পেট্রোগ্রাফি এবং ফ্লুরোসেন্স মাইক্রোস্কোপ ব্যবহার করে কংক্রিট পেভমেন্ট মিক্স ডিজাইনের গুণমান নিশ্চিতকরণের অগ্রগতি

কংক্রিট ফুটপাথের গুণমান নিশ্চিতকরণের নতুন উন্নয়নগুলি গুণমান, স্থায়িত্ব এবং হাইব্রিড ডিজাইন কোডের সাথে সম্মতি সম্পর্কে গুরুত্বপূর্ণ তথ্য সরবরাহ করতে পারে।
কংক্রিট পেভমেন্ট নির্মাণের ক্ষেত্রে জরুরি অবস্থা দেখা দিতে পারে এবং ঠিকাদারকে ঢালাই করা কংক্রিটের গুণমান এবং স্থায়িত্ব যাচাই করতে হবে। এই ঘটনাগুলির মধ্যে রয়েছে ঢালাই প্রক্রিয়ার সময় বৃষ্টির সংস্পর্শ, কিউরিং কম্পাউন্ড প্রয়োগের পরে, ঢালাইয়ের কয়েক ঘন্টার মধ্যে প্লাস্টিকের সংকোচন এবং ফাটল ধরা, এবং কংক্রিটের টেক্সচারিং এবং কিউরিং সমস্যা। শক্তির প্রয়োজনীয়তা এবং অন্যান্য উপাদান পরীক্ষা পূরণ হলেও, ইঞ্জিনিয়াররা ফুটপাতের অংশগুলি অপসারণ এবং প্রতিস্থাপনের প্রয়োজন হতে পারে কারণ তারা চিন্তিত যে ইন-সিটু উপকরণগুলি মিক্স ডিজাইনের স্পেসিফিকেশন পূরণ করে কিনা।
এই ক্ষেত্রে, পেট্রোগ্রাফি এবং অন্যান্য পরিপূরক (কিন্তু পেশাদার) পরীক্ষার পদ্ধতিগুলি কংক্রিট মিশ্রণের গুণমান এবং স্থায়িত্ব এবং তারা কাজের নির্দিষ্টকরণ পূরণ করে কিনা সে সম্পর্কে গুরুত্বপূর্ণ তথ্য সরবরাহ করতে পারে।
চিত্র ১. ০.৪০ ওয়াট/সে (উপরের বাম কোণে) এবং ০.৬০ ওয়াট/সে (উপরের ডান কোণে) কংক্রিট পেস্টের ফ্লুরোসেন্স মাইক্রোস্কোপ মাইক্রোগ্রাফের উদাহরণ। নীচের বাম চিত্রটি একটি কংক্রিট সিলিন্ডারের প্রতিরোধ ক্ষমতা পরিমাপের জন্য ডিভাইসটি দেখায়। নীচের ডান চিত্রটি আয়তন প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং w/c এর মধ্যে সম্পর্ক দেখায়। চুনিউ কিয়াও এবং DRP, একটি টুইনিং কোম্পানি
আব্রামের সূত্র: "একটি কংক্রিট মিশ্রণের সংকোচন শক্তি তার জল-সিমেন্ট অনুপাতের ব্যস্তানুপাতিক।"
অধ্যাপক ডাফ আব্রামস প্রথম ১৯১৮ সালে জল-সিমেন্ট অনুপাত (w/c) এবং সংকোচন শক্তির মধ্যে সম্পর্ক বর্ণনা করেন [1], এবং বর্তমানে আব্রামের সূত্র হিসেবে পরিচিত "কংক্রিটের সংকোচন শক্তি জল/সিমেন্ট অনুপাত" প্রণয়ন করেন। সংকোচন শক্তি নিয়ন্ত্রণের পাশাপাশি, জল-সিমেন্ট অনুপাত (w/cm) এখন পছন্দ করা হয় কারণ এটি পোর্টল্যান্ড সিমেন্টের পরিবর্তে ফ্লাই অ্যাশ এবং স্ল্যাগের মতো পরিপূরক সিমেন্টিং উপকরণ ব্যবহারকে স্বীকৃতি দেয়। এটি কংক্রিটের স্থায়িত্বের একটি মূল পরামিতিও। অনেক গবেষণায় দেখা গেছে যে ~0.45 এর চেয়ে কম w/cm সহ কংক্রিট মিশ্রণগুলি আক্রমণাত্মক পরিবেশে টেকসই হয়, যেমন ডিসিং লবণ সহ জমাট বাঁধা চক্রের সংস্পর্শে আসা এলাকা বা মাটিতে সালফেটের উচ্চ ঘনত্ব রয়েছে এমন এলাকা।
