1. ঐতিহ্যগত উৎপাদন
আধুনিক কংক্রিট বিভিন্ন আকারের বালি এবং নুড়ি দিয়ে শুরু হয়, যা জলের উপস্থিতিতে পোর্টল্যান্ড সিমেন্টের সাথে মিশ্রিত হয়, যা সমস্ত সমষ্টিকে একত্রে আবদ্ধ করে পাথরের মতো উপাদান তৈরি করে। পোর্টল্যান্ড সিমেন্ট 1824 সালে জোসেফ অ্যাসপুটিন দ্বারা উদ্ভাবিত হয়েছিল; এটি খনিজ চুনাপাথর এবং কাদামাটি গরম করে পিষে এবং অল্প পরিমাণ জিপসাম যোগ করে তৈরি করা হয়। পরে, 1840-এর দশকে তার ছেলে উইলিয়াম অ্যাসপুটিন এটি প্রস্তাব করেছিলেন। পোর্টল্যান্ড সিমেন্ট এবং সমষ্টি থেকে তৈরি সাধারণ কংক্রিটকে সাধারণত প্রথম প্রজন্মের কংক্রিট হিসেবে বিবেচনা করা হয়।
যাইহোক, এই ধরনের কংক্রিট প্রসার্য শক্তি এবং নমনীয়তার অভাবের সাথে যুক্ত, যার ফলে মরীচি এবং স্ল্যাব কাঠামো ব্যর্থ হয়। এটি তাই দ্বিতীয় প্রজন্মের কংক্রিটের উত্থানের দিকে পরিচালিত করে, যেখানে ইস্পাত শক্তিবৃদ্ধি এই সমস্যার সমাধান হিসাবে বিবেচিত হয়েছিল। 19 শতকের দ্বিতীয়ার্ধে কংক্রিট শক্তিবৃদ্ধির প্রথম পথিকৃৎ ছিলেন জোসেফ মনিয়ার এবং ফ্রাঙ্কোইস কোয়েনেট। তারা বিভিন্ন ধরনের কাঠামো শক্তিশালী করার জন্য অনেক পেটেন্ট মঞ্জুর করেছে। সেই সময় থেকে, ইস্পাত এবং কংক্রিটের সংমিশ্রণটি 19 এবং 20 শতক জুড়ে প্রাথমিক নির্মাণ সামগ্রী ছিল। 20 শতকের সময় কংক্রিটের সংকোচনের শক্তি বৃদ্ধি পায়। এই শতাব্দীর প্রথমার্ধে সংকোচনের শক্তি 20 থেকে 40MPa পর্যন্ত ছিল।
-20ম শতাব্দীর মাঝামাঝি পরে, আরও উন্নত কাঠামোর বৃহত্তর ভার বহন করার জন্য শক্তি বাড়ানোর জন্য একটি চ্যালেঞ্জ দেখা দেয়। এই দশকগুলিতে, সংকোচনের শক্তি 40 এমপিএ অতিক্রম করেছে। এটি অ্যাগ্রিগেটগুলির যত্ন সহকারে নির্বাচনের মাধ্যমে অর্জন করা হয়, কারণ দুর্বল সমষ্টিগুলি ভারী বোঝা বহন করার জন্য যথেষ্ট শক্তিশালী নাও হতে পারে এবং বাইন্ডার উপাদানের সাথে জলের অনুপাত হ্রাস করে। এই অনুপাত কম্প্রেসিভ শক্তির বিপরীতভাবে সমানুপাতিক। জল-হ্রাসকারী মিশ্রণের উদ্ভাবন জলের পরিমাণ হ্রাস করে, প্রকৌশলীদের কার্যক্ষমতাকে প্রভাবিত না করে শক্তি বৃদ্ধি করতে দেয়।
2. আধুনিক কংক্রিটের নতুন প্রজন্ম
(1) নীতি এবং সংজ্ঞা
পূর্ববর্তী উন্নতি সত্ত্বেও, এখনও এর প্রয়োজন রয়েছে:
(ক) উচ্চ শক্তি সহ কংক্রিট;
(b) ক্লোরাইড আয়ন এবং অন্যান্য ক্ষতিকারক পদার্থগুলিকে কংক্রিটের দ্রবণে প্রবেশ করা থেকে রোধ করুন, যা লোহার বারগুলির ক্ষয় এবং দরিদ্র কংক্রিটের স্থায়িত্ব হতে পারে;
(c) সিমেন্ট উৎপাদনের সময় বায়ুমণ্ডলে নির্গত কার্বন মনোক্সাইড 2 নিঃসরণ কমাতে পোর্টল্যান্ড সিমেন্ট প্রতিস্থাপন করতে পারে এমন বিকল্প উপাদান।
অতএব, আল্ট্রা হাই পারফরমেন্স কংক্রিট, বা UHPC একটি নতুন কংক্রিট প্রযুক্তি হিসাবে তৈরি করা হয়েছিল যা প্রয়োজনীয় মান পূরণ করতে পারে। এটি বোঝার উপর ভিত্তি করে তৈরি করা হয়েছিল যে শুধুমাত্র জল-সিমেন্ট অনুপাত হ্রাস করা প্রয়োজনীয় কর্মক্ষমতা অর্জনের জন্য যথেষ্ট নয়। উপরন্তু, সূক্ষ্ম এবং অতি সূক্ষ্ম কণার জন্য অপ্টিমাইজড ফিলার প্রয়োজন; আকার বন্টন সেইসাথে এই কণার আকৃতি এবং টেক্সচারাল মান সাবধানে নিয়ন্ত্রণ করা আবশ্যক.
