শর্ট-কাট ব্যাসল্ট ফাইবার-রিইনফোর্সড কংক্রিটের কর্মক্ষমতা অপ্টিমাইজেশন এবং প্রকৌশল প্রয়োগ গবেষণা

সাম্প্রতিক বছরগুলিতে,চীনের মহাসড়ক প্রকৌশল নির্মাণ দ্রুত বিকশিত হয়েছে, এবং কংক্রিট কাঠামো প্রযুক্তি উল্লেখযোগ্য অগ্রগতি অর্জন করেছে, অসংখ্য উন্নত ও পরিপক্ক প্রযুক্তিগত সাফল্য সঞ্চয় করা। অবকাঠামো নির্মাণের ক্ষেত্রে কংক্রিট কাঠামোর নকশা ব্যাপকভাবে প্রয়োগ করা হয়েছে, এর গুরুত্ব প্রদর্শন করা হচ্ছে। তবে, এই অর্জনগুলোর পাশাপাশি, সমস্যাটি কংক্রিটে ফাটল ক্রমশ বিশিষ্ট হয়ে উঠছে। ফাটলের উপস্থিতি কংক্রিটের কার্যকারিতাকে ব্যাহত করে। উল্লেখযোগ্যভাবে এর হ্রাস প্রসার্য শক্তি, যা কংক্রিটের ভঙ্গুর ব্যর্থতার প্রধান কারণ। সংক্ষিপ্ত ব্যাসল্ট ফাইবার, একটি নতুন ফাইবার উপাদান হিসাবে, এর অনন্য যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যের কারণে এটি একটি চমৎকার কংক্রিট শক্তিবর্ধক উপাদান হয়ে উঠেছে, ভালো স্থিতিশীলতা, এবং উচ্চ ব্যয়-কার্যকারিতা।এই নিবন্ধে শর্ট-কাটের বৈশিষ্ট্যগুলোর উপর আলোকপাত করা হবে। ব্যাসল্ট ফাইবার এবং কংক্রিট রিইনফোর্সমেন্ট ও শক্তিশালীকরণে এর ব্যবহারিক প্রয়োগ অন্বেষণ করা।

২. সংক্ষিপ্ত-কাটা ব্যাসল্ট তন্তুর বৈশিষ্ট্য

২.১ সংজ্ঞা

ব্যাসল্ট ফাইবার এটি একটি অজৈব খনিজ তন্তু যা অবিচ্ছিন্ন ব্যাসল্ট তন্তুকে সাধারণত এর চেয়ে কম দৈর্ঘ্যে কেটে প্রক্রিয়াজাত করা হয়। $\mathrm{৫০}\text{মিমি}$. এটি কংক্রিটের মধ্যে সুষমভাবে ছড়িয়ে দেওয়া যেতে পারে। এর আবেদন অনুসারে, এটিকে প্রধানত শ্রেণীবদ্ধ করা যেতে পারে: কংক্রিটের জন্য ফাটল-রোধী ফাইবার ($\text{বিএফ}$), কংক্রিটের জন্য শক্ত ও মজবুত করার ফাইবার ($\text{বিজেড}$), এবং মর্টারের জন্য ফাটল-রোধী ফাইবার ($\text{বিএসএফ}$), অন্যদের মধ্যে।

