जॉइंट फिलर में सिकुड़न दरारों को रोकने में आरडीपी कैसे मदद करता है

सीमेंट-आधारित जॉइंट फिलर में सिकुड़न दरारों की समझ

कंक्रीट और मोर्टार में सिकुड़न दरारों के क्या कारण हैं?

जब सीमेंट आधारित सामग्री हाइड्रेशन प्रक्रिया के दौरान और सूखते समय 15 से 20 प्रतिशत तक सिकुड़ जाती हैं, तो सिकुड़ने के कारण दरारें बनने लगती हैं। नेशनल रेडी मिक्स्ड कंक्रीट एसोसिएशन द्वारा 2023 में प्रकाशित अनुसंधान कुछ काफी चिंताजनक बात की ओर इशारा करता है: जोड़ भराव सामग्री की लगभग तीन-चौथाई प्रारंभिक विफलता की समस्याएं वास्तव में अनियंत्रित सूखने के कारण सिकुड़ने की इसी समस्या पर निर्भर करती हैं। इस समस्या के लिए कई कारक जिम्मेदार हैं। सबसे पहले, पतले जोड़ों का उनकी मात्रा की तुलना में सतही क्षेत्र अधिक होता है, इसलिए नमी बहुत तेजी से गायब हो जाती है। फिर पानी की मात्रा का कारक है। 0.45 से अधिक भाग पानी वाले मिश्रण सख्त होने के दौरान आंतरिक तनाव पैदा करते हैं। और हमें समुचित एग्रीगेट ग्रेडेशन के बारे में भी भूलना नहीं चाहिए। जब एग्रीगेट ठीक से मेल नहीं खाते हैं, तो पेस्ट का सिकुड़न ठीक तरह से संतुलित मिश्रणों की तुलना में 30 से 40 प्रतिशत तक बढ़ जाता है।

सूखने के कारण सिकुड़न में नमी के नुकसान और तापमान में उतार-चढ़ाव की भूमिका

पहले 72 घंटों के दौरान, जो महत्वपूर्ण उम्र बढ़ने की अवधि है, 0.5 किग्रा/मी²/घंटा से अधिक वाष्पीकरण दर दरार के जोखिम को चार गुना बढ़ा देती है। 24 घंटे के भीतर 15°C से अधिक तापमान में उतार-चढ़ाव अंतराल तापीय प्रसार के कारण सिकुड़ने के तनाव को बढ़ा देता है: सतह की परतें प्रति 10°C तापमान गिरावट पर 0.01% सिकुड़ती हैं, जबकि गहरे भाग गर्म बने रहते हैं, जिससे अपरूपण विफलता के तल बनते हैं जो दरारों की शुरुआत करते हैं।

अनुचित मिश्रण अनुपात और उम्र बढ़ने के कारण होने वाली सामान्य विफलताएँ

अमेरिकन कंक्रीट इंस्टीट्यूट (2022) के अनुसार, सिकुड़न से संबंधित 62% जोड़ों की विफलता में शामिल है:

7-दिन की संपीड़न शक्ति विकसित होने से पहले अत्यधिक भार डालना आरंभिक दरारों की 38% घटनाओं के लिए उत्तरदायी है।

जोड़ प्रणालियों में सिकुड़न दरारों के आरंभिक लक्षणों की पहचान करना

पहले 28 दिनों के भीतर इन संकेतकों की निगरानी करें:

1. नियंत्रण जोड़ों से फैलने वाली बाल के समान दरारें (0.1–0.3 मिमी चौड़ाई)
2. असमान नमी वितरण का संकेत देने वाला भिन्न सतह रंग
3. डिजाइन विनिर्देशों से अधिक फैले जोड़ अंतराल (>125% प्रारंभिक चौड़ाई)
4. स्लैब किनारों पर स्थानीय मोड़ (>1 मीटर में 3 मिमी ऊंचाई परिवर्तन)

आरंभिक पहचान से लागत प्रभावी इपॉक्सी इंजेक्शन मरम्मत की अनुमति मिलती है, जिससे 89% मामलों में पूर्ण जोड़ प्रतिस्थापन से बचा जा सकता है (कंक्रीट रिपेयर इंस्टीट्यूट, 2021)।

