જંગથી રીફોર્સમેન્ટનું રક્ષણ
આજના યુરોકોડ મુજબ સુરક્ષાત્મક કોંક્રીટ સ્તરની ન્યૂનતમ જાડાઈ (cnom) નિર્ધારિત છે. આવા કોંક્રીટ સ્તરની જાડાઈ એટલે પ્રબલિત કોંક્રીટ તત્ત્વની બાહ્ય સપાટીથી પ્રથમ રીફોર્સમેન્ટ સુધીનું સૌથી ઓછું અંતર. રેખીય તત્ત્વોમાં તે સ્ટિરપ હોય છે, અને સપાટી તત્ત્વોમાં તે નીચલી લંબાઈવાળી રીફોર્સમેન્ટ હોય છે. નામમાત્ર સુરક્ષાત્મક સ્તર આ પ્રમાણે વ્યાખ્યાયિત થાય છે: cnom = cmin + Δcdev
cmin એ લઘુત્તમ નિર્ધારિત સુરક્ષાત્મક આવરણ છે, જેનું મૂલ્ય કૉંક્રીટ અને રિઇન્ફોર્સમેન્ટની સંલગ્નતા, પર્યાવરણની પરિસ્થિતિઓ, રિઇન્ફોર્સમેન્ટ પરના કોટિંગ વગેરે પર નિર્ભર છે. Δcdev એ એક મૂલ્ય છે જે કાર્યાન્વયનમાં થતા વિચલનને દર્શાવે છે. આરમ્ડ કૉંક્રીટ તત્વની એક્સપોઝર શ્રેણી અનુસાર નામમાત્ર સુરક્ષાત્મક આવરણના જુદા મૂલ્યો હોય છે; તે સામાન્ય રીતે 2,5 cm થી 3,5 cm સુધી રહે છે. પાયા માટે માનવામાં આવે છે કે તે 5cm છે.
સિમેન્ટ મોર્ટાર અને કંક્રિટનું વારંવાર ગરમાવા અને ઠંડુ થવા પ્રત્યેનું વર્તન
તાજા કાંકરાની મજબૂતી વરાળથી ક્રમશઃ ગરમ કરીને અથવા ધીમે ધીમે ગરમ કરાયેલા પાણીમાં રાખીને, અને પછી હળવા ઠંડકથી ઝડપી રીતે વધારી શકાય છે. આ રીતે એક દિવસની પ્રક્રિયા પછી એવી મજબૂતીઓ મળે છે, જે સામાન્ય પ્રક્રિયામાં કેટલાક અઠવાડિયામાં પ્રાપ્ત થાય છે. અસરનો સ્તર સિમેન્ટ અને એગ્રીગેટના પ્રકાર પર નિર્ભર છે, જોકે પાતળા કાંકરામાં ચરબીદાર કાંકરા કરતાં ઘણાં સારાં પરિણામો મળે છે.
જો ગરમ કરવાનું અને ઠંડુ કરવાનું વિશાળ હદમાં કરવામાં આવે, તો કૉંક્રીટના તત્વમાં નોંધપાત્ર તણાવો ઉત્પન્ન થશે જો ગરમ કરવાનું અને ઠંડુ કરવાનું ઝડપથી કરવામાં આવે. આવા પ્રસંગે, અને ખાસ કરીને વારંવાર પુનરાવર્તન થાય ત્યારે, બહારથી અંદર તરફ પ્રવેશતી તિરાડોનું ધ્યાન રાખવું પડે છે, જે કૉંક્રીટની યાંત્રિક વિશેષતાઓને અસર કરે છે. આ દરમિયાન વિવિધ સિમેન્ટો અલગ રીતે વર્તે છે, તેથી વ્યાવહારિક ઉપયોગ માટે સિમેન્ટની કાળજીપૂર્વક પસંદગી કરવાની ભલામણ થાય છે.