UHPC এবং ঐতিহ্যগত কংক্রিটের মধ্যে ফিলার সিস্টেমের পার্থক্য। UHPC ম্যাট্রিক্সের ঘনত্ব আরও বর্ধিত। এর জন্য বৃহত্তর কণার মধ্যে শূন্যস্থান পূরণ করার জন্য মোটা সমষ্টিকে নির্মূল করা এবং মাইক্রোস্ট্রাকচারাল স্তরে অতি সূক্ষ্ম কণার বিতরণ প্রয়োজন। UHPC ফিলার সিস্টেমের উন্নতি অবশ্যই UHPC কংক্রিটের শক্তি বৃদ্ধি করবে, স্থায়িত্ব এবং সামগ্রিক কর্মক্ষমতা বৃদ্ধি করবে।
আসলে, ইউএইচপিসি কংক্রিটের একটি নতুন রূপ যা একটি নতুন যৌগিক বিল্ডিং উপাদান। এর উচ্চ কম্প্রেসিভ শক্তি এবং নমনীয়তা সূক্ষ্ম এবং অতি-সূক্ষ্ম কণার প্যাকেজিং এবং ইস্পাত ফাইবার যোগ করার দ্বারা অপ্টিমাইজ করা হয়। বিশেষ করে, এই অপ্টিমাইজেশনটি বৃহত্তর কণা দ্বারা বেষ্টিত স্থান প্যাক করার জন্য একটি মাইক্রোস্কোপিক স্কেলে সমস্ত কণাকে সমানভাবে বিতরণ করবে। সুতরাং, চমৎকার বৈশিষ্ট্য সহ কংক্রিট প্রদানের জন্য কম ব্যাপ্তিযোগ্যতা সহ একটি ঘন ম্যাট্রিক্স অর্জন করা হয়।
UHPC এর বিভিন্ন সংজ্ঞা আছে। কিছু গবেষক শব্দটিকে এর প্রধান উপাদানগুলির পরিপ্রেক্ষিতে সংজ্ঞায়িত করেন। উদাহরণস্বরূপ, ফরজাদ ইত্যাদি। UHPC-কে একটি উন্নত কণা উপাদান বন্টন সহ একটি সিমেন্ট-ভিত্তিক উপাদান হিসাবে সংজ্ঞায়িত করুন, একটি জল-থেকে-সিমেন্টিটিস উপাদানের অনুপাত 0.2 এর কম, এবং অভ্যন্তরীণ ফাইবার গঠনের একটি উল্লেখযোগ্য অংশ৷ মিশ্র ও সিং UHPC কে একটি বিশেষ ধরনের কংক্রিট হিসাবে সংজ্ঞায়িত করেছেন যাতে উচ্চ সূক্ষ্ম-দানাযুক্ত প্রতিক্রিয়াশীল মিশ্রণ (যেমন সিলিকা ফিউম এবং সূক্ষ্ম কোয়ার্টজ), ফাইবার এবং সুপারপ্লাস্টিকাইজার থাকে যেখানে বেশি বাইন্ডার সামগ্রী এবং কম জল-থেকে-ইন্ড বাইন্ডার অনুপাত থাকে। Aimee এবং Shafiq এই শব্দটিকে একটি ফাইবার-রিইনফোর্সড, অতি-জল-হ্রাসকারী, সিলিকা ফিউম-সিমেন্ট মিশ্রণ হিসাবে সংজ্ঞায়িত করেছেন একটি খুব কম জল-সিমেন্ট অনুপাত (W/C), যার ব্যাস সহ খুব সূক্ষ্ম কোয়ার্টজ বালির উপস্থিতি দ্বারা চিহ্নিত করা হয়েছে। 