गंजापासून सळईचे संरक्षण
आजच्या युरोकोड्सनुसार काँक्रीटच्या संरक्षक थराची किमान जाडी (cnom) निर्धारित केली आहे. असा काँक्रीटचा थर म्हणजे प्रबलित काँक्रीट घटकाच्या बाह्य पृष्ठभागापासून पहिल्या सळईपर्यंतचे किमान अंतर. रेषीय घटकांमध्ये ते कोंडी (stirrup) असते, तर पृष्ठीय घटकांमध्ये खालची लांबीची सळई असते. नाममात्र संरक्षक थर असा परिभाषित केला जातो: cnom = cmin + Δcdev
cmin हा किमान निर्धारित संरक्षक आवरण आहे, ज्याचे मूल्य काँक्रीट आणि सळई यांमधील आसंजनाच्या अटी, वातावरणीय अटी, सळईवरील आवरण इत्यादींवर अवलंबून असते. Δcdev हे बांधकामातील विचलन दर्शविणारे मूल्य आहे. प्रबलित काँक्रीट घटकाच्या उघडपणाच्या वर्गानुसार नाममात्र संरक्षक आवरणाची वेगवेगळी मूल्ये असतात; ते सामान्यतः 2,5 cm ते 3,5 cm दरम्यान असते. पायांसाठी ते 5cm मानले जाते.
सिमेंट मोर्टार आणि काँक्रीटचे वारंवार गरम करणे व थंड करणे यातील वर्तन
ताज्या काँक्रीटची ताकद वाफेने हळूहळू गरम करून किंवा हळूहळू तापवलेल्या पाण्यात ठेवून, आणि नंतर हळूवार थंड करून जलद वाढवता येते. अशा प्रकारे एका दिवसाच्या प्रक्रियेनंतर त्या ताकदी मिळतात, ज्या सामान्य प्रक्रियेत अनेक आठवड्यांनंतर प्राप्त होतात. परिणामाची पातळी सिमेंट आणि एकत्रिकरणाच्या प्रकारावर अवलंबून असते; मात्र बारीक काँक्रीटमध्ये जाड काँक्रीटपेक्षा खूप चांगले परिणाम मिळतात.
उष्णता देणे आणि थंड करणे विस्तृत मर्यादांमध्ये केले जात असल्यास, आणि ते जलद केले गेले तर काँक्रीट घटकामध्ये मोठे ताण निर्माण होतील. अशा परिस्थितीत, विशेषतः वारंवार पुनरावृत्ती झाल्यास, बाहेरून आतपर्यंत पसरत जाणाऱ्या भेगांचा विचार करावा लागतो, ज्या काँक्रीटच्या यांत्रिक गुणधर्मांवर परिणाम करतात. यात विविध सिमेंट वेगवेगळ्या प्रकारे वागतात, म्हणून प्रत्यक्ष वापरासाठी सिमेंटची काळजीपूर्वक निवड करण्याची शिफारस केली जाते.
काँक्रीटची उष्णता पारगम्यता
काँक्रीटचा उष्णता वाहकता गुणांक हा ढिगाऱ्याच्या आणि सिमेंटच्या गुणधर्मांवर, सिमेंटच्या प्रमाणावर, मिश्रणासाठी वापरलेल्या पाण्याच्या प्रमाणावर, काँक्रीटच्या आर्द्रतेवर तसेच तापमानाच्या पातळीवर अवलंबून असतो. 10 cm जाडीच्या प्लेट्ससह आणि अतिशय वाळवलेल्या काँक्रीटवरील चाचण्यांमधून, उष्णता वाहकता गुणांक λ हा 1,163 W/mK इतका असल्याचे 10 oC येथे ठरले, तर पाण्यात ठेवलेल्या काँक्रीटच्या प्लेट्ससह तो 2,326 W/mK पर्यंत असतो. जाड प्लेट्सनी उष्णता वाहकतेचे अधिक गुणांक दिले; कमाल मूल्य 2,38 W/mK होते.
उष्णतेमुळे काँक्रीटचे प्रसरण
विस्तार मोठ्या प्रमाणावर अॅग्रीगेटवर, त्यानंतर काँक्रीटच्या आर्द्रतेवर, तसेच स्वतः सिमेंटवर अवलंबून असतो. आतापर्यंत ज्ञात मर्यादित मूल्ये 0 ते 40 oC येथे सुमारे 6 ते 13*10-6 m/m इतकी, प्रत्येक अंशासाठी, आहेत.
