જેમ જેમ w/cm વધે છે, કનેક્ટિવિટી અને છિદ્રોની સંખ્યા વધશે, તેથી વધુ ઇપોક્સી પેસ્ટમાં પ્રવેશ કરશે. અમે માઇક્રોસ્કોપ હેઠળ ફ્લેક્સની તપાસ કરીએ છીએ, ઇપોક્સી રેઝિનમાં ફ્લોરોસન્ટ રંગોને ઉત્તેજિત કરવા અને વધારાના સંકેતોને ફિલ્ટર કરવા માટે ખાસ ફિલ્ટર્સના સમૂહનો ઉપયોગ કરીને. આ છબીઓમાં, કાળા વિસ્તારો એકંદર કણો અને અનહાઇડ્રેટેડ સિમેન્ટ કણોનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. બંનેની છિદ્રાળુતા મૂળભૂત રીતે 0% છે. તેજસ્વી લીલો વર્તુળ છિદ્રાળુતા છે (છિદ્રતા નથી), અને છિદ્રાળુતા મૂળભૂત રીતે 100% છે. આમાંની એક વિશેષતા ડાઘાવાળો લીલો "પદાર્થ" એક પેસ્ટ છે (આકૃતિ 2). જેમ જેમ કોંક્રિટનું w/cm અને રુધિરકેશિકા છિદ્રાળુતા વધે છે, તેમ તેમ પેસ્ટનો અનોખો લીલો રંગ વધુને વધુ તેજસ્વી થતો જાય છે (આકૃતિ 3 જુઓ).
આકૃતિ 2. એકત્રિત કણો, ખાલી જગ્યાઓ (v) અને પેસ્ટ દર્શાવતા ફ્લેક્સનો ફ્લોરોસેન્સ માઇક્રોગ્રાફ. આડી ક્ષેત્રની પહોળાઈ ~ 1.5 મીમી છે. ચુન્યુ કિયાઓ અને ડીઆરપી, એક ટ્વીનિંગ કંપની
આકૃતિ 3. ફ્લેક્સના ફ્લોરોસેન્સ માઇક્રોગ્રાફ્સ દર્શાવે છે કે જેમ જેમ w/cm વધે છે, તેમ તેમ લીલો પેસ્ટ ધીમે ધીમે તેજસ્વી બને છે. આ મિશ્રણો વાયુયુક્ત હોય છે અને તેમાં ફ્લાય એશ હોય છે. ચુન્યુ કિયાઓ અને DRP, એક ટ્વીનિંગ કંપની
છબી વિશ્લેષણમાં છબીઓમાંથી જથ્થાત્મક ડેટા કાઢવાનો સમાવેશ થાય છે. તેનો ઉપયોગ રિમોટ સેન્સિંગ માઇક્રોસ્કોપથી લઈને ઘણા વિવિધ વૈજ્ઞાનિક ક્ષેત્રોમાં થાય છે. ડિજિટલ છબીમાં દરેક પિક્સેલ આવશ્યકપણે ડેટા પોઇન્ટ બની જાય છે. આ પદ્ધતિ આપણને આ છબીઓમાં દેખાતા વિવિધ લીલા તેજ સ્તરો સાથે સંખ્યાઓ જોડવાની મંજૂરી આપે છે. છેલ્લા 20 વર્ષોમાં, ડેસ્કટોપ કમ્પ્યુટિંગ પાવર અને ડિજિટલ છબી સંપાદનમાં ક્રાંતિ સાથે, છબી વિશ્લેષણ હવે એક વ્યવહારુ સાધન બની ગયું છે જેનો ઉપયોગ ઘણા માઇક્રોસ્કોપિસ્ટ (કોંક્રિટ પેટ્રોલોજિસ્ટ સહિત) કરી શકે છે. અમે ઘણીવાર સ્લરીની રુધિરકેશિકા છિદ્રાળુતા માપવા માટે છબી વિશ્લેષણનો ઉપયોગ કરીએ છીએ. સમય જતાં, અમને જાણવા મળ્યું કે w/cm અને રુધિરકેશિકા છિદ્રાળુતા વચ્ચે એક મજબૂત વ્યવસ્થિત આંકડાકીય સહસંબંધ છે, જેમ કે નીચેના આકૃતિ (આકૃતિ 4 અને આકૃતિ 5) માં બતાવ્યા પ્રમાણે).