0.15 থেকে 0.60 মিমি, যদিও সাধারণ মোট নয়৷ আহমদ প্রমুখ। (2{{20}}16) UHPC-কে সিমেন্ট, সিলিকা ফিউম (01-1 um), এবং অতি সূক্ষ্ম কোয়ার্টজ বালির সাথে সুপারপ্লাস্টিকাইজার (0{21}) ব্যবহার করে সংজ্ঞায়িত করেছে। }}.60 মিমি), কোয়ার্টজ পাউডার (10 um এর কম), এবং মোটা সমষ্টি ফাইবার ছাড়া তৈরি একটি মিশ্রণ। নেমাতুল্লাহি প্রমুখ। UHPC-কে একটি সিমেন্ট-ভিত্তিক যৌগিক হিসাবে সংজ্ঞায়িত করুন যাতে অপ্টিমাইজ করা গ্রেডিং বক্ররেখা, খুব উচ্চ-শক্তির বিচ্ছিন্ন মাইক্রোস্টিল ফাইবার এবং খুব কম জল-সিমেন্ট অনুপাত 0.25-এর কম সহ সূক্ষ্ম উপাদান থাকে। অন্যান্য গবেষকরা UHPC এর উচ্চতর যান্ত্রিক এবং স্থায়িত্ব বৈশিষ্ট্যের উপর ভিত্তি করে সংজ্ঞায়িত করেন। উদাহরণস্বরূপ, Aroraa et al. UHPC কে বহু-স্কেল মাইক্রোস্ট্রাকচার সহ একটি উপাদান হিসাবে সংজ্ঞায়িত করুন যা খুব উচ্চ সংকোচনের শক্তি, উচ্চ নমনীয় এবং প্রসার্য শক্তি এবং উচ্চ নমনীয়তার জন্য তৈরি করা হয়েছে। লি, জে. এট আল। শব্দটিকে একটি উদ্ভাবনী যৌগিক উপাদান হিসাবে সংজ্ঞায়িত করুন যা ক্ষয়কারী পরিবেশে উন্মুক্ত কংক্রিট কাঠামোর জন্য সম্ভাব্য প্রার্থী হতে পারে।
উপরের সংজ্ঞার উপর ভিত্তি করে, আমরা একটি সংজ্ঞা প্রস্তাব করতে পারি যা UHPC-এর প্রধান উপাদান এবং উচ্চতর বৈশিষ্ট্যগুলির পাশাপাশি UHPC উৎপাদনের পিছনে মৌলিক প্রযুক্তিকে একত্রিত করে। তাই UHPC হল একটি নতুন প্রজন্মের সিমেন্ট-ভিত্তিক বিল্ডিং উপকরণ যার উপর ভিত্তি করে অত্যন্ত উচ্চ কম্প্রেসিভ শক্তি, উচ্চ নমনীয়তা এবং স্থায়িত্ব রয়েছে: সূক্ষ্ম এবং অতি-সূক্ষ্ম সমষ্টির মাইক্রো-অপ্টিমাইজেশন (সিলিকা ফিউম এবং বালি), জল কমানোর এজেন্টের সংযোজন। জল-সিমেন্ট অনুপাত কমাতে ব্যবহৃত হয়, এবং উচ্চ-শক্তি ইস্পাত ফাইবার শক্তিবৃদ্ধির জন্য ব্যবহৃত হয়।
(2) অতি-উচ্চ বৈসাদৃশ্য উপাদান
উচ্চ-শক্তি, নমনীয়, এবং টেকসই UHPC কংক্রিট সূক্ষ্ম দানাদার বালি, সিলিকা ধোঁয়া, জল, জল-হ্রাসকারী মিশ্রণ এবং ইস্পাত তন্তু দ্বারা গঠিত।
① সূক্ষ্ম সমষ্টি
UHPC এর শক্তি এবং প্রক্রিয়াযোগ্যতার জন্য সূক্ষ্ম সমষ্টি একটি গুরুত্বপূর্ণ উপাদান উপাদান। এটি অধিক ভার বহন করার ক্ষমতার কারণে কংক্রিটের স্থায়িত্ব বজায় রাখে। এর জড়তার কারণে এটি আবহাওয়াকেও প্রতিরোধ করে। 150 μm থেকে 600 μm পর্যন্ত এর কণার আকার UHPC ম্যাট্রিক্সের মধ্যে সবচেয়ে বড়। এটি সিলিকা বালি, কোয়ার্টজ বালি বা প্রাকৃতিক বালি হতে পারে।