वारंवार भार सहन करण्याची क्षमता
1. थकवा अवस्थेतील दाब सामर्थ्य. थकवा सामर्थ्य ही संकल्पना येथे व्यापक अर्थाने वापरली आहे; तांत्रिक उपयोगासाठी थकवा सामर्थ्ये (दाब, ताण, आलटून दाब व ताण, वाकणे, कर्तन, शुद्ध कर्तन, बाकावणे) तसेच भार देण्याची पद्धत (फक्त स्थिर, फक्त पुनरावृत्ती, अंशतः स्थिर आणि अंशतः चल) नेहमी नमूद करावी.
स्थिर भारामुळे येणाऱ्या थकव्याखालील दाब सहनशीलता: दीर्घकालीन भाराच्या प्रतिकाराने किमान सर्वसाधारण दाब चाचणीत मिळणाऱ्या सहनशीलतेच्या ¾ इतके असावे, अशी अपेक्षा ठेवली पाहिजे.
वारंवार भारांमुळे होणाऱ्या थकवा अवस्थेतील दाबसामर्थ्य (मूलभूत गतिशील सामर्थ्य): विविध संयोजनांच्या, विशेषतः वेगवेगळ्या सिमेंट प्रमाणांसह आणि वेगवेगळ्या कणरचनेसह काँक्रीट स्तंभांचे मूलभूत गतिशील दाबसामर्थ्य किमान 0,5 इतके असल्याचे आढळून आले आहे, जे सामान्य भाराखाली तुटेपर्यंतच्या प्रिझमाच्या सामर्थ्याच्या तुलनेत आहे. येथे प्रतिमिनिट 260 भारचक्रे घेतली गेली; या मूलभूत गतिशील सामर्थ्याचे निर्धारण ज्या एकूण चक्रांसाठी करण्यात आले, त्यांची संख्या दोन दशलक्ष होती. प्रतिमिनिट चक्रांची संख्या वाढवल्याने (चाचणी 10 ते 450 चक्रे प्रतिमिनिट अशी केली गेली), अपयशास कारणीभूत होणाऱ्या पुनरावृत्तींची संख्या देखील वाढली.
सतत आणि वारंवार येणाऱ्या भारांच्या एकत्रित परिणामामुळे येणारी थकवा-संपीडन शक्ती: जेव्हा वारंवार येणाऱ्या भारांबरोबर स्थिर भारही जोडले गेले, तेव्हा स्थिर भार वाढत गेल्याने वारंवार येणाऱ्या भारांच्या, जे अन्यथा दोन दशलक्ष वेळा पुनरावृत्त केले जात, त्यांच्या आयामांची मूल्ये कमी होत गेली. उदाहरणार्थ, आकृ. 1 दर्शविते की वारंवार येणाऱ्या भारांच्या S आयामांची मूल्ये अशी होती:
- स्थिर भाराखाली σu = 6 kg/cm2 S = 109 kg/cm2
- स्थिर भाराखाली σu = 118 kg/cm2 S = 39 kg/cm2
- निवांत भाराखाली σu = 157 kg/cm2 S = 8 kg/cm2
क्र.1
क्र.2
2. थकव्याखालील काँक्रीटची वाकण प्रतिकारशक्ती. आकृती 2 मध्ये दाखविलेल्या, सतत ओलसर अवस्थेत ठेवलेल्या बीमवरील चाचण्यांनी, मूलभूत गतिमान भाराखाली, थकव्याखालील वाकण प्रतिकारशक्ती 28 kg/cm2 इतकी असल्याचे दाखविले, तर सामान्य वाकण प्रतिकारशक्ती 53 kg/cm2 इतकी होती, जे 0,53 या गुणोत्तरास अनुरूप आहे.
हलका काँक्रीट
हलका काँक्रीट (काँक्रीटचे वजन 18 kN/m3 पेक्षा कमी) असा हलका, सच्छिद्र अॅग्रीगेट वापरून मिळवला जातो, जसे की: प्यूमिस, ब्लास्ट-फर्नेस स्लॅग, बॉयलर स्लॅग; तसेच नैसर्गिक किंवा कृत्रिम वाळू आणि पीठापासून बनवलेल्या मोर्टारचा वापर, ज्यात मिसळलेल्या पदार्थांमुळे मोर्टार तयार करताना वायू निर्माण होतात (वायू-काँक्रीट) किंवा मोर्टारमध्ये फेस निर्माण होतो (फेसाळ काँक्रीट).
हलका काँक्रीट, इतर गोष्टींसह, बांधकामासाठी ब्लॉक्स आणि भिंती व छपरांसाठी प्यूमिसच्या प्लेट्स तयार करण्यासाठी मोठ्या प्रमाणात वापरला जातो; कोरड्या स्थितीत तो उष्णतेचा वाईट वाहक असतो; त्याची ताकद मध्यम असते, परंतु तो सहज समायोजित करता येतो, त्यामुळे निवासी इमारतींच्या भारवाहक भिंतींसाठी हलके ब्लॉक्स सुरक्षितपणे तयार करता येतात.
