पेट्रोग्राफी आणि फ्लोरोसेन्स मायक्रोस्कोप वापरून काँक्रीट फुटपाथ मिक्स डिझाइनच्या गुणवत्तेच्या हमीमध्ये प्रगती

काँक्रीट फुटपाथांच्या गुणवत्तेच्या हमीमध्ये नवीन घडामोडी गुणवत्ता, टिकाऊपणा आणि हायब्रिड डिझाइन कोड्सच्या अनुपालनाविषयी महत्त्वपूर्ण माहिती प्रदान करू शकतात.
काँक्रीट फुटपाथ बांधताना आपत्कालीन परिस्थिती उद्भवू शकते आणि कंत्राटदाराला कास्ट-इन-प्लेस काँक्रिटची ​​गुणवत्ता आणि टिकाऊपणा सत्यापित करणे आवश्यक आहे. या घटनांमध्ये ओतण्याच्या प्रक्रियेदरम्यान पावसाच्या संपर्कात येणे, क्यूरिंग कंपाऊंड्सचा वापर केल्यानंतर, प्लास्टिक आकुंचन आणि ओतल्यानंतर काही तासांत क्रॅकिंग तास आणि काँक्रिट टेक्सचरिंग आणि क्यूरिंग समस्या समाविष्ट आहेत. जरी मजबुतीची आवश्यकता आणि इतर सामग्रीच्या चाचण्या पूर्ण केल्या गेल्या तरीही, अभियंत्यांना फुटपाथचे भाग काढून टाकणे आणि बदलणे आवश्यक असू शकते कारण त्यांना इन-सिटू सामग्री मिक्स डिझाइन वैशिष्ट्यांची पूर्तता करते की नाही याबद्दल काळजी वाटते.
या प्रकरणात, पेट्रोग्राफी आणि इतर पूरक (परंतु व्यावसायिक) चाचणी पद्धती कंक्रीट मिश्रणाची गुणवत्ता आणि टिकाऊपणा आणि ते कामाच्या वैशिष्ट्यांची पूर्तता करतात की नाही याबद्दल महत्त्वपूर्ण माहिती प्रदान करू शकतात.
आकृती 1. 0.40 w/c (वरचा डावा कोपरा) आणि 0.60 w/c (वरचा उजवा कोपरा) काँक्रीट पेस्टच्या फ्लोरोसेन्स मायक्रोस्कोप मायक्रोग्राफची उदाहरणे. खालच्या डाव्या आकृतीत काँक्रीट सिलेंडरची प्रतिरोधकता मोजण्याचे साधन दाखवले आहे. खालची उजवी आकृती आवाज प्रतिरोधकता आणि w/c यांच्यातील संबंध दर्शवते. Chunyu Qiao आणि DRP, एक ट्विनिंग कंपनी
अब्रामचा नियम: "काँक्रीट मिश्रणाची संकुचित ताकद त्याच्या पाणी-सिमेंट गुणोत्तराच्या व्यस्त प्रमाणात असते."
प्रोफेसर डफ अब्राम्स यांनी 1918 मध्ये प्रथम पाणी-सिमेंट गुणोत्तर (w/c) आणि संकुचित शक्ती यांच्यातील संबंधांचे वर्णन केले [1], आणि ज्याला आता अब्रामचा नियम म्हणतात ते तयार केले: "काँक्रीट पाणी/सिमेंट गुणोत्तराची संकुचित शक्ती." संकुचित शक्ती नियंत्रित करण्याव्यतिरिक्त, पाणी सिमेंट प्रमाण (w/cm) आता अनुकूल आहे कारण ते पोर्टलँड सिमेंटच्या जागी फ्लाय ॲश आणि स्लॅग सारख्या पूरक सिमेंटिंग सामग्रीसह ओळखले जाते. हे काँक्रिटच्या टिकाऊपणाचे मुख्य मापदंड देखील आहे. बऱ्याच अभ्यासातून असे दिसून आले आहे की ~0.45 पेक्षा कमी w/cm सह काँक्रीट मिश्रण आक्रमक वातावरणात टिकाऊ असतात, जसे की डिसिंग सॉल्टसह फ्रीझ-थॉ सायकलच्या संपर्कात असलेले क्षेत्र किंवा जमिनीत सल्फेटचे उच्च प्रमाण असलेले क्षेत्र.