सूखने के कारण होने वाली सिकुड़न को कम करने में आरडीपी के पीछे का विज्ञान

पॉलिमर डिस्पर्सन मैट्रिक्स संरचना को कैसे बदलते हैं

जब सीमेंट आधारित जॉइंट फिलर में मिलाया जाता है, तो रीडिस्पर्सिबल पॉलिमर पाउडर कठोर हुए पदार्थ की संरचना के अंदर लचीली पॉलिमर फिल्में बनाता है। वास्तव में ये फिल्में उन सूक्ष्म दरारों को जोड़ देती हैं जो ठीक होने के दौरान सिकुड़ने पर बनती हैं, और तनाव को पूरे पॉलिमर और सीमेंट मिश्रण में फैला देती हैं, बजाय इसके कि दबाव को विशिष्ट स्थानों पर एकत्र होने दें। प्रयोगशाला में किए गए परीक्षणों से पता चलता है कि आरडीपी के साथ संशोधित मोर्टार सामान्य मिश्रणों की तुलना में लगभग 30 प्रतिशत अधिक तनाव सहन कर सकते हैं। इसका अर्थ है कि इस सामग्री से बने जोड़ बिना टूटे काफी गति सहन कर सकते हैं, जिससे इन स्थापनाओं के मरम्मत की आवश्यकता आने से पहले की अवधि में बड़ा अंतर आता है।

आरडीपी का छिद्र संरचना और जल धारण पर प्रभाव

मरकरी इंट्रूजन पोरोसिमेट्री का उपयोग करके किए गए परीक्षणों में दिखाया गया है कि ये पॉलिमर फिल्में केशिका छिद्रों को लगभग 45% तक कम कर देती हैं। इसका व्यावहारिक अर्थ क्या है? जब छिद्र कम होते हैं, तो सख्त होने की प्रक्रिया के दौरान नमी इतनी तेज़ी से बाहर नहीं निकलती। इसका अर्थ है कि मिश्रण लंबे समय तक गीला रह सकता है, जिससे हम जिसे महत्वपूर्ण सख्त होने की अवधि कहते हैं, वह सामान्य मौसम की स्थिति में लगभग तीन दिनों से बढ़कर लगभग पाँच पूरे दिनों तक फैल जाती है। अतिरिक्त समय से पानी सीमेंट के कणों के साथ बेहतर ढंग से मिल सकता है, जिससे कैल्शियम सिलिकेट हाइड्रेट जेल का एक घना आधार बनता है। अंतरराष्ट्रीय सीमेंट समीक्षा में पिछले साल प्रकाशित शोध के अनुसार, इससे सूखने के कारण होने वाले सिकुड़न में महत्वपूर्ण कमी आती है, जो 22% से 28% के बीच होती है।

ASTM परीक्षण के तहत RDP-संशोधित मोर्टार में दरारों में कमी

एसटीएम सी157/सी157एम सिकुड़न परीक्षण से पता चलता है कि 90-दिवसीय सुखाने के चक्र के बाद आरडीपी-सुदृढ़ित मोर्टार में दरारों की चौड़ाई 60–80% कम होती है। चक्रीय तापमान परिवर्तन (−5°C से 40°C) के तहत क्षेत्र परीक्षणों में आरडीपी की संधि अखंडता को 500 से अधिक तापीय चक्रों तक बनाए रखने की क्षमता दिखाई गई है—जो केवल सिकुड़न कम करने वाले मिश्रणों की तुलना में तीन गुना सुधार है।

अधिकतम सिकुड़न कमी के लिए आरडीपी खुराक का अनुकूलन

अधिकांश जोड़ भराव में 2.5–3.5% आरडीपी, सीमेंट भार के अनुसार, आमतौर पर इष्टतम सिकुड़न नियंत्रण प्रदान करता है, हालांकि उजागर परिस्थितियों के अनुसार समायोजन की आवश्यकता होती है:

• फ्रीज-थॉ ज़ोन : वायु-उत्प्रेरक एजेंट्स के साथ 3% आरडीपी
• उच्च-यातायात वाले जोड़ : सुधारित कार्यक्षमता धारण के लिए सेल्यूलोज ईथर के साथ संयुक्त 4% आरडीपी

आरडीपी की 5% से अधिक मात्रा कंक्रीट की संपीड़न शक्ति को 12–15% तक कम कर सकती है, जिससे लचीलेपन और संरचनात्मक प्रदर्शन के बीच सावधानीपूर्वक संतुलन बनाए रखना आवश्यक हो जाता है।

आरडीपी बनाम सिकुड़न कम करने वाले मिश्रण (एसआरए): प्रभावशीलता और सीमाएं

सिकुड़न नियंत्रण में एसआरए की प्रभावशीलता

सिकुड़न कम करने वाले मिश्रण (एसआरए) सीमेंट युक्त मिश्रणों में जल सतह तनाव को कम करके सूखने के कारण होने वाली सिकुड़न को कम करते हैं, जिससे केशिका तनाव में कमी आती है। हाल के परीक्षणों से पता चला है कि उच्च-प्रदर्शन वाले कंक्रीट में एसआरए अबाधित सिकुड़न विकृति में 25% और बाधित सिकुड़न बलों में 50% तक की कमी कर सकते हैं। हालाँकि, इनकी प्रभावशीलता पर्यावरणीय स्थितियों और मिश्रण की अनुकूलता पर अत्यधिक निर्भर करती है।