কৈশিক ছিদ্রগুলি সিমেন্ট স্লারির একটি অন্তর্নিহিত অংশ। এগুলি সিমেন্ট হাইড্রেশন পণ্য এবং জলে ভরা অজৈব সিমেন্ট কণার মধ্যবর্তী স্থান দিয়ে গঠিত যা একসময় জলে ভরা ছিল। [2] কৈশিক ছিদ্রগুলি আটকে থাকা বা আটকে থাকা ছিদ্রগুলির তুলনায় অনেক সূক্ষ্ম এবং তাদের সাথে গুলিয়ে ফেলা উচিত নয়। যখন কৈশিক ছিদ্রগুলি সংযুক্ত থাকে, তখন বাইরের পরিবেশ থেকে তরল পেস্টের মাধ্যমে স্থানান্তরিত হতে পারে। এই ঘটনাটিকে অনুপ্রবেশ বলা হয় এবং স্থায়িত্ব নিশ্চিত করার জন্য এটিকে কমিয়ে আনতে হবে। টেকসই কংক্রিট মিশ্রণের মাইক্রোস্ট্রাকচার হল ছিদ্রগুলি সংযুক্ত না হয়ে খণ্ডিত হয়। এটি তখন ঘটে যখন w/cm ~0.45 এর কম হয়।
যদিও শক্ত কংক্রিটের w/cm সঠিকভাবে পরিমাপ করা কুখ্যাতভাবে কঠিন, তবুও একটি নির্ভরযোগ্য পদ্ধতি শক্ত ঢালাই-ইন-প্লেস কংক্রিট তদন্তের জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ গুণমান নিশ্চিতকরণ সরঞ্জাম প্রদান করতে পারে। ফ্লুরোসেন্স মাইক্রোস্কোপি একটি সমাধান প্রদান করে। এটি এভাবেই কাজ করে।
ফ্লুরোসেন্স মাইক্রোস্কোপি হল এমন একটি কৌশল যা উপকরণের বিশদ আলোকিত করার জন্য ইপোক্সি রজন এবং ফ্লুরোসেন্ট রঞ্জক ব্যবহার করে। এটি চিকিৎসা বিজ্ঞানে সর্বাধিক ব্যবহৃত হয় এবং পদার্থ বিজ্ঞানেও এর গুরুত্বপূর্ণ প্রয়োগ রয়েছে। কংক্রিটে এই পদ্ধতির পদ্ধতিগত প্রয়োগ প্রায় 40 বছর আগে ডেনমার্কে শুরু হয়েছিল [3]; 1991 সালে নর্ডিক দেশগুলিতে শক্ত কংক্রিটের জল/জল অনুমান করার জন্য এটি মানসম্মত করা হয়েছিল এবং 1999 সালে আপডেট করা হয়েছিল [4]।
সিমেন্ট-ভিত্তিক উপকরণের (যেমন কংক্রিট, মর্টার এবং গ্রাউটিং) w/cm পরিমাপ করার জন্য, ফ্লুরোসেন্ট ইপোক্সি ব্যবহার করে প্রায় 25 মাইক্রন বা 1/1000 ইঞ্চি পুরুত্বের একটি পাতলা অংশ বা কংক্রিট ব্লক তৈরি করা হয় (চিত্র 2)। এই প্রক্রিয়ায় কংক্রিটের কোর বা সিলিন্ডারকে প্রায় 25 x 50 মিমি (1 x 2 ইঞ্চি) ক্ষেত্রফলের সমতল কংক্রিট ব্লকে (যাকে ফাঁকা বলা হয়) কাটা হয়। ফাঁকা অংশটি একটি কাচের স্লাইডে আঠা দিয়ে আটকানো হয়, একটি ভ্যাকুয়াম চেম্বারে স্থাপন করা হয় এবং ভ্যাকুয়ামের নীচে ইপোক্সি রজন প্রবর্তন করা হয়। w/cm