केशिका छिद्र हे सिमेंट स्लरीचा अंतर्निहित भाग आहेत. त्यामध्ये सिमेंट हायड्रेशन उत्पादने आणि एकेकाळी पाण्याने भरलेले सिमेंटचे निर्जलित कण यांच्यामधील जागा असते. [२] केशिका छिद्रे आतल्या किंवा अडकलेल्या छिद्रांपेक्षा खूपच बारीक असतात आणि त्यांच्याशी गोंधळ होऊ नये. जेव्हा केशिका छिद्रे जोडली जातात तेव्हा बाह्य वातावरणातील द्रव पेस्टमधून स्थलांतरित होऊ शकतो. या घटनेला प्रवेश म्हणतात आणि टिकाऊपणा सुनिश्चित करण्यासाठी कमी करणे आवश्यक आहे. टिकाऊ काँक्रिट मिश्रणाची सूक्ष्म रचना अशी आहे की छिद्र जोडण्याऐवजी विभागलेले असतात. हे घडते जेव्हा w/cm ~0.45 पेक्षा कमी असते.
घट्ट झालेल्या काँक्रीटचे w/cm अचूकपणे मोजणे अत्यंत कठीण असले तरी, एक विश्वासार्ह पद्धत कठोर कास्ट-इन-प्लेस काँक्रिटची ​​तपासणी करण्यासाठी एक महत्त्वपूर्ण गुणवत्ता हमी साधन प्रदान करू शकते. फ्लोरोसेन्स मायक्रोस्कोपी एक उपाय प्रदान करते. हे असेच चालते.
फ्लोरोसेन्स मायक्रोस्कोपी हे एक तंत्र आहे जे सामग्रीचे तपशील प्रकाशित करण्यासाठी इपॉक्सी राळ आणि फ्लोरोसेंट रंग वापरते. हे सामान्यतः वैद्यकीय विज्ञानांमध्ये वापरले जाते, आणि भौतिक विज्ञानामध्ये देखील त्याचे महत्त्वपूर्ण अनुप्रयोग आहेत. काँक्रीटमध्ये या पद्धतीचा पद्धतशीर वापर डेन्मार्कमध्ये सुमारे ४० वर्षांपूर्वी सुरू झाला [३]; 1991 मध्ये कठोर काँक्रिटच्या डब्ल्यू/सीचा अंदाज घेण्यासाठी नॉर्डिक देशांमध्ये ते प्रमाणित केले गेले आणि 1999 मध्ये अद्यतनित केले गेले [4].
