संक्षारण से सुदृढीकरण की सुरक्षा
आज के यूरोकोडों के अनुसार कंक्रीट के रक्षात्मक आवरण (cnom) की न्यूनतम मोटाई निर्धारित है। ऐसे कंक्रीट आवरण की मोटाई प्रबलित-कंक्रीट अवयव की बाहरी सतह से पहली प्रबलन-छड़ तक की न्यूनतम दूरी होती है। रेखीय अवयवों में यह स्टिरप होता है, और पृष्ठीय अवयवों में यह निचला अनुदैर्ध्य प्रबलन होता है। नाममात्र रक्षात्मक आवरण इस प्रकार परिभाषित किया जाता है: cnom = cmin + Δcdev
cmin न्यूनतम निर्धारित सुरक्षात्मक परत है, जिसका मान कंक्रीट और सुदृढीकरण के आसंजन की स्थितियों, पर्यावरणीय परिस्थितियों, सुदृढीकरण पर कोटिंग आदि पर निर्भर करता है। Δcdev वह मान है जो निष्पादन में विचलन को दर्शाता है। प्रबलित-कंक्रीट तत्व की एक्सपोज़र श्रेणी के अनुसार नाममात्र सुरक्षात्मक परत के विभिन्न मान होते हैं; यह प्रायः 2,5 cm से 3,5 cm तक होती है। नींवों के लिए इसे 5cm माना जाता है।
सीमेंट मोर्टार और कंक्रीट का बार-बार गरम करने और ठंडा करने पर व्यवहार
ताज़े कंक्रीट की मजबूती को भाप द्वारा क्रमिक गरमाने या क्रमशः गरमाए गए पानी में रखने, और फिर धीरे-धीरे ठंडा करने से तेज़ी से बढ़ाया जा सकता है। इस प्रकार एक-दिवसीय प्रक्रिया के बाद ऐसी मजबूती प्राप्त हो जाती है, जो सामान्य प्रक्रिया में कुछ सप्ताहों के बाद प्राप्त होती है। प्रभाव की मात्रा सीमेंट और एग्रीगेट के प्रकार पर निर्भर करती है, जबकि दुबले कंक्रीट से समृद्ध कंक्रीट की तुलना में कहीं बेहतर परिणाम मिलते हैं।
यदि गरम करने और ठंडा करने की प्रक्रियाएँ व्यापक सीमाओं में की जाती हैं, तो कंक्रीट तत्व में पर्याप्त आंतरिक तनाव उत्पन्न होंगे, यदि गरम करना और ठंडा करना तेज़ी से किया जाए। ऐसे मामले में, विशेष रूप से बार-बार दोहराव पर, उन दरारों की संभावना माननी चाहिए जो बाहर से भीतर की ओर फैलती हैं और कंक्रीट के यांत्रिक गुणों को प्रभावित करती हैं। इस दौरान विभिन्न सीमेंट अलग-अलग व्यवहार करते हैं, इसलिए व्यावहारिक उपयोग के लिए सीमेंट का सावधानीपूर्वक चयन अनुशंसित है।
कंक्रीट की तापीय पारगम्यता
कंक्रीट की तापीय चालकता का गुणांक एग्रीगेट और सीमेंट के गुणों, सीमेंट की मात्रा, निर्माण के लिए उपयोग किए गए पानी की मात्रा, कंक्रीट की नमी तथा तापमान के स्तर पर निर्भर करता है। 10 cm मोटाई की प्लेटों और अत्यधिक सुखाए गए कंक्रीट पर किए गए परीक्षणों से तापीय चालकता गुणांक λ 1,163 W/mK पाया गया है, 10 oC पर, और पानी में रखे गए कंक्रीट की प्लेटों के साथ यह 2,326 W/mK तक होता है। मोटी प्लेटों ने अधिक तापीय चालकता गुणांक दिए; अधिकतम मान 2,38 W/mK था।
ऊष्मा के प्रभाव से कंक्रीट का प्रसार
विस्तार काफी हद तक एग्रीगेट पर, फिर कंक्रीट की नमी पर, और स्वयं सीमेंट पर निर्भर करता है। अब तक ज्ञात सीमा मान 0 से 40 oC पर लगभग 6 से 13*10-6 m/m प्रति प्रत्येक डिग्री हैं।
बार-बार पड़ने वाले भार के प्रति प्रतिरोध