বৃদ্ধির সাথে সাথে সংযোগ এবং ছিদ্রের সংখ্যা বৃদ্ধি পাবে, তাই আরও ইপোক্সি পেস্টে প্রবেশ করবে। আমরা একটি মাইক্রোস্কোপের নীচে ফ্লেক্সগুলি পরীক্ষা করি, বিশেষ ফিল্টারের একটি সেট ব্যবহার করে ইপোক্সি রজনে ফ্লুরোসেন্ট রঞ্জকগুলিকে উত্তেজিত করে এবং অতিরিক্ত সংকেত ফিল্টার করে। এই ছবিতে, কালো অঞ্চলগুলি সমষ্টিগত কণা এবং অজৈব সিমেন্ট কণাগুলিকে প্রতিনিধিত্ব করে। দুটির ছিদ্র মূলত 0%। উজ্জ্বল সবুজ বৃত্ত হল ছিদ্র (ছিদ্র নয়), এবং ছিদ্র মূলত 100%। এই বৈশিষ্ট্যগুলির মধ্যে একটি হল দাগযুক্ত সবুজ "পদার্থ" হল একটি পেস্ট (চিত্র 2)। কংক্রিটের w/cm এবং কৈশিক ছিদ্র বৃদ্ধির সাথে সাথে পেস্টের অনন্য সবুজ রঙ আরও উজ্জ্বল হয়ে ওঠে (চিত্র 3 দেখুন)।
চিত্র ২। সমষ্টিগত কণা, শূন্যস্থান (v) এবং পেস্ট দেখানো ফ্লেক্সের ফ্লুরোসেন্স মাইক্রোগ্রাফ। অনুভূমিক ক্ষেত্রের প্রস্থ ~ ১.৫ মিমি। চুনিউ কিয়াও এবং ডিআরপি, একটি টুইনিং কোম্পানি
চিত্র ৩. ফ্লেক্সের ফ্লুরোসেন্স মাইক্রোগ্রাফগুলি দেখায় যে w/cm বৃদ্ধির সাথে সাথে সবুজ পেস্ট ধীরে ধীরে উজ্জ্বল হয়ে ওঠে। এই মিশ্রণগুলি বায়ুযুক্ত এবং এতে মাছি ছাই থাকে। চুনিউ কিয়াও এবং ডিআরপি, একটি টুইনিং কোম্পানি
চিত্র বিশ্লেষণে চিত্র থেকে পরিমাণগত তথ্য আহরণ করা হয়। এটি দূরবর্তী সংবেদন মাইক্রোস্কোপ থেকে শুরু করে বিভিন্ন বৈজ্ঞানিক ক্ষেত্রে ব্যবহৃত হয়। একটি ডিজিটাল চিত্রের প্রতিটি পিক্সেল মূলত একটি ডেটা পয়েন্টে পরিণত হয়। এই পদ্ধতিটি আমাদের এই চিত্রগুলিতে দেখা বিভিন্ন সবুজ উজ্জ্বলতার স্তরের সাথে সংখ্যা সংযুক্ত করতে দেয়। গত ২০ বছর বা তারও বেশি সময় ধরে, ডেস্কটপ কম্পিউটিং শক্তি এবং ডিজিটাল চিত্র অর্জনের বিপ্লবের সাথে, চিত্র বিশ্লেষণ এখন একটি ব্যবহারিক হাতিয়ার হয়ে উঠেছে যা অনেক মাইক্রোস্কোপিস্ট (কংক্রিট পেট্রোলজিস্ট সহ) ব্যবহার করতে পারেন। আমরা প্রায়শই স্লারির কৈশিক ছিদ্র পরিমাপ করার জন্য চিত্র বিশ্লেষণ ব্যবহার করি। সময়ের সাথে সাথে, আমরা দেখতে পেয়েছি যে w/cm এবং কৈশিক ছিদ্রের মধ্যে একটি শক্তিশালী পদ্ধতিগত পরিসংখ্যানগত সম্পর্ক রয়েছে, যেমনটি নিম্নলিখিত চিত্রে দেখানো হয়েছে (চিত্র 4 এবং চিত্র 5)।