सिमेंट-आधारित सामग्रीचे w/cm मोजण्यासाठी (म्हणजे काँक्रीट, मोर्टार आणि ग्राउटिंग), फ्लूरोसंट इपॉक्सीचा वापर साधारण 25 मायक्रॉन किंवा 1/1000 इंच (आकृती 2) च्या जाडीचा पातळ भाग किंवा काँक्रीट ब्लॉक बनवण्यासाठी केला जातो. या प्रक्रियेमध्ये काँक्रीटचा कोर किंवा सिलेंडर साधारण २५ x ५० मिमी (१ x २ इंच) क्षेत्रफळ असलेल्या सपाट काँक्रीट ब्लॉक्समध्ये (याला ब्लँक्स म्हणतात) कापला जातो. रिक्त स्थान एका काचेच्या स्लाइडवर चिकटवले जाते, व्हॅक्यूम चेंबरमध्ये ठेवले जाते आणि व्हॅक्यूम अंतर्गत इपॉक्सी राळ सादर केला जातो. जसजसे डब्ल्यू/सेमी वाढेल, कनेक्टिव्हिटी आणि छिद्रांची संख्या वाढेल, त्यामुळे अधिक इपॉक्सी पेस्टमध्ये प्रवेश करेल. इपॉक्सी रेझिनमधील फ्लोरोसेंट रंग उत्तेजित करण्यासाठी आणि अतिरिक्त सिग्नल फिल्टर करण्यासाठी आम्ही विशेष फिल्टरचा संच वापरून सूक्ष्मदर्शकाखाली फ्लेक्सचे परीक्षण करतो. या प्रतिमांमध्ये, काळे भाग एकत्रित कण आणि निर्जलित सिमेंट कण दर्शवतात. दोघांची सच्छिद्रता मुळात ०% आहे. चमकदार हिरवे वर्तुळ म्हणजे सच्छिद्रता (सच्छिद्रता नाही), आणि सच्छिद्रता मुळात 100% असते. या वैशिष्ट्यांपैकी एक दागदार हिरवा "पदार्थ" म्हणजे पेस्ट (आकृती 2). काँक्रीटची w/cm आणि केशिका सच्छिद्रता जसजशी वाढते तसतसे पेस्टचा अद्वितीय हिरवा रंग उजळ आणि उजळ होतो (चित्र 3 पहा).
आकृती 2. एकत्रित कण, व्हॉईड्स (v) आणि पेस्ट दर्शविणारा फ्लेक्सचा फ्लोरोसेन्स मायक्रोग्राफ. क्षैतिज फील्ड रुंदी ~ 1.5 मिमी आहे. Chunyu Qiao आणि DRP, एक ट्विनिंग कंपनी
आकृती 3. फ्लेक्सचे फ्लोरोसेन्स मायक्रोग्राफ दाखवतात की जसजसे w/cm वाढते, हिरवी पेस्ट हळूहळू उजळ होत जाते. हे मिश्रण वायूयुक्त असतात आणि त्यात फ्लाय ॲश असते. Chunyu Qiao आणि DRP, एक ट्विनिंग कंपनी
प्रतिमा विश्लेषणामध्ये प्रतिमांमधून परिमाणवाचक डेटा काढणे समाविष्ट आहे. रिमोट सेन्सिंग मायक्रोस्कोपपासून ते विविध वैज्ञानिक क्षेत्रात वापरले जाते. डिजिटल प्रतिमेतील प्रत्येक पिक्सेल अनिवार्यपणे डेटा पॉइंट बनतो. ही पद्धत आम्हाला या प्रतिमांमध्ये दिसणाऱ्या वेगवेगळ्या हिरव्या ब्राइटनेस स्तरांवर अंक जोडण्याची परवानगी देते. गेल्या 20 वर्षांत, डेस्कटॉप संगणकीय शक्ती आणि डिजिटल प्रतिमा संपादनातील क्रांतीसह, प्रतिमा विश्लेषण हे आता एक व्यावहारिक साधन बनले आहे जे अनेक सूक्ष्मदर्शक (काँक्रिट पेट्रोलॉजिस्टसह) वापरू शकतात. स्लरीच्या केशिका सच्छिद्रता मोजण्यासाठी आम्ही अनेकदा प्रतिमा विश्लेषण वापरतो. कालांतराने, आम्हाला आढळले की w/cm आणि केशिका सच्छिद्रता यांच्यात एक मजबूत पद्धतशीर सांख्यिकीय सहसंबंध आहे, खालील आकृतीमध्ये दर्शविल्याप्रमाणे (आकृती 4 आणि आकृती 5) ).