આકૃતિ 4. પાતળા વિભાગોના ફ્લોરોસેન્સ માઇક્રોગ્રાફ્સમાંથી મેળવેલા ડેટાનું ઉદાહરણ. આ ગ્રાફ એક જ ફોટોમાઇક્રોગ્રાફમાં આપેલ ગ્રે સ્તર પર પિક્સેલ્સની સંખ્યાને પ્લોટ કરે છે. ત્રણ શિખરો એગ્રીગેટ્સ (નારંગી વળાંક), પેસ્ટ (ગ્રે વિસ્તાર) અને રદબાતલ (જમણી બાજુએ ખાલી ટોચ) ને અનુરૂપ છે. પેસ્ટનો વળાંક સરેરાશ છિદ્ર કદ અને તેના પ્રમાણભૂત વિચલનની ગણતરી કરવાની મંજૂરી આપે છે. ચુન્યુ કિયાઓ અને ડીઆરપી, ટ્વિનિંગ કંપની આકૃતિ 5. આ ગ્રાફ શુદ્ધ સિમેન્ટ, ફ્લાય એશ સિમેન્ટ અને કુદરતી પોઝોલાન બાઈન્ડરથી બનેલા મિશ્રણમાં w/cm સરેરાશ કેશિલરી માપન અને 95% વિશ્વાસ અંતરાલોની શ્રેણીનો સારાંશ આપે છે. ચુન્યુ કિયાઓ અને ડીઆરપી, એક ટ્વિનિંગ કંપની
અંતિમ વિશ્લેષણમાં, સાઇટ પર કોંક્રિટ મિક્સ ડિઝાઇન સ્પષ્ટીકરણનું પાલન કરે છે તે સાબિત કરવા માટે ત્રણ સ્વતંત્ર પરીક્ષણો જરૂરી છે. શક્ય હોય ત્યાં સુધી, પ્લેસમેન્ટમાંથી કોર નમૂનાઓ મેળવો જે બધા સ્વીકૃતિ માપદંડોને પૂર્ણ કરે છે, તેમજ સંબંધિત પ્લેસમેન્ટમાંથી નમૂનાઓ પણ મેળવો. સ્વીકૃત લેઆઉટમાંથી કોરનો ઉપયોગ નિયંત્રણ નમૂના તરીકે થઈ શકે છે, અને તમે તેનો ઉપયોગ સંબંધિત લેઆઉટના પાલનનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે બેન્ચમાર્ક તરીકે કરી શકો છો.
અમારા અનુભવમાં, જ્યારે રેકોર્ડ ધરાવતા ઇજનેરો આ પરીક્ષણોમાંથી મેળવેલ ડેટા જુએ છે, ત્યારે તેઓ સામાન્ય રીતે અન્ય મુખ્ય ઇજનેરી લાક્ષણિકતાઓ (જેમ કે સંકુચિત શક્તિ) પૂર્ણ થાય તો પ્લેસમેન્ટ સ્વીકારે છે. w/cm અને રચના પરિબળના માત્રાત્મક માપન પ્રદાન કરીને, આપણે ઘણા કાર્યો માટે ઉલ્લેખિત પરીક્ષણોથી આગળ વધીને સાબિત કરી શકીએ છીએ કે પ્રશ્નમાં રહેલા મિશ્રણમાં એવા ગુણધર્મો છે જે સારી ટકાઉપણુંમાં રૂપાંતરિત થશે.
ડેવિડ રોથસ્ટીન, પીએચ.ડી., પીજી, એફએસીઆઈ, ડીઆરપી, એ ટ્વિનિંગ કંપનીના 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. ડો. ચુન્યુ કિયાઓ, ડીઆરપી, એ ટ્વિનિંગ કંપનીના મુખ્ય વૈજ્ઞાનિક, એક ભૂસ્તરશાસ્ત્રી અને સામગ્રી વૈજ્ઞાનિક છે જેમને સિમેન્ટિંગ સામગ્રી અને કુદરતી અને પ્રોસેસ્ડ રોક ઉત્પાદનોમાં દસ વર્ષથી વધુનો અનુભવ છે. તેમની કુશળતામાં કોંક્રિટની ટકાઉપણુંનો અભ્યાસ કરવા માટે છબી વિશ્લેષણ અને ફ્લોરોસેન્સ માઇક્રોસ્કોપીનો ઉપયોગ શામેલ છે, જેમાં ગંદાપાણીના શુદ્ધિકરણ પ્લાન્ટમાં ડીઆઈસિંગ ક્ષાર, આલ્કલી-સિલિકોન પ્રતિક્રિયાઓ અને રાસાયણિક હુમલાથી થતા નુકસાન પર ખાસ ભાર મૂકવામાં આવે છે.