गॅसयुक्त काँक्रीटमध्ये वायू निर्माण करण्यासाठी अॅल्युमिनियमची पूड वापरली जाते. मिश्रणाच्या प्रमाणावर तसेच इतर अटींवर अवलंबून, कमी-अधिक सच्छिद्र असे साहित्य मिळते, ज्याचे कोरड्या अवस्थेतील वजन सुमारे 3 kN/m3 पासून पुढे असते.
1. हलक्या काँक्रीटचे घनफळीय वजन. नैसर्गिक प्यूमिससह घनफळीय वजनांची हमी देता येते – 105 oC येथे वाळविलेल्या अवस्थेत गृहीत धरून – 7 kN/m3 पासून पुढे, 2 MPa दाब सहनशीलतेसह. अपेक्षित घनफळीय वजन साधारणपणे भरलेल्या अवस्थेतील आग्रिगेट आणि सिमेंट यांच्या बेरजेइतके असते. 8 kN/m3 पेक्षा जास्त घनफळीय वजनाचे वायवीय काँक्रीट साधारणतः तांत्रिकदृष्ट्या अनुपयुक्त असते.
2. हलक्या काँक्रीटची संपीडन शक्ती. भराव काँक्रीटसाठी विशेष उपाय न करता 8 MPa इतकी शक्ती मिळविता येते, आणि खडीसह तर 12 MPa पर्यंतही. सातत्याने योग्यतेची चाचणी आवश्यक आहे. छिद्रयुक्त काँक्रीट (वायू काँक्रीट आणि फोम काँक्रीट) दाबाखाली वाफेच्या कठोरीकरणानंतरच भारवाहक भिंतींसाठी योग्य असते. योग्य कच्च्या मालासह 6 kN/m3 इतकी घनभारता आणि 5 MPa इतकी संपीडन शक्ती सुनिश्चित केली जाऊ शकते.
3. हलक्या काँक्रीटची वाकण सामर्थ्य. वाकण सामर्थ्य आणि दाब सामर्थ्य यांचे प्रमाण व्यावहारिक गरजांच्या मर्यादेत तुलनेने मोठे आढळते, आणि सामर्थ्य वाढत गेल्यास हे प्रमाण कमी होते.
4. हलक्या काँक्रीटच्या आकुंचनाची पातळी. आकुंचनाची पातळी मुख्यतः ऍग्रीगेटच्या लवचिकतेवर तसेच घट्ट झालेल्या सिमेंटच्या मिश्रणातील प्रमाणावर अवलंबून असते; हलक्या काँक्रीटचे आकुंचन गोट्याच्या काँक्रीटपेक्षा अधिक असते. विटांच्या तुकड्यांच्या काँक्रीटने एका वर्षाच्या कालावधीत सुमारे 0,65 mm/m इतकी एकूण आकुंचन पातळी दाखवली. नैसर्गिक पुमिसच्या नव्याने पुरवलेल्या घटकांनी 14 m महिन्यांत सुमारे 0,8 mm/m इतकी लांबी कमी केली. हवेत घट्ट होणाऱ्या वातित काँक्रीट आणि फेस काँक्रीटच्या नमुन्यांनी त्याहूनही मोठी आकुंचने दाखवली, अगदी 2 mm/m पेक्षाही अधिक. हे विसरू नये की प्रत्येक काँक्रीट पावसाने आणि वितळलेल्या बर्फाने ओलसर झाल्यावर फुगते, आणि नंतर कोरडे झाल्यावर पुन्हा आकुंचन पावते.
क्र.3
5. उष्णता वहन गुणांक. उष्णता वहन गुणांक घनभार वाढला की कमी होतो, आणि इतर सर्व परिस्थिती सारख्याच असताना, त्याची हवेची रंध्रे जितकी लहान आणि अधिक समसमान पसरलेली असतील तितका तो अधिक कमी असतो. हवेत कोरड्या भरलेल्या काँक्रीटसाठी मूल्ये अशी होती (λ = 0,4625 साठी 9 kN/m3; λ = 0,58 – 0,7 साठी 12 kN/m3; λ = 0,81 – 1,05 साठी 16 kN/m3). हवेत कोरड्या वायूयुक्त काँक्रीटसाठी माहिती आकृ. 3 मध्ये दिली आहे.
सूचना:
- 0,1 kcal/mhoC = 0,1163 W/mK
- 0,1 kg/dm3 = 100 kg/m3 = 1 kN/m3