फाइबर-प्रबलित कंक्रीट

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फाइबर-प्रबलित ठोस या फाइबर-प्रबलित कंक्रीट (FRC) रेशेदार सामग्री युक्त कंक्रीट है जो इसकी संरचनात्मक अखंडता को बढ़ाता है। इसमें छोटे असतत फाइबर होते हैं जो समान रूप से वितरित और बेतरतीब ढंग से उन्मुख होते हैं। फाइबर में स्टील फाइबर, ग्लास फाइबर प्रबलित कंक्रीट, सिंथेटिक फाइबर और प्राकृतिक फाइबर शामिल हैं - जिनमें से प्रत्येक कंक्रीट को अलग-अलग गुण प्रदान करते हैं। इसके अलावा, अलग-अलग कंक्रीट, फाइबर सामग्री, ज्यामिति, वितरण, अभिविन्यास और घनत्व के साथ फाइबर-प्रबलित कंक्रीट के चरित्र में परिवर्तन होता है।

ऐतिहासिक परिप्रेक्ष्य

तंतुओं को सुदृढीकरण के रूप में उपयोग करने की अवधारणा नई नहीं है। फाइबर का उपयोग प्राचीन काल से सुदृढीकरण के रूप में किया जाता रहा है। ऐतिहासिक रूप से, घोड़े के बालों का उपयोग मोर्टार (चिनाई) और मिट्टी की ईंट ्स में पुआल में किया जाता था। 1900 के दशक में कंक्रीट में अदह फाइबर का इस्तेमाल किया गया था। 1950 के दशक में, समग्र सामग्री की अवधारणा अस्तित्व में आई और फाइबर-प्रबलित कंक्रीट रुचि के विषयों में से एक था। एस्बेस्टस से जुड़े कासीनजन की खोज के बाद, कंक्रीट और अन्य निर्माण सामग्री में पदार्थ के लिए प्रतिस्थापन खोजने की आवश्यकता थी। 1960 के दशक तक, कंक्रीट में इस्पात , काँच (ग्लास फाइबर प्रबलित कंक्रीट (GFRC)), और सिंथेटिक (जैसे polypropylene ) फाइबर का उपयोग किया जाता था। नए फाइबर-प्रबलित कंक्रीट में अनुसंधान आज भी जारी है।[1] प्लास्टिसिटी (भौतिकी) संकोचन और शुष्क संकोचन के कारण दरार को नियंत्रित करने के लिए आमतौर पर फाइबर का उपयोग कंक्रीट में किया जाता है। वे कंक्रीट की पारगम्यता (द्रव) को भी कम करते हैं और इस प्रकार पानी के रिसाव को कम करते हैं। कुछ प्रकार के फाइबर कंक्रीट में अधिक प्रभाव, घर्षण और चकनाचूर प्रतिरोध पैदा करते हैं। बड़े स्टील या सिंथेटिक फाइबर कुछ स्थितियों में रीबर या स्टील को पूरी तरह से बदल सकते हैं। फाइबर प्रबलित कंक्रीट में सुरंग खंडों जैसे भूमिगत निर्माण उद्योग में पूरी तरह से बार को पूरी तरह से बदल दिया गया है, जहां लगभग सभी सुरंग लाइनिंग रेबार का उपयोग करने के बदले में फाइबर प्रबलित हैं। दरअसल, कुछ फाइबर वास्तव में कंक्रीट की कंप्रेसिव स्ट्रेंथ को कम करते हैं।[2] कंक्रीट मिश्रण में जोड़े गए फाइबर की मात्रा समग्र (कंक्रीट और फाइबर) की कुल मात्रा के प्रतिशत के रूप में व्यक्त की जाती है, जिसे वॉल्यूम अंश (वी) कहा जाता है।f). मेंf आम तौर पर 0.1 से 3% तक होता है। पहलू अनुपात (l/d) की गणना फाइबर की लंबाई (l) को इसके व्यास (d) से विभाजित करके की जाती है। एक गैर-परिपत्र क्रॉस सेक्शन वाले फाइबर पहलू अनुपात की गणना के लिए एक समान व्यास का उपयोग करते हैं। यदि फाइबर का लोच का मापांक मैट्रिक्स (कंक्रीट या मोर्टार (चिनाई) बाइंडर) से अधिक है, तो वे सामग्री की तन्य शक्ति को बढ़ाकर भार को ले जाने में मदद करते हैं। फाइबर के पहलू अनुपात में वृद्धि आमतौर पर मैट्रिक्स की फ्लेक्सुरल स्ट्रेंथ और टफनेस को विभाजित करती है। लंबी लंबाई के परिणामस्वरूप कंक्रीट के अंदर बेहतर मैट्रिक्स होता है और महीन व्यास से तंतुओं की संख्या बढ़ जाती है। यह सुनिश्चित करने के लिए कि प्रत्येक फाइबर स्ट्रैंड प्रभावी है, कुल के अधिकतम आकार से अधिक लंबे फाइबर का उपयोग करने की सिफारिश की जाती है। सामान्य कंक्रीट में 19 मिमी समतुल्य व्यास कुल होता है जो कंक्रीट का 35-45% होता है, 20 मिमी से अधिक लंबे फाइबर अधिक प्रभावी होते हैं। हालांकि, फाइबर जो बहुत लंबे होते हैं और प्रसंस्करण के समय ठीक से इलाज नहीं किया जाता है, मिश्रण में गेंद करते हैं और कार्य-क्षमता की समस्याएं पैदा करते हैं।