সিলিকা বালি UHPC এর জন্য ব্যয়বহুল। অন্যদিকে, কোয়ার্টজ বালি পাওয়া যায়, তবে এটি মোটা সমষ্টি বা প্রাকৃতিক শিলা থেকে চূর্ণ করতে সময় লাগে। বিপরীতে, প্রাকৃতিক বালি সহজে এবং কার্যকরভাবে UHPC এর জন্য সূক্ষ্ম সমষ্টি হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, সৌদি আরবের পূর্বাঞ্চলীয় প্রদেশে সূক্ষ্ম টিলা বালি রয়েছে।
② পোর্টল্যান্ড সিমেন্ট
সাধারণ পোর্টল্যান্ড সিমেন্ট হল প্রাথমিক বাঁধাই উপাদান এবং যখন জলের সাথে মিশ্রিত হয়, তখন এটি হাইড্রেট হয়ে যায় এবং একটি শক্ত হয়ে যায় যা UHPC কংক্রিটের সমস্ত সমষ্টিকে আবদ্ধ করে। এটি প্রধানত দুটি মৌলিক কাঁচামাল থেকে উত্পাদিত হয়; চুনাপাথর এবং কাদামাটি। পিষে ও পিষানোর পর, এই উপকরণগুলিকে একটি ভাটিতে উত্তপ্ত করে সিমেন্ট ক্লিঙ্কার তৈরি করা হয়, যা আরও স্থলে অল্প পরিমাণে জিপসামকে সূক্ষ্ম পাউডারে পরিণত করা হয়। এটি সাধারণ কংক্রিটে ব্যবহৃত সামগ্রীর প্রায় দ্বিগুণ (600-1000 কেজি/মি), গড় ব্যাস 15 μm। অতএব, এটি UHPC ম্যাট্রিক্সের মধ্যে দ্বিতীয় বৃহত্তম কণা আকার হিসাবে বিবেচিত হয়। জলের অল্প অনুপাতের কারণে, সিমেন্টের জলশূন্য অংশ প্যাকেজিং অপ্টিমাইজেশানের জন্য অন্যান্য সমষ্টির সাথে ব্যবহার করা হবে।
③ সিলিকন পাউডার
সিলিকা ফিউম বা মাইক্রোসিলিকা হল চুল্লির ধোঁয়া থেকে একটি বর্জ্য উপজাত উপাদান যা সিলিকন ধাতু এবং ফেরোসিলিকন অ্যালয় তৈরি করে। সিলিকা পাউডারের গোলাকার কণার গড় ব্যাস হল 0.15 μm, এবং বেশিরভাগ কণা 1 μm-এর কম। অতএব, তারা UHPC ম্যাট্রিক্সের ক্ষুদ্রতম কণা, সিমেন্ট কণার চেয়ে 100 গুণ ছোট। এই কারণেই এটি UHPC ম্যাট্রিসে বৃহত্তর কণাগুলির মধ্যে শূন্যস্থান পূরণের জন্য একটি চমৎকার ফিলার হিসাবে বিবেচিত হয়। এই অতি সূক্ষ্ম উপাদানের ব্যবহার একটি ঘন ম্যাট্রিক্স তৈরি করে যা কংক্রিটের যান্ত্রিক এবং স্থায়িত্ব বৈশিষ্ট্য বৃদ্ধি করে।