બેટોનની તાપીય પારગમ્યતા
કોંક્રિટના તાપ ચલણ ગુણાંકનો આધાર એગ્રીગેટ અને સિમેન્ટના ગુણધર્મો, સિમેન્ટની માત્રા, તૈયાર કરવા માટેના પાણીની માત્રા, કોંક્રિટની ભેજ, તેમજ તાપમાનની ઊંચાઈ પર હોય છે. 10 cm જાડાઈની અને ખૂબ સુકવેલ કોંક્રિટની પ્લેટો સાથેના પરીક્ષણોમાં, તાપ ચાલકતા ગુણાંક λ 1,163 W/mK હોવાનું જણાયું હતું જ્યારે તાપમાન 10 oC હતું, અને પાણીમાં રાખેલી કોંક્રિટની પ્લેટો સાથે તે 2,326 W/mK સુધી પહોંચે છે. વધુ જાડા પ્લેટોએ વધુ તાપ ચલણ ગુણાંકો આપ્યા; સૌથી મોટું મૂલ્ય 2,38 W/mK હતું.
ગરમીમાં કૉંક્રીટનું વિસ્તરણ
વિસ્તરણ ઘણાં અંશે એગ્રીગેટ પર, પછી કૉંક્રીટની ભેજ પર, અને સિમેન્ટ પર પણ આધાર રાખે છે. આજ સુધી જાણીતી સીમાત્મક મૂલ્યો 0 થી 40 oC પર લગભગ 6 થી 13*10-6 m/m પ્રતિ દરેક ડિગ્રી જેટલા છે.
વારંવારના ભારણને સહન કરવાની ક્ષમતા
1. થાક હેઠળ દબાણ પ્રતિકાર. અહીં થાક પ્રતિકારનો અર્થ સામાન્ય અર્થમાં લેવામાં આવ્યો છે; તકનીકી ઉપયોગ માટે હંમેશાં થાક પ્રતિકાર (દબાણ, ખેંચાણ, બદલાતું દબાણ અને ખેંચાણ, વળાંક, કાતર, શુદ્ધ કાતર, વળાંકતા) તેમજ ભાર લાદવાની રીત (ફક્ત શાંત, ફક્ત વારંવાર, અંશતઃ શાંત અને અંશતઃ ઊભરતો) દર્શાવવી જોઈએ.
નિરંતર ભાર હેઠળ થાકની દબાણીય શક્તિ: અપેક્ષા રાખવી જોઈએ કે લાંબા સમયના ભાર સામેનો પ્રતિકાર સામાન્ય દબાણ પરીક્ષણમાં મળતી શક્તિના ઓછામાં ઓછા ¾ જેટલો હશે.
વારંવારના ભારને કારણે થાક હેઠળની દાબ શક્તિ (મૂળભૂત ગતિશીલ શક્તિ): વિવિધ રચના ધરાવતાં કોંક્રિટના થાંભલાઓની મૂળભૂત ગતિશીલ દાબ શક્તિ, ખાસ કરીને સિમેન્ટની જુદી જુદી માત્રાઓ અને જુદી જુદી દાણેદારી સાથે, જોવા મળ્યું છે કે તે સામાન્ય ભાર હેઠળ તૂટે ત્યાં સુધીની પ્રિઝમ શક્તિના ઓછામાં ઓછા 0,5 બરાબર હોય છે. આ દરમિયાન પ્રતિ મિનિટ 260 ભાર-ચક્રો ચલાવવામાં આવ્યા હતા; આ મૂળભૂત ગતિશીલ શક્તિ નક્કી કરવા માટે ચક્રોની કુલ સંખ્યા બે મિલિયન હતી. પ્રતિ મિનિટ ચક્રોની સંખ્યા વધારવાથી (10 થી 450 ચક્રો પ્રતિ મિનિટ સુધી પરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું), તૂટણ લાવતી પુનરાવર્તનોની સંખ્યા પણ વધી ગઈ.