২.২ এর কর্মক্ষমতা শর্ট-কাট ব্যাসল্ট ফাইবার

সংক্ষিপ্ত পথ ব্যাসল্ট ফাইবার চমৎকার বৈশিষ্ট্য ধারণ করে উচ্চ শক্তি এবং উচ্চ মডুলাস. এর প্রসার্য শক্তি পৌঁছাতে পারে $\mathrm{১০৫০}\text{-}\mathrm{১২৫০}\text{এমপিএ}$, এবং এর স্থিতিস্থাপক মডুলাস এর চেয়ে কম নয় $\mathrm{৩৪}\text{জিপিএ}$. এর উচ্চ-তাপমাত্রা প্রতিরোধ অসাধারণ, এর ফলে এটি তাপমাত্রার একটি বিস্তৃত পরিসরের মধ্যে অবিচ্ছিন্নভাবে কাজ করতে পারে। −২৬৯∘সি থেকে ৬৫0∘সি. এটি উচ্চ প্রদর্শন করে ক্ষয় প্রতিরোধ এবং রাসায়নিক স্থিতিশীলতা অ্যাসিডের মতো ক্ষয়কারী মাধ্যমে, ক্ষার, এবং লবণ। বিশেষ করে সম্পৃক্ত ক্ষারীয় দ্রবণ এবং সিমেন্টের মতো ক্ষারীয় মাধ্যমে, এর একক-ফিলামেন্ট ফ্র্যাকচার শক্তি ধরে রাখার হার এর চেয়ে বেশি $৭৫\%$, ক্ষারীয় ক্ষয়ের বিরুদ্ধে চমৎকার প্রতিরোধ ক্ষমতা প্রদর্শন করে। সংক্ষিপ্ত ব্যাসল্ট ফাইবার আছে ভালো সামঞ্জস্য অজৈব বাইন্ডার সহ, আর্দ্রতা শোষণের হার কম $১\%$, এবং এর জলশোষণ ক্ষমতা সময়ের সাথে পরিবর্তিত হয় না। এটি এর ভালো উপাদানগত স্থিতিশীলতা প্রমাণ করে, দীর্ঘ জীবনকাল, এবং ব্যবহারের সময় পরিবেশগত সামঞ্জস্য। তদুপরি, এই তন্তুর তাপ নিরোধকের মতো চমৎকার বৈশিষ্ট্যও রয়েছে, উচ্চ-তাপমাত্রা পরিস্রাবণ, বিকিরণ প্রতিরোধ, এবং তরঙ্গ প্রেরণ ক্ষমতা। এর কর্মক্ষমতা সূচকগুলো সারণি ১-এ দেখানো হয়েছে।

৩. কংক্রিটে শর্ট-কাট ব্যাসল্ট ফাইবারের প্রয়োগ বিশ্লেষণ

শর্ট-কাট ব্যাসল্ট ফাইবার রিইনফোর্সড কংক্রিট এর মধ্যে যথাযথ পদ্ধতিতে কংক্রিটের মধ্যে নির্দিষ্ট পরিমাণ অবিচ্ছিন্ন বা বিচ্ছিন্ন শর্ট-কাট ব্যাসল্ট ফাইবার অন্তর্ভুক্ত করা হয়। কংক্রিটের সংকোচন শক্তির মূল সুবিধা বজায় রেখে, এই পদ্ধতি এর উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নতি করতে পারে কঠোরতা এবং প্রসার্য শক্তি, এর ফলে কংক্রিট কার্যকরভাবে শক্তিশালী হয় এবং প্রকৌশল কাঠামোর কার্যকাল বৃদ্ধি পায়।

এছাড়াও ব্যাসল্ট ফাইবার, কার্বন ফাইবার, কাচ তন্তু, অ্যারামিড ফাইবার, এবং অন্যান্যগুলোও কংক্রিটে শক্তিবর্ধক উপাদান হিসেবে ব্যবহৃত হয়েছে। তবে, দীর্ঘমেয়াদী অভিজ্ঞতা থেকে দেখা যায় যে, কংক্রিটে প্রয়োগ করা হলে এই উপাদানগুলো কিছু নির্দিষ্ট সমস্যা তৈরি করে। যার ফলে উচ্চ কর্মক্ষমতা সম্পন্ন কংক্রিটের বাজারের চাহিদা মেটানো কঠিন হয়ে পড়ছে। সংক্ষিপ্ত ব্যাসল্ট ফাইবারের আবির্ভাব উপকরণ ও পদ্ধতির এই শূন্যস্থান পূরণ করে। কংক্রিট শক্তিশালীকরণ ও রিইনফোর্সমেন্ট প্রযুক্তির উন্নয়নে ব্যাপকভাবে সহায়তা করছে। কংক্রিটকে শক্তিশালী ও মজবুত করার ক্ষেত্রে এর ভূমিকা প্রধানত নিম্নলিখিত দিকগুলিতে প্রতিফলিত হয়:

1. কার্যকরী ফাটল প্রতিরোধ: এর পরিমাণ এবং পৃষ্ঠতলের ক্ষেত্রফলের সুবিধার কারণে, সংক্ষিপ্ত ব্যাসল্ট ফাইবার কার্যকরভাবে ক্ষুদ্র ফাটল দমন করতে পারে, তাদের সংযোগ ও সম্প্রসারণ রোধ করা। এদিকে, এটি অন্যান্য কৃত্রিম তন্তুর অসুবিধাগুলো দূর করে, যেমন কম ঘনত্ব, কম প্রসার্য শক্তি, এবং কম স্থিতিস্থাপক মডুলাস। ফাটল বিস্তারের সময় এটিকে সহজে আলাদা করা যায় না, যা ক্ষুদ্র ফাটলের বিকাশকে উল্লেখযোগ্যভাবে বাধা দিতে পারে এবং নতুন ফাটলের সৃষ্টিকে বিলম্বিত করতে পারে, কংক্রিটের ভেদ্যতা এবং জমাট-গলে যাওয়ার প্রতিরোধ ক্ষমতা উন্নত করতে ইতিবাচক প্রভাব ফেলে।