कंक्रीट के दीर्घकालिक स्थायित्व के लिए फाइबर जोड़े जाते हैं। काँच [3] और पॉलिएस्टर [4] कंक्रीट की क्षारीय स्थिति और कंक्रीट के विभिन्न योजक और सतह के उपचार में विघटित।

हाई स्पीड 1 टनल लाइनिंग में 1 किग्रा/मी. युक्त कंक्रीट शामिल था3 या अधिक पॉलीप्रोपाइलीन फाइबर, व्यास 18 और 32 μm, नीचे दिए गए लाभ दे रहे हैं।[5] बारीक व्यास वाले पॉलीप्रोपाइलीन फाइबर जोड़ने से न केवल टनल लाइनिंग में मजबूती मिलती है, बल्कि दुर्घटना के कारण आग लगने की स्थिति में लाइनिंग को खराब होने और क्षतिग्रस्त होने से भी बचाता है। [6]


लाभ

ग्लास फाइबर कर सकते हैं:

  • कम लागत पर ठोस ताकत में सुधार करें।
  • सरिया के विपरीत, सभी दिशाओं में तनन सुदृढीकरण जोड़ता है।
  • एक सजावटी रूप जोड़ें क्योंकि वे तैयार कंक्रीट की सतह में दिखाई दे रहे हैं।

पॉलीप्रोपाइलीन और नायलॉन फाइबर कर सकते हैं:

  • मिश्रण सामंजस्य में सुधार, लंबी दूरी पर पंप करने की क्षमता में सुधार
  • फ्रीज-पिघलना प्रतिरोध में सुधार
  • गंभीर आग लगने की स्थिति में विस्फोटक स्पॉलिंग के प्रतिरोध में सुधार करें
  • प्रभाव में सुधार- और घर्षण-प्रतिरोध
  • इलाज के दौरान प्लास्टिक संकोचन के प्रतिरोध में वृद्धि
  • संरचनात्मक ताकत में सुधार
  • इस्पात सुदृढीकरण आवश्यकताओं को कम करें
  • लचीलापन में सुधार
  • दरार की चौड़ाई कम करें और दरार की चौड़ाई को कसकर नियंत्रित करें, इस प्रकार स्थायित्व में सुधार होता है

स्टील फाइबर कर सकते हैं:

  • संरचनात्मक ताकत में सुधार
  • इस्पात सुदृढीकरण आवश्यकताओं को कम करें
  • दरार की चौड़ाई कम करें और दरार की चौड़ाई को कसकर नियंत्रित करें, इस प्रकार स्थायित्व में सुधार होता है
  • प्रभाव में सुधार- और घर्षण-प्रतिरोध
  • फ्रीज-पिघलना प्रतिरोध में सुधार

दोनों उत्पादों के लाभों को मिलाने के लिए स्टील और पॉलीमेरिक फाइबर दोनों के मिश्रण का उपयोग अक्सर निर्माण परियोजनाओं में किया जाता है; स्टील फाइबर द्वारा प्रदान किए गए संरचनात्मक सुधार और पॉलीमेरिक फाइबर द्वारा प्रदान किए गए विस्फोटक स्पॉलिंग और प्लास्टिक संकोचन सुधार के प्रतिरोध।