आकृती 4. पातळ विभागांच्या फ्लोरोसेन्स मायक्रोग्राफमधून मिळवलेल्या डेटाचे उदाहरण. हा आलेख एका फोटोमायक्रोग्राफमध्ये दिलेल्या राखाडी स्तरावर पिक्सेलची संख्या प्लॉट करतो. तीन शिखरे एकत्रित (नारिंगी वक्र), पेस्ट (राखाडी क्षेत्र) आणि शून्य (अति उजवीकडे न भरलेले शिखर) शी संबंधित आहेत. पेस्टचा वक्र सरासरी छिद्र आकार आणि त्याच्या मानक विचलनाची गणना करण्यास अनुमती देतो. चुन्यु किआओ आणि डीआरपी, ट्विनिंग कंपनी आकृती 5. हा आलेख शुद्ध सिमेंट, फ्लाय ॲश सिमेंट आणि नैसर्गिक पोझोलन बाइंडरच्या मिश्रणात w/cm सरासरी केशिका मापन आणि 95% आत्मविश्वास अंतरालची मालिका सारांशित करतो. Chunyu Qiao आणि DRP, एक ट्विनिंग कंपनी
अंतिम विश्लेषणामध्ये, ऑन-साइट काँक्रिट मिक्स डिझाइन स्पेसिफिकेशनचे पालन करते हे सिद्ध करण्यासाठी तीन स्वतंत्र चाचण्या आवश्यक आहेत. शक्य तितक्या, सर्व स्वीकृती निकषांची पूर्तता करणाऱ्या प्लेसमेंटमधून मुख्य नमुने, तसेच संबंधित प्लेसमेंटमधील नमुने मिळवा. स्वीकृत लेआउटमधील कोर नियंत्रण नमुना म्हणून वापरला जाऊ शकतो आणि तुम्ही ते संबंधित लेआउटच्या अनुपालनाचे मूल्यांकन करण्यासाठी बेंचमार्क म्हणून वापरू शकता.
आमच्या अनुभवात, अभिलेख असलेले अभियंते जेव्हा या चाचण्यांमधून मिळालेला डेटा पाहतात, तेव्हा इतर प्रमुख अभियांत्रिकी वैशिष्ट्ये (जसे की संकुचित शक्ती) पूर्ण झाल्यास ते सहसा प्लेसमेंट स्वीकारतात. w/cm आणि फॉर्मेशन फॅक्टरचे परिमाणवाचक माप देऊन, आम्ही अनेक नोकऱ्यांसाठी निर्दिष्ट केलेल्या चाचण्यांच्या पलीकडे जाऊन हे सिद्ध करू शकतो की प्रश्नातील मिश्रणामध्ये गुणधर्म आहेत जे चांगल्या टिकाऊपणामध्ये अनुवादित होतील.
डेव्हिड रॉथस्टीन, पीएच.डी., पीजी, एफएसीआय हे डीआरपी, ए ट्विनिंग कंपनीचे मुख्य लिथोग्राफर आहेत. त्यांच्याकडे 25 वर्षांपेक्षा जास्त व्यावसायिक पेट्रोलॉजिस्ट अनुभव आहे आणि त्यांनी जगभरातील 2,000 हून अधिक प्रकल्पांमधून 10,000 हून अधिक नमुन्यांची वैयक्तिकरित्या तपासणी केली आहे. ट्विनिंग कंपनी, DRP चे मुख्य शास्त्रज्ञ डॉ. चुन्यु किआओ हे भूगर्भशास्त्रज्ञ आणि साहित्य शास्त्रज्ञ आहेत ज्यांना सिमेंट सामग्री आणि नैसर्गिक आणि प्रक्रिया केलेल्या खडकाच्या उत्पादनांचा दहा वर्षांहून अधिक अनुभव आहे. त्याच्या कौशल्यामध्ये काँक्रिटच्या टिकाऊपणाचा अभ्यास करण्यासाठी प्रतिमा विश्लेषण आणि फ्लोरोसेन्स मायक्रोस्कोपीचा वापर समाविष्ट आहे, ज्यामध्ये डिसिंग सॉल्ट, अल्कली-सिलिकॉन प्रतिक्रिया आणि सांडपाणी प्रक्रिया प्लांटमधील रासायनिक आक्रमणामुळे होणारे नुकसान यावर विशेष भर दिला जातो.