जर आपण असे म्हटले की काँक्रीट हे जगातील सर्वात लोकप्रिय आणि सामान्य बांधकाम साहित्य आहे, तर त्यावर कोणताही वाद होणार नाही. पाण्यानंतर काँक्रीट हा जगातील दुसऱ्या क्रमांकाचा सर्वाधिक वापरला जाणारा पदार्थ आहे.
काँक्रीटची मजबुती आणि इतर गुणधर्म सुधारण्यासाठी विकसित केलेल्या अनेक नवकल्पनांपैकी फायबर प्रबलित काँक्रीट ही एक आहे.
या लेखात आपण फायबर-रीइन्फोर्स्ड काँक्रीट म्हणजे काय, त्याचे विविध प्रकार आणि फायदे याबद्दल जाणून घेणार आहोत, तसेच हे काँक्रीट मिश्रण तुमच्यासाठी योग्य आहे की नाही हे शोधून काढणार आहोत.
काय आहे फायबर प्रबलित काँक्रीट?
फायबर-रीइन्फोर्स्ड काँक्रीट (FRC) हे तंतुमय पदार्थांनी, उदाहरणार्थ लांब स्टील फायबरने, प्रबलित केलेले ताजे काँक्रीट आहे. प्रबलनाची ही पद्धत सामान्य काँक्रीटचे गुणधर्म सुधारते.
फायबर-प्रबलित काँक्रीट बनवण्यासाठी अनेक विविध तंतुमय पदार्थांचा वापर केला जातो. या प्रकारचे प्रबलित काँक्रीट इतके लोकप्रिय झाले आहे की, वापराच्या गरजेनुसार फायबर-प्रबलित काँक्रीटचे विविध प्रकार तयार केले जातात.
फायबर रीइन्फोर्स्ड काँक्रीट कशापासून बनलेले असते?
फायबर-प्रबलित काँक्रीटचे मुख्य घटक खालीलप्रमाणे आहेत:
हायड्रॉलिक सिमेंट
फायबर-प्रबलित काँक्रीटचा मुख्य घटक हायड्रॉलिक सिमेंट आहे, जे पाण्यासोबत अभिक्रिया झाल्यावर चिकट बनते. सामान्यतः, फायबर-प्रबलित काँक्रीटमध्ये हायड्रॉलिक सिमेंट म्हणून पोर्टलँड सिमेंटचा वापर केला जातो.
तंतू
वापरलेल्या तंतुमय पदार्थाच्या प्रकारानुसार लांब तंतू टाकल्याने ताज्या काँक्रीटचे गुणधर्म बदलतात. फायबर-प्रबलित काँक्रीट तयार करण्यासाठी सामान्यतः चार प्रकारचे तंतू वापरले जातात. हे काँक्रीटचे तंतू खालीलप्रमाणे आहेत:
स्टील फायबर
काचेचे तंतू
कृत्रिम तंतू
नैसर्गिक तंतू
एकत्रित
खडीमुळे काँक्रीटला बांधणीची ताकद मिळते आणि त्याचबरोबर लागणाऱ्या सिमेंटचे प्रमाणही कमी होते. वाळू, खडी आणि गोटे हे काही सामान्य खडी प्रकार आहेत.
एफआरसीचा संक्षिप्त इतिहास
एफआरसी (FRC) खूप काळापासून वापरात आहे, परंतु त्यातील काँक्रीटच्या तंतूंमध्ये सुधारणा करण्यात आली आहे. पूर्वीच्या काळी, जेव्हा इमारती दगडांनी बांधल्या जात असत, तेव्हा त्यांना एकत्र बांधून ठेवण्यासाठी मोर्टारचा वापर केला जात असे. या मोर्टारला घोड्याच्या केसांचा वापर करून अधिक मजबुती दिली जात असे.
त्याचप्रमाणे, मातीच्या विटांच्या बांधकामात गवत हे मुख्य मजबुतीकरणाचे साहित्य होते. जेव्हा काँक्रीट सर्वात सामान्य बांधकाम साहित्यांपैकी एक बनले, तेव्हा मजबुतीकरणासाठी ॲस्बेस्टॉसच्या तंतूंचा वापर केला गेला.
मात्र, जसजशी दशके पुढे सरकली, तसतसे लोकांना ॲस्बेस्टॉसच्या आरोग्यविषयक धोक्यांबद्दल आणि त्यामुळे कर्करोग कसा होतो याबद्दल अधिक जाणीव झाली. १९६० च्या दशकात, ॲस्बेस्टॉसऐवजी स्टील आणि काच यांसारख्या इतर तंतूंना लोकप्रियता मिळाली.