कुछ विशिष्ट परिस्थितियों में, स्टील फाइबर या मैक्रो सिंथेटिक फाइबर प्रबलित कंक्रीट में पारंपरिक स्टील रीइन्फोर्समेंट बार (रिबार) को पूरी तरह से बदल सकते हैं। यह औद्योगिक फर्श में सबसे आम है लेकिन कुछ अन्य प्रीकास्टिंग अनुप्रयोगों में भी है। आमतौर पर, प्रदर्शन आवश्यकताओं को पूरा करने की पुष्टि करने के लिए प्रयोगशाला परीक्षण के साथ इनकी पुष्टि की जाती है। यह सुनिश्चित करने के लिए ध्यान रखा जाना चाहिए कि स्थानीय डिजाइन कोड आवश्यकताओं को भी पूरा किया जाए, जो कंक्रीट के भीतर न्यूनतम मात्रा में इस्पात सुदृढीकरण लगा सकता है। स्टील फाइबर के साथ प्रबलित प्रीकास्ट लाइनिंग सेगमेंट का उपयोग करके टनलिंग परियोजनाओं की संख्या बढ़ रही है।

ACI 318 चैप्टर 14 के अनुसार डिज़ाइन की गई ऊर्ध्वाधर दीवारों में पारंपरिक सुदृढीकरण को बदलने के लिए माइक्रो-रीबार का हाल ही में परीक्षण और अनुमोदन किया गया है।[7]


कुछ घटनाक्रम

स्टील सुदृढीकरण को जंग से बचाने के लिए एक विशिष्ट भवन घटक में कम से कम आधे कंक्रीट का उपयोग किया जाता है। सुदृढीकरण के रूप में केवल फाइबर का उपयोग करने से कंक्रीट की बचत हो सकती है, जिससे इसके साथ ग्रीनहाउस प्रभाव जुड़ा होता है। [8] FRC को कई आकृतियों में ढाला जा सकता है, जिससे डिजाइनरों और इंजीनियरों को अधिक लचीलापन मिलता है।

उच्च प्रदर्शन एफआरसी (एचपीएफआरसी) का दावा है कि यह कई प्रतिशत तनाव तक तनाव-कठोरता को बनाए रख सकता है, जिसके परिणामस्वरूप सामान्य कंक्रीट या मानक फाइबर-प्रबलित कंक्रीट की तुलना में परिमाण के कम से कम दो ऑर्डर अधिक होते हैं। [9] एचपीएफआरसी भी एक अद्वितीय क्रैकिंग व्यवहार का दावा करता है। लोचदार सीमा से परे लोड होने पर, एचपीएफआरसी दरार की चौड़ाई 100 माइक्रोमीटर से कम बनाए रखता है, भले ही कई प्रतिशत तन्यता तनाव के लिए विकृत हो। एचपीएफआरसी और मिशिगन डिपार्टमेंट ऑफ ट्रांसपोर्टेशन के साथ क्षेत्र के परिणाम कम उम्र के क्रैकिंग के परिणामस्वरूप हुए।[10] ब्रिज डेक में उच्च-प्रदर्शन फाइबर-प्रबलित कंक्रीट पर किए गए हाल के अध्ययनों में पाया गया कि फाइबर जोड़ने से अवशिष्ट शक्ति और नियंत्रित क्रैकिंग मिलती है।[11] FRC में नियंत्रण की तुलना में अधिक सिकुड़न होने के बावजूद FRC में कम और संकरी दरारें थीं। अवशिष्ट शक्ति फाइबर सामग्री के सीधे आनुपातिक है।

पुनर्नवीनीकरण कालीन कचरे के पर्यावरण के अनुकूल उपयोग के रूप में कंक्रीट में अपशिष्ट कालीन फाइबर का उपयोग करके कुछ अध्ययन किए गए थे।[12] एक कालीन में आमतौर पर बैकिंग की दो परतें होती हैं (आमतौर पर पॉलीप्रोपाइलीन टेप यार्न से कपड़े), जो CaCO से जुड़ी होती हैं3 भरा हुआ स्टाइरीन-ब्यूटाडाइन लेटेक्स रबर (SBR), और फ़ेस फ़ाइबर (अधिकांश नायलॉन 6 और नायलॉन 66 बनावट वाले धागे)। इस तरह के नायलॉन और पॉलीप्रोपाइलीन फाइबर का उपयोग ठोस सुदृढीकरण के लिए किया जा सकता है। पुनर्नवीनीकरण सामग्री को फाइबर के रूप में उपयोग करने के लिए अन्य विचार उभर रहे हैं: उदाहरण के लिए पुनर्नवीनीकरण पॉलीथीन टैरीपिथालेट (पीईटी) फाइबर।[13]