1. थकान के अंतर्गत संपीडन-क्षमता। थकान-क्षमता की संकल्पना यहाँ सामान्य अर्थ में प्रयुक्त हुई है; तकनीकी उपयोग के लिए थकान-क्षमताएँ (संपीडन, तनन, बारी-बारी से संपीडन और तनन, झुकाव, कर्तन, शुद्ध कर्तन, बकलन) तथा भारण का प्रकार (केवल स्थिर, केवल बार-बार, आंशिक रूप से स्थिर और आंशिक रूप से अस्थिर) हमेशा निर्दिष्ट करना चाहिए।
स्थिर भार के कारण थकान के तहत दाब सामर्थ्य: अपेक्षा की जानी चाहिए कि दीर्घकालिक भार के प्रति प्रतिरोध सामान्य दाब-परीक्षण में प्राप्त सामर्थ्य के कम से कम ¾ के बराबर होगा।
बार-बार लगने वाले भार से उत्पन्न थकान पर संपीडन-शक्ति (मूल गतिशील शक्ति): विभिन्न संरचना वाले कंक्रीट स्तंभों की मूल गतिशील संपीडन-शक्ति, विशेषकर विभिन्न मात्रा के सीमेंट और विभिन्न कण-वितरण के साथ, यह पाया गया है कि साधारण भार से विफलता तक की प्रिज्म शक्ति का कम-से-कम 0,5 होती है। इसमें प्रति मिनट 260 भार चक्र लगाए गए; इस मूल गतिशील शक्ति को निर्धारित करने के लिए कुल चक्रों की संख्या दो मिलियन थी। प्रति मिनट चक्रों की संख्या बढ़ाने पर (परीक्षण 10 से 450 चक्र प्रति मिनट तक किया गया), विफलता तक ले जाने वाली पुनरावृत्तियों की संख्या भी बढ़ गई।
थकान के कारण, स्थिर और आवर्ती भारों के एक साथ प्रभाव के अंतर्गत दाब-क्षमता: जब आवर्ती भारों में स्थिर भार जोड़े गए, तो स्थिर भारों के बढ़ने के साथ उन आवर्ती भारों के आयामों के मान घटते गए, जिन्हें अन्यथा दो मिलियन बार दोहराया गया था। उदाहरण के लिए, आकृति 1 दर्शाती है कि आवर्ती भारों S के आयाम इस प्रकार थे:
- स्थिर भार के लिए σu = 6 kg/cm2 S = 109 kg/cm2
- स्थिर भार के लिए σu = 118 kg/cm2 S = 39 kg/cm2
- शांत भार के लिए σu = 157 kg/cm2 S = 8 kg/cm2
क्र.सं.1
चित्र। 2
2. थकान के दौरान कंक्रीट की मोड़-प्रतिरोधक शक्ति। चित्र 2 में दिखाए गए परीक्षणों ने, उन बीमों के लिए जिन्हें लगातार आर्द्र अवस्था में रखा गया था, आधारभूत गतिशील भार के तहत यह दिखाया कि थकान के दौरान मोड़-प्रतिरोधक शक्ति 28 kg/cm2 है, जबकि सामान्य मोड़-प्रतिरोधक शक्ति 53 kg/cm2 थी, जो अनुपात 0,53 के अनुरूप है।
लाइट कंक्रीट
हल्का कंक्रीट (कंक्रीट का भार 18 kN/m3 से कम) हल्के, छिद्रयुक्त एग्रीगेटों के उपयोग से प्राप्त किया जाता है, जैसे: प्यूमिस, ब्लास्ट-फर्नेस स्लैग, बॉयलर स्लैग; इसके अलावा प्राकृतिक या कृत्रिम रेत और आटे से बने उन मिश्रणों के उपयोग से, जिनमें ऐसे योजक हों जो मिश्रण तैयार करते समय गैस उत्पन्न करते हैं (गैस कंक्रीट) या मिश्रण में फुलाव पैदा करते हैं (फोम कंक्रीट)।
हल्का कंक्रीट, अन्य बातों के साथ, चिनाई के ब्लॉकों और दीवारों तथा छतों के लिए प्यूमिस-पत्थर की पट्टियों के निर्माण में बहुत उपयोग किया जाता है; सूखी अवस्था में यह ऊष्मा का खराब चालक है; इसकी मजबूती मध्यम होती है, लेकिन इसे आसानी से समायोजित किया जा सकता है, इसलिए आवासीय भवनों की भार-वहन करने वाली दीवारों के लिए हल्के ब्लॉक सुरक्षित रूप से बनाए जा सकते हैं।