2. উচ্চ মডুলাসের সাথে নির্মাণ সুবিধার সমন্বয়: শর্ট-কাট ব্যাসল্ট ফাইবার কেবল স্টিল ফাইবারের উচ্চ মডুলাস এবং উচ্চ একক-ফিলামেন্ট প্রসার্য শক্তির মতো সুবিধাই কাজে লাগিয়ে ফাটল প্রসারণকে বাধা দেয় না, তবে এটি স্টিল ফাইবারের অসুবিধাগুলোও কার্যকরভাবে দূর করে, যেমন মেশানোর সময় সহজে দলা পাকিয়ে যাওয়া এবং পাম্পিং ও নির্মাণকাজে অসুবিধা।

3. উত্তম বিচ্ছুরণযোগ্যতা এবং সামঞ্জস্যতা: একটি সিলিকেট-ভিত্তিক অজৈব ফাইবার হিসাবে, সংক্ষিপ্ত ব্যাসল্ট তন্তুর সিমেন্টজাতীয় পদার্থের সাথে স্বাভাবিক সামঞ্জস্য রয়েছে। এর ঘনত্ব (আনুমানিক) ২.৬৩-২.৮০গ্রাম/সেমি৩সিমেন্ট কংক্রিট ও মর্টারের কাছাকাছি, ফলে ভালো কার্যক্ষমতা পাওয়া যায়। একবার যোগ করা হলে, এটি কংক্রিটের কাঠামো জুড়ে সুষমভাবে ছড়িয়ে পড়তে পারে।

4. চমৎকার স্থায়িত্ব: পৃষ্ঠতল-সংশোধিত সংক্ষিপ্ত ব্যাসল্ট তন্তু 'নিষ্ক্রিয় তন্তু' বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন করে, উচ্চ তাপমাত্রার বিরুদ্ধে অসামান্য প্রতিরোধ ক্ষমতা প্রদর্শন করে, ক্ষয়, এবং প্রভাব। এটি উচ্চ-তাপমাত্রা এবং অত্যন্ত ক্ষয়কারী পরিবেশেও স্থিতিশীলতা বজায় রাখে। এবং এটি সিমেন্ট ম্যাট্রিক্সের বিকৃতি প্রতিরোধ ক্ষমতা বাড়াতে পারে। অতএব, এটি কংক্রিট মিশ্রণের কঠোর পরিবেশের সাথে খাপ খাইয়ে নিতে পারে, ঢালা, সেটিং, এবং পরিষেবা পর্যায়, উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নতি করা স্থায়িত্ব কংক্রিটের।

সংক্ষেপে, সংক্ষিপ্ত ব্যাসল্ট ফাইবার কংক্রিটের অভিঘাত প্রতিরোধ ক্ষমতা কার্যকরভাবে উন্নত করতে পারে, এর ভঙ্গুরতা কমানো, এবং এর যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলোকে ব্যাপকভাবে উন্নত করে। বিশেষ করে, এটি কংক্রিটের কাঠামোতে ফাটল রোধ করতে কাজ করে, চুইয়ে পড়া রোধ করুন, স্থায়িত্ব বৃদ্ধি করুন, অভিঘাত এবং প্রসার্য ক্ষমতা উন্নত করা, এবং পৃষ্ঠতলের গুণমান উন্নত করতে সাহায্য করে।

৪. শর্ট-কাট ব্যাসল্ট ফাইবার কংক্রিট নির্মাণের পদ্ধতি ও সতর্কতা

৪.১ নির্মাণ তাপমাত্রা

শর্ট-কাট ব্যাসল্ট ফাইবার কংক্রিট নির্মাণ করার জন্য তাপমাত্রা হওয়া উচিত −৫∘সি এবং ২৫∘সি. অতিরিক্ত বেশি বা অতিরিক্ত কম তাপমাত্রার কারণে মিশ্রণের অসমতা দেখা দিতে পারে।

৪.২ নির্মাণ গুণমান নিয়ন্ত্রণ

শর্ট-কাট ব্যাসল্ট ফাইবার কংক্রিট নির্মাণের গুণমান নিয়ন্ত্রণে কাঁচামাল পরিদর্শনের উপর মনোযোগ দেওয়া উচিত, পরিমাপের নির্ভুলতা, এবং মিশ্রণ পদ্ধতির গুণমান।