काँक्रीटवर तंतूंचा काय परिणाम होतो?
काँक्रीटमध्ये तंतू मिसळल्याने अनेक परिणाम दिसून येतात. या परिणामांचे प्रमाण वापरलेल्या विशिष्ट तंतूंवर अवलंबून असते. भार सहन करण्याच्या क्षमतेतील सुधारणा ही विविध घटकांवर अवलंबून असते, जसे की एकूण आकारमानाच्या तुलनेत प्रबलन तंतूंची संख्या, ज्याला 'आकारमान अंश' (volume fraction) म्हणतात, आणि 'आस्पेक्ट रेशो' (aspect ratio), जो तंतूच्या लांबीला त्याच्या व्यासाने भागून मिळतो.
तंतूंचा मुख्य उद्देश सामान्यतः काँक्रीटची लवचिक शक्ती वाढवून त्यातील तडे कमी करणे हा असतो. काँक्रीटच्या आकुंचनामुळे त्यात तडे पडतात. काँक्रीटचे आकुंचन अनेक कारणांमुळे होऊ शकते, जसे की कोरडेपणामुळे होणारे आकुंचन आणि प्लॅस्टिक आकुंचन.
तसेच, तंतू काँक्रीटची पारगम्यता कमी करतात, ज्यामुळे काँक्रीटच्या बांधकामातून पाणी गळण्याची शक्यता नाहीशी होते.
फायबर रीइन्फोर्स्ड काँक्रीटचे विविध प्रकार कोणते आहेत?
प्रचलित उपयोगांमध्ये फायबर-प्रबलित काँक्रीट कंपोझिटचे विविध प्रकार आहेत. त्यापैकी काही खालीलप्रमाणे आहेत:
स्टील फायबर प्रबलित काँक्रीट
स्टील फायबर प्रबलित काँक्रीट हा एफआरसीच्या सर्वात प्रचलित प्रकारांपैकी एक आहे. काँक्रीटमध्ये प्रबलित स्टील फायबर, अगदी कमी प्रमाणात जरी मिसळले, तरी काँक्रीटच्या गुणधर्मांमध्ये लक्षणीय सुधारणा होते.
स्टील फायबर प्रबलित काँक्रीटचा वापर पूल, मजले, बोगदे, खाणकाम, प्रीकास्ट इत्यादींसारख्या जड काँक्रीटची आवश्यकता असलेल्या कामांमध्ये केला जातो.
काँक्रीटला मजबुती देण्यासाठी अनेक वेगवेगळ्या प्रकारचे स्टील फायबर वापरले जातात, जसे की कोल्ड-ड्रॉन वायर (प्रकार 1), कट शीट स्टील फायबर (प्रकार 2), मेल्ट एक्सट्रॅक्टेड (प्रकार 3), मिल कट (प्रकार 4), आणि मॉडिफाइड कोल्ड ड्रॉन वायर (प्रकार 5).
पॉलीप्रोपिलीन फायबर प्रबलित काँक्रीट (PFRC)
पीएफआरसीमध्ये पॉलीप्रोपिलीन फायबर्स नावाचे कृत्रिम तंतू वापरले जातात, जे एक प्रकारचे थर्मोप्लास्टिक आहेत. काँक्रीटमध्ये पॉलीप्रोपिलीन मिसळण्याचे अनेक वेगवेगळे फायदे आहेत, ज्यांची चर्चा आपण पुढील विभागात करणार आहोत.
पॉलीप्रोपिलीनमध्ये पॉलिथीनसारखी अनेक वैशिष्ट्ये आहेत, जसे की सुधारित कठीण होण्याचे गुणधर्म, लवचिक शक्ती आणि उच्च उष्णता प्रतिरोधकता.
याव्यतिरिक्त, या फायबरमध्ये आम्ल आणि सेंद्रिय द्रावकांसारख्या रसायनांविरुद्ध उच्च प्रतिकारशक्ती असते आणि ते काँक्रीटला तत्सम गुणधर्म प्रदान करते.
ग्लास फायबर प्रबलित काँक्रीट (GFRC)
ग्लास फायबर प्रबलित काँक्रीटच्या मिश्रणात काचेचे अनेक लहान कण असतात. हे कण काँक्रीटला अधिक मजबूत कसे बनवतात?