সিলিকা ফিউম UHPC মিশ্রণে 150-250 kg/m3 (সিমেন্ট ভরের 10-30%) পরিসরে ব্যবহার করা যেতে পারে। UHPC কংক্রিটে কম্প্রেসিভ শক্তি এবং সিলিকা ফিউম কন্টেন্টের মধ্যে সম্পর্ক। সিলিকা ফিউম ছাড়াই 81MPa এর মতো উচ্চ শক্তির কংক্রিট পাওয়া যেতে পারে। যাইহোক, সিলিকা ফিউম কন্টেন্ট বৃদ্ধি করে, সংকোচনের শক্তি দ্রুত বৃদ্ধি পায়। এই উপাদানটির প্রধান অসুবিধাগুলির মধ্যে একটি হল এটির অত্যন্ত সূক্ষ্ম কণার কারণে এটিতে আরও বেশি জল প্রয়োজন, তবে একটি সুপারপ্লাস্টিকাইজার দিয়ে একই জলের উপাদান বজায় রাখা যেতে পারে।
④ জল
ইউএইচপিসি তৈরির জন্য জল একটি গুরুত্বপূর্ণ উপাদান। পানীয় জল উপযুক্ত এবং সাধারণত সাধারণ কংক্রিটের জন্য ব্যবহৃত হয়। হাইড্রেশন প্রক্রিয়া সম্পূর্ণ করতে এবং অপারেবিলিটি বজায় রাখতে পানির পরিমাণ অবশ্যই পর্যাপ্ত হতে হবে। সাধারণ কংক্রিটের জন্য ন্যূনতম জল-সিমেন্ট অনুপাত (w/c) প্রায় 0.4–0.5, কর্মযোগ্য জল সহ। পানির পরিমাণ কম্প্রেসিভ শক্তির বিপরীত আনুপাতিক, অর্থাৎ পানি বাড়লে শক্তি কমে যায়। হাইড্রেশনের জন্য ব্যবহার না করা অতিরিক্ত পানি কংক্রিটের মিশ্রণে শূন্যতা তৈরি করে, যা ব্যাপ্তিযোগ্যতা বাড়ায় এবং কংক্রিটের শক্তি হ্রাস করে।
UHPC প্রযুক্তিতে, উচ্চ-পরিসরের জল-হ্রাসকারী মিশ্রণের ব্যবহার অতিরিক্ত জল ছাড়াই প্রক্রিয়াযোগ্যতা বজায় রাখতে সহায়তা করে। অতএব, w/c অনুপাত 0.14–0.22 রেঞ্জের সর্বোত্তম স্তরে নেমে যাবে৷ এর ফলে কম্প্রেসিভ শক্তি বৃদ্ধি পায় এবং কংক্রিটের অন্যান্য সমস্ত বৈশিষ্ট্য বৃদ্ধি পায়।
⑤ বড় পরিসরের জল হ্রাসকারী এজেন্ট
যেহেতু কম আর্দ্রতার সাথে মেশানো হলে কংক্রিটের মিশ্রণের কার্যক্ষমতা হ্রাস পায়, তাই জল-হ্রাসকারী এজেন্ট বা উচ্চ-দক্ষতাযুক্ত জল-হ্রাসকারী এজেন্ট, যেমন পলিকারবক্সিলেট, মিশ্রন প্রক্রিয়ার সময় ইউএইচপিসি কংক্রিটের কার্যক্ষমতা উন্নত করার জন্য যুক্ত করা প্রয়োজন। রাসায়নিক গঠনের প্রভাব সম্পর্কে, এটি 0 5-2 এর পরিসরে হওয়া উচিত। হল ১৷{7}}.৪৷
⑥ ইস্পাত ফাইবার
শক্তিবৃদ্ধি ছাড়া কংক্রিট ফ্র্যাকচার প্রবণ কারণ এটি ভঙ্গুর প্রকৃতির এবং ফাটল বন্ধ করা যায় না। অতএব, ইস্পাত ফাইবারগুলি UHPC ম্যাট্রিক্সকে শক্তিশালী করতে ব্যবহার করা হয় যাতে ক্র্যাক জেনারেশনের জন্য আরও ভাল প্রতিরোধ, সেইসাথে আরও ভাল প্রসার্য শক্তি এবং ফ্র্যাকচার প্রতিরোধের জন্য। ইস্পাত ফাইবারগুলি তাদের আকৃতি, দৈর্ঘ্য, ব্যাস, আয়তন, অভিযোজন এবং শক্তি দ্বারা চিহ্নিত করা হয়।