થાકને કારણે સંકોચન મજબૂતી, સ્થિર અને વારંવાર લાગતા ભારોના સમકાલીન પ્રભાવ હેઠળ: જ્યારે વારંવાર લાગતા ભારો સાથે સ્થિર ભારો ઉમેરવામાં આવ્યા, ત્યારે સ્થિર ભારો વધતાં વારંવાર લાગતા ભારોની એમ્પ્લિટ્યુડની કિંમતો ઘટતી ગઈ, જે સામાન્ય રીતે બે મિલિયન વખત પુનરાવર્તિત કરવામાં આવી હતી. ઉદાહરણ તરીકે, આંક. 1 દર્શાવે છે કે વારંવાર લાગતા ભારોની એમ્પ્લિટ્યુડ S હતી:
- શાંત ભારણ હેઠળ માટે σu = 6 kg/cm2 S = 109 kg/cm2
- શાંત ભાર હેઠળ σu = 118 kg/cm2 S = 39 kg/cm2
- શાંત ભારણ હેઠળ માટે σu = 157 kg/cm2 S = 8 kg/cm2
ક્ર.1
ક્ર.2
2. થાક હેઠળ કૉન્ક્રીટની વાંકાકીય મજબૂતી. આકૃતિ 2 માં દર્શાવેલા, સતત ભીની સ્થિતિમાં રાખવામાં આવેલા બીમો પરના પરીક્ષણોએ, મૂળ ગતિશીલ ભારણ હેઠળ, દર્શાવ્યું કે થાક હેઠળની વાંકાકીય મજબૂતી 28 kg/cm2 છે, જ્યારે સામાન્ય વાંકાકીય મજબૂતી 53 kg/cm2 હતી, જે 0,53 ના અનુપાતને અનુરૂપ છે.
હલકો કૉંક્રીટ
હળવો કોંક્રીટ (કોંક્રીટનું વજન 18 kN/m3 કરતાં ઓછું) પ્યુમિસ, બ્લાસ્ટ ફર્નેસ સ્લેગ, બોઇલર સ્લેગ જેવા હળવા, છિદ્રાળુ અગ્રેગેટના ઉપયોગથી મેળવવામાં આવે છે; ઉપરાંત કુદરતી અથવા કૃત્રિમ રેતી અને પાવડરના મોર્ટારના ઉપયોગથી, જેમાં એવા ઉમેરકો હોય છે જે મિશ્રણ સમયે વાયુ ઉત્પન્ન કરે છે (ગેસ કોંક્રીટ) અથવા મોર્ટારમાં ફીણ ઉત્પન્ન કરે છે (ફોમ કોંક્રીટ).
હળવો કૉન્ક્રીટ, અન્ય બાબતો ઉપરાંત, સગડ માટેના બ્લૉકો અને દિવાલો તથા છત માટેના પ્યુમિસ સ્લેબો બનાવવા માટે બહુ ઉપયોગમાં લેવાય છે; સુકા અવસ્થામાં તે તાપનો નબળો સંવાહક છે; તેની મજબૂતી મધ્યમ છે, પરંતુ તેને સરળતાથી સમાયોજિત કરી શકાય છે, જેથી રહેણાંક ઇમારતોની ભારવાહક દિવાલો માટે હળવા બ્લૉકો વિશ્વાસપૂર્વક બનાવી શકાય છે.
ગૅસ્ડ કૉન્ક્રીટમાં ગેસ ઉત્પન્ન કરનાર પદાર્થ તરીકે એલ્યુમિનિયમ પાવડર વપરાય છે. ઉમેરણોની માત્રા તેમજ અન્ય પરિસ્થિતિઓ પર આધાર રાખીને, વધુ કે ઓછી છિદ્રાળુ સામગ્રી મળે છે, જેની સુકા અવસ્થાની વજન આશરે 3 kN/m3 થી શરૂ થાય છે અને તેથી વધુ હોય છે.
1. હળવા કૉન્ક્રીટનું આયતન વજન. કુદરતી પ્યુમિસ સાથે આયતન વજનની ખાતરી આપી શકાય છે – 105 oC પર સુકવેલી સ્થિતિને ધ્યાનમાં લઈ – 7 kN/m3 થી શરૂ કરીને વધુ, દબાણીય શક્તિઓ 2 MPa સાથે. અપેક્ષિત આયતન વજન લગભગ ઢીલા અવસ્થામાં એગ્રેગેટ અને સિમેન્ટના કુલ જેટલું હોય છે. 8 kN/m3થી વધુ આયતન વજનવાળો ગેસીય કૉન્ક્રીટ સામાન્ય રીતે તકનિકી રીતે અનુચિત છે.