मानक

  • EN 14889-1:2006 - कंक्रीट के लिए रेशे। स्टील फाइबर। परिभाषाएँ, विनिर्देश और अनुरूपता
  • एन 14845-1:2007 - कंक्रीट में फाइबर के लिए टेस्ट तरीके
  • एएसटीएम ए820-16 - फाइबर-प्रबलित कंक्रीट के लिए मानक विशिष्टता (अधिकृत)
  • एएसटीएम C1116/C1116M - फाइबर-प्रबलित कंक्रीट के लिए मानक विशिष्टता
  • ASTM C1018-97 - फाइबर-प्रबलित कंक्रीट की फ्लेक्सुरल टफनेस और फर्स्ट-क्रैक स्ट्रेंथ के लिए स्टैंडर्ड टेस्ट मेथड (थर्ड-पॉइंट लोडिंग के साथ बीम का उपयोग करना) (2006 को वापस ले लिया गया)
  • CSA A23.1-19 अनुलग्नक U - अति उच्च प्रदर्शन कंक्रीट (फाइबर सुदृढीकरण के साथ और बिना)
  • CSA S6-19, 8.1 - अल्ट्रा हाई परफॉरमेंस कंक्रीट के लिए डिज़ाइन दिशानिर्देश

यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ Fiber Concrete in Construction , Wietek B. , Springer 2021 , pages 268 ; ISBN 978-3-658-34480-1
  2. ↑ "PP Fibres | India | XETEX INDUSTRIES PRIVATE LIMITED". Archived from the original on February 27, 2021.
  3. ↑ ASTM C1116/C1116M - 06
  4. ↑ Mechanical Properties of Recycled PET Fibers in Concrete, Materials Research. 2012; 15(4): 679-686
  5. ↑ "समाचार - रेशे प्रतिष्ठित टनलिंग परियोजनाओं के लिए बहुत आवश्यक सुरक्षा प्रदान करते हैं". September 27, 2007. Archived from the original on September 27, 2007. Retrieved February 5, 2017.{{cite web}}: CS1 maint: bot: original URL status unknown (link)
  6. ↑ FIRE PROTECTION OF CONCRETE TUNNEL LININGS by Peter Shuttleworth, Rail Link Engineering. UK
  7. ↑ http://www.core-construction-products.com/pdfs/ACI-318-IBC-IRC-Evaluation-report-Helix-Steel-Micro-Rebar-Alternative-to-Steel-Rebar-Concrete-reinforcement-Vertical-Applications.pdf[bare URL PDF]
  8. ↑ "Home | Building Design + Construction".
  9. ↑ Bagher Shemirani, Alireza (2022), "Effects of Fiber Combination on the Fracture Resistance of Hybrid Reinforced Concrete", Iranian Journal of Science and Technology, Transactions of Civil Engineering, Springer, 46 (3): 2161–2172, doi:10.1007/s40996-021-00703-x, S2CID 237755564
  10. ↑ Li, V.; Yang, E.; Li, M. (January 28, 2008), Field Demonstration of Durable Link Slabs for Jointless Bridge Decks Based on Strain-Hardening Cementitious Composites – Phase 3: Shrinkage Control (PDF), Michigan Department of Transportation
  11. ↑ ACI 544.3R-93: Guide for Specifying, Proportioning, Mixing, Placing, and Finishing Steel Fiber Reinforced Concrete, American Concrete Institute, 1998
  12. ↑ Wang, Y.; Wu, HC.; Li, V. (November 2000). "पुनर्नवीनीकरण फाइबर के साथ कंक्रीट सुदृढीकरण". Journal of Materials in Civil Engineering. 12 (4): 314–319. doi:10.1061/(ASCE)0899-1561(2000)12:4(314).
  13. ↑ Ochia, T.; Okubob, S.; Fukuib, K. (July 2007). "पुनर्नवीनीकरण पीईटी फाइबर का विकास और कंक्रीट-मजबूत फाइबर के रूप में इसका अनुप्रयोग". Cement and Concrete Composites. 29 (6): 448–455. doi:10.1016/j.cemconcomp.2007.02.002.
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