मोठी काचेची तावदान नाजूक असली तरी, ग्लास फायबरमध्ये खूप उच्च संरचनात्मक ताकद असते. या ताकदीव्यतिरिक्त, हे फायबर एक कमी खर्चाचे अतिरिक्त घटक आहेत, ज्यामुळे स्टील फायबर प्रबलित काँक्रीटसारख्या पर्यायांपेक्षा अंतिम काँक्रीट मिश्रण स्वस्त होते.
प्लास्टिकमध्ये तेच तंतू मिसळल्याने उत्कृष्ट तन्य शक्तीचे गुणधर्म असलेला फायबरग्लास संमिश्र पदार्थ तयार होतो.
पॉलिस्टर फायबर प्रबलित काँक्रीट
फायबर-प्रबलित काँक्रीटसाठी पॉलिस्टर फायबर हे मायक्रोफायबर आणि मॅक्रो फायबर म्हणून उपलब्ध असतात. पॉलिस्टर फायबरमुळे या प्रकारच्या फायबर-प्रबलित काँक्रीटचा तडे जाण्याचा प्रतिकार सुधारतो.
पॉलिस्टर फायबर-प्रबलित काँक्रीटमध्ये अधिक कणखरपणा आणि उच्च संरचनात्मक अखंडता असते. त्याच्या वाढलेल्या टिकाऊपणामुळे, हा काँक्रीटचा प्रकार औद्योगिक फ्लोअरिंग, वेअरहाऊस फ्लोअरिंग, प्रीकास्ट स्ट्रक्चर्स, ओव्हरलेज आणि तत्सम व्यावसायिक उपयोगांसाठी आदर्श ठरतो.
कार्बन फायबर प्रबलित काँक्रीट
तुम्ही कार्बन फायबर स्टीलविषयी कधी ऐकले आहे का? कार्बन फायबर प्रबलित काँक्रीटची संकल्पनाही तशीच आहे.
काँक्रीटमध्ये कार्बन फायबर मिसळणे ही सिमेंट किंवा काच मिसळण्यापेक्षा अधिक गुंतागुंतीची प्रक्रिया असली तरी, परिणामी तयार होणाऱ्या काँक्रीटमध्ये उच्च दृढता आणि मजबुती असते. मात्र, उच्च दृढतेमुळे काँक्रीट अधिक ठिसूळ बनते (कार्बन स्टीलप्रमाणे).
मॅक्रो सिंथेटिक फायबर प्रबलित काँक्रीट
काँक्रीटमध्ये मॅक्रो सिंथेटिक फायबरचा वापर स्टील रिइन्फोर्समेंटला पर्याय म्हणून सुरू झाला. कारण, काँक्रीटमध्ये स्टील रिइन्फोर्समेंटचा वापर खर्चिक ठरू शकतो.
वाढत्या वापरामुळे, मॅक्रो सिंथेटिक फायबर्स हे केवळ एक पर्याय न राहता त्याहून अधिक महत्त्वाचे ठरले. या फायबर्सचे स्वतःचे असे अनेक उपयोग आहेत, विशेषतः जमिनीवर आधारलेल्या संरचनांमध्ये.
सागरी वातावरणासारख्या जास्त आर्द्रता असलेल्या ठिकाणी स्टील रिइन्फोर्समेंटला गंज लागू शकतो आणि ग्लास फायबरला ठिसूळ होण्याचा धोका असतो. मॅक्रो सिंथेटिक फायबर या घटकांना उच्च प्रतिकारशक्ती देतात, त्यामुळे अशा वातावरणात काँक्रीटसाठी ते एक मौल्यवान घटक ठरतात.
नैसर्गिक फायबर प्रबलित काँक्रीट
नैसर्गिक तंतू वनस्पती, प्राणी आणि नैसर्गिक खनिजांपासून मिळतात. एफआरसीच्या इतिहासावरील विभागात आम्ही नमूद केल्याप्रमाणे, प्राचीन काळापासून बांधकाम प्रक्रियेत नैसर्गिक तंतूंचा वापर केला जात आहे.
काँक्रीटचा वापर कुठेही केला तरी, त्यात नैसर्गिक तंतू मुबलक प्रमाणात आढळतात. हे तंतू एफआरसीच्या निर्मितीचा खर्च कमी करण्यासही मदत करतात.
काही नैसर्गिक तंतूंमध्ये कापूस, गवत, लाकूड आणि धान्य यांचा समावेश होतो.
फायबर रीइन्फोर्स्ड काँक्रीट वापरण्याचे फायदे काय आहेत?