2. હલકા કંક્રીટની દબાણ શક્તિ. ભરાવટ કંક્રીટ માટે ખાસ કોઈ પગલાં વગર 8 MPa સુધીની શક્તિ મેળવી શકાય છે, અને કંકર સાથે તો 12 MPa સુધી પણ. યોગ્યતા અંગે સતત પરીક્ષણો આવશ્યક છે. છિદ્રાળુ કંક્રીટ (ગૅસ કંક્રીટ અને ફોમ કંક્રીટ) દબાણ હેઠળના કઠોરકરણ પછી જ વહનકારી દિવાલો માટે યોગ્ય છે. યોગ્ય કાચામાલ સાથે 6 kN/m3 ની ઘનભાર-એકમ વજન અને 5 MPa ની દબાણ શક્તિ સુનિશ્ચિત કરી શકાય છે.
3. હલકા કૉંક્રીટની વાંકાણ શક્તિ. વાંકાણ અને સંકોચન શક્તિ વચ્ચેનો સંબંધ વ્યવહારિક જરૂરિયાતોની મર્યાદામાં સાપેક્ષ રીતે મોટો દેખાયો છે અને જેમ જેમ શક્તિઓ વધે છે તેમ આ સંબંધ ઘટે છે.
4. હળવા કૉંક્રીટનું સુંકાણનું સ્તર. સુંકાણનું સ્તર મુખ્યત્વે એગ્રીગેટની સ્થિતિસ્થાપકતા પર તેમજ કઠણ થયેલ સિમેન્ટના બંધારણના જથ્થા પર આધારિત છે; હળવા કૉંક્રીટનું સુંકાણ કંકરવાળા કૉંક્રીટ કરતાં વધુ હોય છે. ઈંટના ટુકડાઓના કૉંક્રીટે એક વર્ષ દરમિયાન લગભગ 0,65 mm/mનું કુલ સુંકાણ દર્શાવ્યું. કુદરતી પ્યૂમિસથી બનેલા તાજેતરમાં પહોંચાડાયેલા ઘટકો 14 m મહિના માટે લગભગ 0,8 mm/m સુધી સંકોચાયા. હવામાં કઠણ થતા ગેસ કૉંક્રીટ અને ફોમ કૉંક્રીટના નમૂનાઓએ તો હજી વધારે સુંકાણ દર્શાવ્યું, અહીં સુધી કે 2 mm/mથી વધુ. ભૂલવું ન જોઈએ કે દરેક કૉંક્રીટ વરસાદ અને ઓગળેલા બરફથી ભીનું થતાં ફૂલે છે, અને પછી સુકાતાં ફરી સુંકાય છે.
ક્ર.3
5. ઉષ્ણતા વાહકતા ગુણાંક. ઉષ્ણતા વાહકતા ગુણાંક ઘનજથ્થા-વજન સાથે ઘટે છે, અને અન્યથા સમાન પરિસ્થિતિઓમાં તે તેટલો ઓછો બને છે જેટલી તેની હવાઈ રંધ્રો નાની અને વધુ સમાન રીતે વિતરિત હોય. હવામાં સૂકા ઢાળેલા કોંક્રિટ માટે તે હતું (λ = 0,4625 માટે 9 kN/m3; λ = 0,58 – 0,7 માટે 12 kN/m3; λ = 0,81 – 1,05 માટે 16 kN/m3). હવામાં સૂકા ગેસ કોંક્રિટ માટેના આંકડા આકૃતિ 3 માં આપેલા છે.
નોંધ:
- 0,1 kcal/mhoC = 0,1163 W/mK
- 0,1 kg/dm3 = 100 kg/m3 = 1 kN/m3