जॉइंट फिलर अनुप्रयोगों में एसआरए की सीमाएँ

जबकि एसआरए कुछ लाभ अवश्य प्रदान करते हैं, वे जोड़ भराव सामग्री की महत्वपूर्ण विशेषताओं में हस्तक्षेप करने के प्रवृत्त होते हैं। लगभग 3.7 लीटर प्रति घन मीटर की मानक दर पर इन संयोजकों के उपयोग से 28 दिन की संपीड़न शक्ति लगभग 10 प्रतिशत तक कम हो सकती है। इसके अतिरिक्त, यदि जल अपचायकों के साथ संयोजित किया जाए, तो समापन समय लगभग 45 मिनट तक पीछे धकेल दिया जाता है। ऐसे जोड़ों के लिए जिन पर वाहनों के निरंतर आवागमन या बार-बार तापमान परिवर्तन होते हैं, एसआरए वास्तव में सामग्री को अधिक भंगुर बना देते हैं। इस बढ़ी हुई भंगुरता का अर्थ है कि जहाँ जोड़ गति और लचीलापन दिखाते हैं, वहीं अपेक्षा से पहले ही दरारें दिखाई देने लगती हैं।

आरडीपी उत्कृष्ट संसक्ति और दरार प्रतिरोध क्यों प्रदान करता है

पुनः वितरण योग्य बहुलक पाउडर (RDP) SRAs के मुकाबले अलग तरीके से काम करता है जो केवल एक विधि पर निर्भर करते हैं। मोर्टार प्रणालियों में मिलाने पर, RDP वास्तव में एक साथ तीन चीजें करता है: लचीला बहुलक नेटवर्क बनाता है, छिद्रों द्वारा सामग्री के अंदर नमी धारण करने की क्षमता में सुधार करता है, और मिश्रण के विभिन्न घटकों के बीच बंधन को मजबूत करता है। चूंकि ये प्रभाव एक साथ कई स्तरों पर काम करते हैं, RDP के साथ बने जोड़ भराव सामग्री दरारें आने से पहले SRAs के साथ इलाज किए गए उनकी तुलना में लगभग दोगुने तापमान परिवर्तन का सामना कर सकते हैं। वास्तविक दुनिया के परीक्षणों में पाया गया है कि जब ठेकेदार अपने मोर्टार मिश्रण में भार के अनुसार 6 से 8 प्रतिशत RDP मिलाते हैं, तो सामान्य परिस्थितियों में एक पूर्ण वर्ष की सेवा के बाद राजमार्ग विस्तार जोड़ों में लगभग 60 प्रतिशत कम दरारें दिखाई देती हैं।

RDP के साथ कम-सिकुड़न वाले जोड़ भराव सामग्री का डिजाइन: सर्वोत्तम प्रथाएं

मिश्रण निर्माण में कार्यक्षमता और सिकुड़न का संतुलन

विभिन्न अवस्थाओं के अनुसार अनुशंसित RDP मात्रा

क्षेत्र डेटा दर्शाता है कि ACI 548.3R-21 दिशानिर्देशों के अनुसार उचित उपचार के साथ इन सीमाओं का उपयोग करने से श्रिंखला से संबंधित विफलताओं में 85% की रोकथाम होती है।

आरडीपी-संवर्धित जोड़ फ़िलर का सफल क्षेत्र अनुप्रयोग

ऐतिहासिक ईंटों की संरचनाओं के हाल के पुनर्स्थापन से RDP की प्रभावशीलता साबित होती है, जहाँ संशोधित फिलर जोड़ों की एकता को 10 या अधिक फ्रीज-थॉ चक्रों तक बनाए रखते हैं। सुधरी हुई मोर्टार संसक्ति के कारण ठेकेदारों ने ऊर्ध्वाधर जोड़ों में सामग्री के झुकाव को कम करते हुए 40% तेज़ आवेदन समय की रिपोर्ट की है।

उच्च प्रदर्शन, कम सिकुड़न वाले मरम्मत मोर्टार की ओर परिवर्तन

अब निर्माण उद्योग RDP-संशोधित मोर्टार को प्राथमिकता देता है जो 12% से कम सूखने की सिकुड़न को कम से कम 25 MPa की संपीड़न शक्ति के साथ जोड़ते हैं। ये सामग्री संरचनात्मक मरम्मत के लिए EN 1504-3 मानकों को पूरा करते हैं और पारंपरिक सीमेंट-आधारित फिलर में आमतौर पर देखी जाने वाली 70% पोस्ट-इंस्टालेशन दरार मरम्मत को खत्म करते हैं।