काँक्रीटमध्ये विविध प्रकारचे तंतू (फायबर) मिसळल्याने वेगवेगळे फायदे होतात. फायबर-प्रबलित काँक्रीटचे (FRC) वर्गीकरण त्यात मिसळलेल्या तंतूंच्या आधारावर केले जाते. FRC चे विशिष्ट फायदे हे वापरलेल्या FRC च्या प्रकारावर अवलंबून असतील.
सर्वसाधारणपणे, फायबर-प्रबलित काँक्रीटच्या काही सामान्य प्रकारांशी संबंधित फायदे खालीलप्रमाणे आहेत:
ग्लास फायबर रीइन्फोर्समेंट
ग्लास फायबर रिइन्फोर्समेंटमुळे खर्चात लक्षणीय वाढ न करता काँक्रीटची संरचनात्मक ताकद वाढते. ग्लास हा सर्वात स्वस्त फायबर सामग्रीपैकी एक आहे.
या प्रकारच्या मजबुतीकरणाचा उपयोग काँक्रीटच्या संरचनेचे सौंदर्य वाढवण्यासाठी केला जातो. काँक्रीटची रचना सुकल्यानंतर त्यात लहान, विलग तंतू दिसू शकतात.
स्टील बार वापरून केलेल्या पारंपरिक मजबुतीकरणाच्या विपरीत, जिथे तन्य शक्ती केवळ बारच्या दिशेपुरती मर्यादित असते, ही मजबुतीकरण पद्धत सर्व भागांना तन्य शक्ती प्रदान करते.
स्टील फायबर मजबुतीकरण
फायबर प्रबलित काँक्रीटमध्ये स्टील सर्वाधिक संरचनात्मक मजबुती प्रदान करते.
स्टील फायबरच्या समावेशामुळे काँक्रीटला कमी स्टील बार रिइन्फोर्समेंटची आवश्यकता असते.
तंतूंमुळे आघात आणि घर्षणाविरुद्ध अधिक प्रतिकारशक्ती निर्माण होते.
इमारतीची वितळण्यास प्रतिकारशक्ती आणि इतर तापमान वैशिष्ट्ये सुधारली.
भेगांची रुंदी कमी करून तडे जाण्याचा धोका कमी करते.
पॉलीप्रोपिलीन तंतू आणि नायलॉन काँक्रीट मजबुतीकरण
एकसंधता गुणधर्म वाढवून काँक्रीटला लांब अंतरावर पंप करण्याची क्षमता प्रदान करते.
तापमानाची वैशिष्ट्ये सुधारतात (उदा., वितळण्यास प्रतिकार).
काँक्रीटची तन्यता वाढवते आणि त्याचा ठिसूळपणा कमी करते.
आग लागल्यास, पॉलीप्रॉपिलीन तंतू आणि नायलॉन तंतू असलेल्या काँक्रीटच्या संरचना स्फोटक स्फोटनास प्रतिरोधक असतात.
यामुळे उच्च आघात प्रतिरोध आणि घर्षण प्रतिरोध मिळतो.
फायबर प्रबलित काँक्रीटचे उपयोग कोणते आहेत?
वापरल्या जाणाऱ्या एफआरसीचा प्रकार विशिष्ट बांधकाम प्रकल्पानुसार बदलू शकतो. सर्वसाधारणपणे, बहुतेक स्थापत्य अभियांत्रिकी प्रकल्पांमध्ये एफआरसीचा वापर केला जातो. उदाहरणार्थ::
भिंती
फ्लोअरिंग
धरणे
धावपट्टी
रस्ते
काँक्रीट पाईप
पूल
गोदामाचे मजले
मॅनहोल
बोगदे
पदपथ
फायबर रीइन्फोर्स्ड काँक्रीट कसे मिळवावे?
तुम्हाला आतापर्यंत माहीत झालेच असेल की, फायबर-प्रबलित काँक्रीट हे केवळ एकच उत्पादन नाही. वेगवेगळ्या प्रबलन तंत्रांमुळे विशिष्ट सुधारित गुणधर्म प्राप्त होणारे विविध प्रकारचे काँक्रीट आहेत.
काँक्रीटच्या संरचनेची मजबुती अनेक पटींनी वाढवणारे उच्च-शक्तीचे स्टील फायबर्स उपलब्ध आहेत. तसेच, काच आणि कृत्रिम तंतुमय पदार्थ कमी खर्चात मध्यम ताकद देतात.
डॅनियल आर्किन यांच्याद्वारे
पोस्ट करण्याची वेळ: ०७-एप्रिल-२०२३