৪.২.১ মিশ্রণের অনুপাতের নকশা

প্রকৃত নির্মাণে, প্রকল্পের প্রয়োজনীয়তার উপর ভিত্তি করে একটি যুক্তিসঙ্গত পরিসরের মধ্যে বিভিন্ন সংক্ষিপ্ত ব্যাসল্ট ফাইবারের মাত্রা নির্বাচন করা উচিত। যেহেতু শর্ট-কাট ব্যাসল্ট ফাইবার নিজে কংক্রিটের অন্যান্য উপাদান বা মিশ্রণের সাথে রাসায়নিকভাবে প্রতিক্রিয়া করে না, এর মাত্রা সাধারণত কংক্রিট মিশ্রণের মূল অনুপাতের নকশার নীতিগুলিকে পরিবর্তন করে না। নির্মাণ চলাকালীন, নির্মাণ মিশ্রণের অনুপাত এবং একক মিশ্রণের ব্যাচ পরিমাণ অনুযায়ী সকল উপকরণের গুণমান কঠোরভাবে নির্ধারণ করতে হবে। সারণি ২-এ ব্যাসল্ট ফাইবার রিইনফোর্সড কংক্রিটের সর্বোত্তম মিশ্রণ অনুপাতের একটি উদাহরণ দেওয়া হয়েছে।

পরীক্ষায় দেখা গেছে যে, ফাইবারের মাত্রা বেশি হলেই যে ফাটল প্রতিরোধ ক্ষমতা বাড়বে, এমনটা নয়। যখন মাত্রা অতিক্রম করে না ১.২কেজি/মি৩, ফাইবারের পরিমাণ বাড়ার সাথে সাথে কংক্রিটের সংকোচন শক্তি প্রথমে বৃদ্ধি পেয়ে পরবর্তীতে হ্রাস পায় (এবং একটি সর্বোচ্চ মানে পৌঁছায়)।

৪.২.২ খাদ্য প্রদানের ক্রম এবং পদ্ধতি

মিশ্রণ প্রক্রিয়ার সময়, সংক্ষিপ্ত ব্যাসল্ট ফাইবার বালি এবং পাথরের মতো সমষ্টিগত উপাদানের সাথে একই সময়ে যোগ করা উচিত। বালি এবং পাথর বসানোর সময় সেগুলোর উপর ফাইবারটি সমানভাবে ছড়িয়ে দেওয়ার পরামর্শ দেওয়া হয়। এবং তারপর ভেজা মিশ্রণের জন্য পানি যোগ করুন।

ফাইবার যোগ করার পদ্ধতিগুলোকে হস্তচালিত এবং স্বয়ংক্রিয় সরবরাহ—এই দুই ভাগে ভাগ করা যায়:

• হাতে করে খাওয়ানো: মিক্সারে গরম অ্যাগ্রিগেট রাখার পর ওজন করা ব্যাসল্ট ফাইবার হাতে করে যোগ করা হয়। এই পদ্ধতিতে প্রচুর শ্রমের প্রয়োজন হয়, তুলনামূলকভাবে কম মিশ্রণের সমরূপতা, এবং ফাইবারের সুষম বিস্তার নিশ্চিত করার জন্য মিশ্রণের সময় যথাযথভাবে বাড়ানোর প্রয়োজন হয়।

• স্বয়ংক্রিয় খাওয়ানো: একটি স্বয়ংক্রিয় ব্যাসল্ট ফাইবার ডোজিং মেশিন মিক্সারের গরম অ্যাগ্রিগেটের সাথে স্বয়ংক্রিয়ভাবে পরিমাপ এবং একযোগে যোগ করার জন্য ব্যবহৃত হয়। ফাইবার ডোজিং মেশিনটিতে সাধারণত স্বয়ংক্রিয় মিটারিং ব্যবস্থা থাকে, প্রাক-বিচ্ছুরণ, এবং বায়ুচালিত পরিবহন ব্যবস্থা, সুবিধাজনক হওয়ার সুবিধা প্রদান করে, দ্রুত, এবং নির্ভুল যোগ। নির্মাণ পরিস্থিতির উপর ভিত্তি করে উপযুক্ত পদ্ধতিটি নির্বাচন করা উচিত।

৪.২.৩ স্ল্যাম্প সমন্বয়

ফাইবার যোগ করার ফলে কংক্রিট মিশ্রণের সান্দ্রতা সামান্য বৃদ্ধি পায়। যা মন্দাকে প্রভাবিত করে। যদি স্ল্যাম্প নির্মাণ প্রয়োজনীয়তা পূরণ না করে, সমন্বয়ের জন্য অগ্রাধিকার ভিত্তিতে একটি প্লাস্টিসাইজার বা জল-হ্রাসকারী পদার্থ ব্যবহার করা উচিত। পানির পরিমাণ বাড়িয়ে সমস্যাটির সমাধান করা উচিত নয়।