চিত্র ৪. পাতলা অংশের ফ্লুরোসেন্স মাইক্রোগ্রাফ থেকে প্রাপ্ত তথ্যের উদাহরণ। এই গ্রাফটি একটি একক ফটোমাইক্রোগ্রাফে একটি নির্দিষ্ট ধূসর স্তরে পিক্সেলের সংখ্যা প্লট করে। তিনটি শিখর সমষ্টি (কমলা বক্ররেখা), পেস্ট (ধূসর এলাকা) এবং শূন্যস্থান (ডানদিকে অপূর্ণ শীর্ষ) এর সাথে মিলে যায়। পেস্টের বক্ররেখা গড় ছিদ্র আকার এবং এর মানক বিচ্যুতি গণনা করতে সাহায্য করে। চুন্যু কিয়াও এবং ডিআরপি, টুইনিং কোম্পানি চিত্র ৫. এই গ্রাফটি বিশুদ্ধ সিমেন্ট, ফ্লাই অ্যাশ সিমেন্ট এবং প্রাকৃতিক পোজোলান বাইন্ডারের মিশ্রণে w/cm গড় কৈশিক পরিমাপ এবং 95% আত্মবিশ্বাস ব্যবধানের একটি সিরিজের সারসংক্ষেপ করে। চুন্যু কিয়াও এবং ডিআরপি, একটি টুইনিং কোম্পানি
চূড়ান্ত বিশ্লেষণে, সাইটে থাকা কংক্রিটটি মিক্স ডিজাইন স্পেসিফিকেশন মেনে চলে কিনা তা প্রমাণ করার জন্য তিনটি স্বাধীন পরীক্ষার প্রয়োজন। যতদূর সম্ভব, সমস্ত গ্রহণযোগ্যতা মানদণ্ড পূরণ করে এমন স্থান থেকে মূল নমুনা সংগ্রহ করুন, সেইসাথে সম্পর্কিত স্থান থেকে নমুনাও সংগ্রহ করুন। গৃহীত বিন্যাস থেকে মূল নমুনাটি একটি নিয়ন্ত্রণ নমুনা হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে, এবং আপনি এটি প্রাসঙ্গিক বিন্যাসের সম্মতি মূল্যায়নের জন্য একটি মানদণ্ড হিসাবে ব্যবহার করতে পারেন।
আমাদের অভিজ্ঞতায়, যখন রেকর্ডধারী প্রকৌশলীরা এই পরীক্ষাগুলি থেকে প্রাপ্ত তথ্য দেখেন, তখন তারা সাধারণত অন্যান্য মূল প্রকৌশল বৈশিষ্ট্য (যেমন সংকোচন শক্তি) পূরণ হলে স্থান নির্ধারণ গ্রহণ করেন। w/cm এবং গঠন ফ্যাক্টরের পরিমাণগত পরিমাপ প্রদান করে, আমরা অনেক কাজের জন্য নির্দিষ্ট পরীক্ষার বাইরে গিয়ে প্রমাণ করতে পারি যে প্রশ্নবিদ্ধ মিশ্রণটিতে এমন বৈশিষ্ট্য রয়েছে যা ভাল স্থায়িত্বে রূপান্তরিত করবে।
ডেভিড রথস্টেইন, পিএইচডি, পিজি, এফএসিআই হলেন ডিআরপি, এ টুইনিং কোম্পানির প্রধান লিথোগ্রাফার। তাঁর ২৫ বছরেরও বেশি পেশাদার পেট্রোলজিস্টের অভিজ্ঞতা রয়েছে এবং তিনি বিশ্বজুড়ে ২০০০ টিরও বেশি প্রকল্প থেকে ১০,০০০ টিরও বেশি নমুনা ব্যক্তিগতভাবে পরিদর্শন করেছেন। ডঃ চুন্যু কিয়াও, ডিআরপি, এ টুইনিং কোম্পানির প্রধান বিজ্ঞানী, একজন ভূতত্ত্ববিদ এবং পদার্থ বিজ্ঞানী যার সিমেন্টিং উপকরণ এবং প্রাকৃতিক ও প্রক্রিয়াজাত শিলা পণ্যের ক্ষেত্রে দশ বছরেরও বেশি অভিজ্ঞতা রয়েছে। তাঁর দক্ষতার মধ্যে রয়েছে কংক্রিটের স্থায়িত্ব অধ্যয়নের জন্য চিত্র বিশ্লেষণ এবং প্রতিপ্রভ মাইক্রোস্কোপি ব্যবহার, বিশেষ করে ডিআইসিং লবণ, ক্ষার-সিলিকন বিক্রিয়া এবং বর্জ্য জল শোধনাগারে রাসায়নিক আক্রমণের ফলে সৃষ্ট ক্ষতির উপর জোর দেওয়া।