गैसयुक्त कंक्रीट में गैस उत्पन्न करने वाले माध्यम के रूप में एल्यूमिनियम पाउडर का उपयोग किया जाता है। मिश्रण की मात्रा तथा अन्य स्थितियों के अनुसार, कम या अधिक छिद्रयुक्त पदार्थ प्राप्त होता है, जिसका सूखी अवस्था में भार लगभग 3 kN/m3 से और अधिक होता है।
1. हल्के कंक्रीट का आयतन भार। प्राकृतिक प्यूमिस के साथ आयतन भारों की गारंटी दी जा सकती है – 105 oC पर शुष्क अवस्था को मानते हुए – 7 kN/m3 से आरंभ होकर उससे अधिक, तथा दाब सामर्थ्य 2 MPa। अपेक्षित आयतन भार लगभग ढीली अवस्था में एग्रीगेट और सीमेंट के योग के बराबर होता है। 8 kN/m3 से अधिक आयतन भार वाला गैस-कंक्रीट सामान्यतः तकनीकी रूप से अनुपयुक्त होता है।
2. हल्के कंक्रीट की दाब-क्षमता। भराव कंक्रीट के लिए बिना किसी विशेष उपाय के 8 M Pa तक की दृढ़ता प्राप्त की जा सकती है, और बजरी के साथ तो 12 M Pa तक भी। निरंतर उपयुक्तता परीक्षण आवश्यक हैं। छिद्रयुक्त कंक्रीट (गैस कंक्रीट और फोम कंक्रीट) केवल भाप दाब के नीचे कठोरीकरण के बाद ही भारवाही दीवारों के लिए उपयुक्त होता है। उपयुक्त कच्चे माल के साथ 6 kN/m3 के आयतन-भार और 5 M Pa की दाब-क्षमता सुनिश्चित की जा सकती है।
3. हल्के कंक्रीट की मोड़-प्रतिरोधी क्षमता. मोड़-प्रतिरोधी और संपीडन-प्रतिरोधी क्षमता के बीच का संबंध व्यावहारिक आवश्यकताओं की सीमा में अपेक्षाकृत बड़ा पाया गया, और जैसे-जैसे क्षमताएँ बढ़ती हैं, यह अनुपात घटता जाता है।
4. हल्के कंक्रीट का सिकुड़न-स्तर. सिकुड़न-स्तर मुख्यतः एग्रीगेट की प्रत्यास्थता तथा कठोर सीमेंट के संघटन की मात्रा पर निर्भर करता है; हल्के कंक्रीट का सिकुड़न, बजरी वाले कंक्रीट के सिकुड़न से अधिक होता है। ईंट-चूर्ण से बने कंक्रीट ने एक वर्ष के दौरान लगभग 0,65 mm/m का कुल सिकुड़न-स्तर दिखाया। प्राकृतिक प्यूमिस से बने ताज़ा आपूर्ति किए गए तत्वों ने 14 m महीनों में लगभग 0,8 mm/m तक संकुचन किया। वायवीय कंक्रीट और फोम कंक्रीट के नमूनों, जो हवा में कठोर हुए, ने और भी अधिक सिकुड़न दिखाई, यहाँ तक कि 2 mm/m से अधिक। यह नहीं भूलना चाहिए कि प्रत्येक कंक्रीट वर्षा और पिघली बर्फ से भीगने पर फूलता है, और बाद में सूखने पर फिर सिकुड़ता है।
क्र.सं.3
5. तापीय चालकता गुणांक। तापीय चालकता गुणांक आयतन-भार के साथ घटता है, और अन्य सभी स्थितियाँ समान होने पर यह उतना ही कम होता जाता है जितनी उसकी वायु-छिद्रता कम और अधिक समान रूप से वितरित होती है। वायु-शुष्क ढीले कंक्रीट के लिए यह था (λ = 0,4625 for 9 kN/m3; λ = 0,58 – 0,7 for 12 kN/m3; λ = 0,81 – 1,05 for 16 kN/m3). वायु-शुष्क गैस कंक्रीट के लिए आँकड़े चित्र 3 में दिए गए हैं।
नोट:
- 0,1 kcal/mhoC = 0,1163 W/mK
- 0,1 kg/dm3 = 100 kg/m3 = 1 kN/m3