दीर्घकालिक प्रदर्शन को अधिकतम करना: RDP, क्योरिंग और जोड़ डिजाइन

RDP प्रदर्शन को बढ़ाने में उचित क्योरिंग की भूमिका

सिकुड़न को वास्तव में कम करने के लिए, रीडिस्पर्सिबल पॉलिमर पाउडर (आरडीपी) को एएसटीएम मानकों के अनुसार उचित उपचार की आवश्यकता होती है। महत्वपूर्ण पहले तीन दिनों के लिए नमी स्तर को बनाए रखने से आरडीपी संशोधित मोर्टार में मजबूत पॉलिमर नेटवर्क विकसित होता है, जिसकी हम अपेक्षा करते हैं। इससे नियमित अनक्योरित सामग्री की तुलना में केशिका दबाव में लगभग 30 से 40 प्रतिशत तक कमी आती है। क्षेत्र के अनुभव से एक दिलचस्प बात भी सामने आई है - ठेकेदार जो कोहरे के उपचार की तकनीकों को अपनाते हैं या पारंपरिक तरीकों के बजाय श्वसनशील झिल्लियों का उपयोग करते हैं, उन्हें कठोर 90 डिग्री फारेनहाइट की सूखी स्थितियों में काम करते समय उनके जोड़ भराव में लगभग आधे माइक्रोक्रैक बनते दिखाई देते हैं।

आरडीपी-संशोधित सामग्री के साथ नियंत्रण जोड़ों का अनुकूलन

क्या आरडीपी यांत्रिक दरार नियंत्रण उपायों का स्थान ले सकता है?

आरडीपी सिकुड़न दरारों को काफी हद तक कम कर देता है, लेकिन अन्य विधियों के साथ संयोजन में इसका प्रभाव बहुत अच्छा होता है। उन स्थानों के लिए जहां लोग अधिक चलते हैं और फर्श पर 500 psi से अधिक अपरूपण बल (शीयर फोर्स) पड़ता है, फिर भी स्टील प्रबलन की आवश्यकता होती है। अच्छी खबर यह है कि आरडीपी निर्माणकर्ताओं को दरार के आकार के लिए ACI 224R-01 आवश्यकताओं में विफल हुए बिना घर की नींव में लगभग 30 प्रतिशत कम स्टील सरिया (रिबार) का उपयोग करने की अनुमति देता है। जब हम विभिन्न जलवायु के बारे में देखते हैं, तो विशेष मिश्रणों का बहुत महत्व होता है। उदाहरण के लिए शुष्क क्षेत्रों के बारे में सोचिए, लगभग 4.2% आरडीपी के साथ कुछ सेल्यूलोज तंतुओं को मिलाने से भार-भंडारण फर्शों में अतिरिक्त जोड़ों को वास्तव में समाप्त किया जा सकता है, भले ही फोर्कलिफ्ट मध्यम स्तर पर चल रही हों। इससे कई मामलों में स्थापना तेज और सस्ती हो जाती है।

सामान्य प्रश्न अनुभाग

सीमेंट आधारित सामग्री में सिकुड़न दरार क्या है?

सिकुड़न दरार सीमेंट आधारित सामग्री के सूखने और जलयोजन के कारण आयतन में कमी के कारण होती है, आमतौर पर 15-20% सिकुड़न के भीतर।

सिकुड़न दरार को कैसे कम किया जा सकता है?

जोड़ भराव में रीडिस्पर्सिबल पॉलिमर पाउडर (RDP) के उपयोग से लचीली पॉलिमर फिल्मों के निर्माण के माध्यम से तनाव को अवशोषित करके शुष्क सिकुड़न को कम करने में मदद मिल सकती है।

SRAs क्या हैं, और वे RDP की तुलना में कैसे हैं?

सिकुड़न कम करने वाले मिश्रण (SRAs) जल सतह तनाव और केशिका तनाव को कम करते हैं, लेकिन RDP की तुलना में वे जोड़ भराव को अधिक भंगुर बना सकते हैं, जो बेहतर संसक्ति और दरार प्रतिरोध प्रदान करता है।

उचित परिपक्वता RDP प्रदर्शन को बढ़ाने में कैसे सहायता करती है?

उचित परिपक्वता RDP संशोधित मोर्टार को एक मजबूत पॉलिमर नेटवर्क स्थापित करने की अनुमति देती है, जिससे केशिका दबाव और सूक्ष्म दरारों के निर्माण में कमी आती है।