৪.২.৪ গঠন এবং জমাট বাঁধা

ছোট করে কাটা ব্যাসল্ট ফাইবার মিশ্রিত কংক্রিট তৈরির জন্য কোনো বিশেষ প্রয়োজনীয়তা নেই, তবে পর্যাপ্ত কম্পন ও দৃঢ়ীকরণ নিশ্চিত করতে হবে। এর জমাট বাঁধার নিয়মাবলী সাধারণ কংক্রিটের মতোই।

শর্ট-কাট ব্যাসল্ট ফাইবার কংক্রিটের একটি সংক্ষিপ্ত প্রয়োগ।

জিং-ঝু এক্সপ্রেসওয়ে (আনিয়াং থেকে শিনশিয়াং অংশ) একটি জাতীয় প্রধান মহাসড়ক এবং হেনান প্রদেশের এক্সপ্রেসওয়ে নেটওয়ার্কের একটি গুরুত্বপূর্ণ অংশ। এই অংশে বাঁধের উচ্চ ভরাট এবং নিম্নস্তরের মাটির নিম্নমানের কারণে, খোলার পরপরই সাবগ্রেডের অসম অবনমন এবং অন্যান্য ত্রুটি দেখা দেয়। সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, যানবাহনের সংখ্যা বৃদ্ধি এবং অতিরিক্ত মাল বোঝাই যানবাহনের সংখ্যা বাড়ার সাথে সাথে, ফুটপাতটি বারবার অনুদৈর্ঘ্য ও অনুপ্রস্থ ফাটলের মতো বিভিন্ন ত্রুটিতে ভুগেছে, গর্ত, বসতি, গ্রিড ক্র্যাকিং, এবং কুমিরের মতো ফাটানো। এটি শুধু গাড়ি চালানোর নিরাপত্তাকেই গুরুতরভাবে বিপন্ন করে না, বরং দৈনন্দিন রক্ষণাবেক্ষণের ক্ষেত্রেও ব্যাপক অসুবিধা সৃষ্টি করে। তদুপরি, মূল চার-লেনের নকশাটি দীর্ঘদিন ধরে পরিবহনের চাহিদা মেটাতে ব্যর্থ হয়েছে, সম্প্রসারণ ও পুনর্গঠনের প্রয়োজনীয়তা।

শর্ট-কাট ব্যাসল্ট ফাইবার কংক্রিট এই প্রকল্পের সাবগ্রেড ফিলিং-এ এটি প্রয়োগ করা হয়েছিল। পরীক্ষায় দেখা গেছে যে এর প্রসার্য শক্তি বহুগুণে বৃদ্ধি পেয়েছে। $৩০\%$, এর ক্লান্তি প্রতিরোধ ক্ষমতা উন্নত হয়েছে $৩০\%$, এবং এর খাঁজ প্রতিরোধ ক্ষমতা বৃদ্ধি পেয়েছে $৩০০\%$. এটি অনুদৈর্ঘ্য ফাটল প্রতিরোধে উল্লেখযোগ্য কার্যকারিতা দেখিয়েছে, ফাটল প্রসারণ রোধ করা, এবং রাস্তার স্থায়িত্বকাল বৃদ্ধি করা।

এর অনন্য যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য সহ, চমৎকার স্থিতিশীলতা, এবং উচ্চ ব্যয়-কার্যকারিতা, সংক্ষিপ্ত ব্যাসল্ট ফাইবার একটি কার্যকর কংক্রিট শক্তিবর্ধক উপাদান হিসেবে পরিণত হয়েছে। শর্ট-কাট ব্যাসল্ট ফাইবার কংক্রিটের প্রয়োগের সম্ভাবনা অত্যন্ত ব্যাপক। প্রকৌশলগত কর্মক্ষমতা বৃদ্ধি এবং পরিষেবা জীবন দীর্ঘায়িত করার ক্ষেত্রে এর উল্লেখযোগ্য সুবিধাগুলো ভালো অর্থনৈতিক ও সামাজিক সুফল বয়ে আনবে বলে আশা করা যায়। ভবিষ্যতে এটিকে পুর প্রকৌশল ক্ষেত্রে একটি গুরুত্বপূর্ণ নির্মাণ সামগ্রী হিসেবে প্রতিষ্ঠা করা।