Sulfur concrete
সালফার কংক্রিট, কখনও কখনও থায়োকনক্রিট বা সালফারক্রিট নামে পরিচিত, একটি যৌগিক নির্মাণ উপাদান, যা মূলত সালফার এবং সমষ্টি (সাধারণত নুড়ি বা চূর্ণ শিলা এবং বালির মতো সূক্ষ্ম সমষ্টি দিয়ে তৈরি একটি মোটা সমষ্টি) দ্বারা গঠিত। সিমেন্ট এবং জল, সাধারণ কংক্রিটের গুরুত্বপূর্ণ যৌগ, সালফার কংক্রিটের অংশ নয়। কংক্রিটটি মৌলিক সালফারের গলনাঙ্কের () উপরে সিএ-তে উত্তপ্ত করা হয়। সালফারের অনুপাত 12 শতাংশ থেকে 25 শতাংশের মধ্যে, বাকিটা সামগ্রিক। গলিত সালফারের স্ফটিকীকরণ রোধ করতে এবং ঘনীভূত হওয়ার পরে তার পলিমারিক কাঠামোকে স্থিতিশীল করতে ডাইসাইক্লোপেন্টাডাইন (ডিসিপিডি), স্টাইরিন, টারপেনটাইন বা ফারফুরালের মতো কম উদ্বায়ী (অর্থাৎ, একটি উচ্চ বয়লিং পয়েন্ট সহ) জৈব মিশ্রণ (সালফার সংশোধনকারী) যোগ করা হয়। পরিবর্তনকারী এজেন্টের অনুপস্থিতিতে, মৌলিক সালফার ঘরের তাপমাত্রায় তার সবচেয়ে স্থিতিশীল অ্যালোট্রপিক (পলিমরফিক) স্ফটিক পর্যায়ে স্ফটিকায়িত হয়। পরিবর্তনকারী এজেন্টগুলির সংযোজন সহ, মৌলিক সালফার একটি কপোলিমার (স্টাইরিন সহ রৈখিক চেইন, ডিসিপিডি সহ ক্রস-লিঙ্কিং কাঠামো) গঠন করে এবং প্লাস্টিক থেকে যায়। সালফার কংক্রিট তখন শীতলকরণের মধ্যে উচ্চ যান্ত্রিক শক্তি অর্জন করে। এটির জন্য প্রচলিত সিমেন্ট কংক্রিটের মতো দীর্ঘায়িত নিরাময় সময়ের প্রয়োজন হয় না, যা স্থাপন করার পরে (কয়েক ঘন্টা) 28 দিনে তার প্রত্যাশিত নামমাত্র শক্তিতে পৌঁছানোর জন্য এখনও শক্ত হতে হবে। সালফার কংক্রিটের শক্ত হওয়ার হার তার শীতল হওয়ার হারের উপর নির্ভর করে এবং পরিবর্তনকারী এজেন্টগুলির প্রকৃতি ও ঘনত্বের (ক্রস-লিঙ্কিং প্রক্রিয়া) উপরও নির্ভর করে। এর শক্তকরণ মোটামুটি দ্রুত তরল/কঠিন অবস্থা পরিবর্তন এবং সম্পর্কিত পর্যায় রূপান্তর প্রক্রিয়া দ্বারা পরিচালিত হয় (প্লাস্টিকের অবস্থা বজায় রাখার জন্য যুক্ত সংশোধনকারীগুলি তার পুনঃস্ফুটন এড়ানোর সময়)। এটি একটি থার্মোপ্লাস্টিক উপাদান যার ভৌত অবস্থা তাপমাত্রার উপর নির্ভর করে। এটি পুনর্ব্যবহারযোগ্য উপায়ে পুনর্ব্যবহারযোগ্য এবং পুনরায় আকার দেওয়া যেতে পারে, কেবল উচ্চ তাপমাত্রায় এটি পুনর্নির্মাণ করে। একটি সালফার কংক্রিট পেটেন্ট ইতিমধ্যে 1900 সালে ম্যাককে দ্বারা নিবন্ধিত হয়েছিল। সালফার কংক্রিট 1920 এবং 1930-এর দশকে অধ্যয়ন করা হয়েছিল এবং 1970-এর দশকে তেল ও গ্যাস উৎপাদনের হাইড্রোডিসালফারাইজেশন প্রক্রিয়ার উপজাত হিসাবে প্রচুর পরিমাণে সালফার জমা হওয়ার কারণে এবং এর কম খরচের কারণে নতুন করে আগ্রহ দেখা দেয়। বৈশিষ্ট্য সালফার কংক্রিটের ছিদ্রতা কম এবং এটি একটি দুর্বল ব্যাপ্তিযোগ্য উপাদান। এর নিম্ন জলবাহী পরিবাহিতা তার নিম্ন ছিদ্র ম্যাট্রিক্সে জলের প্রবেশকে ধীর করে দেয় এবং তাই ইস্পাত শক্তিবৃদ্ধির দিকে ক্লোরাইডের (পিটিং জারা) মতো ক্ষতিকারক রাসায়নিক প্রজাতির পরিবহন হ্রাস করে (যতক্ষণ না সালফার কংক্রিট ম্যাট্রিক্সে কোনও মাইক্রোক্র্যাক বিকাশ না হয় ততক্ষণ ইস্পাতের শারীরিক সুরক্ষা)। এটি অ্যাসিডের মতো কিছু যৌগের বিরুদ্ধে প্রতিরোধী যা সাধারণ কংক্রিটকে আক্রমণ করে। যাইহোক, সাধারণ কংক্রিটের বিপরীতে, এটি তার অভেদ্যতা ছাড়াও দীর্ঘস্থায়ী উচ্চ তাপ সহ্য করতে পারে না, লুভ এবং অন্যান্য। (1974) সালফার কংক্রিটের উপকারী বৈশিষ্ট্যগুলির মধ্যে এর নিম্ন তাপীয় এবং বৈদ্যুতিক পরিবাহিতাও বিবেচনা করুন। সালফার কংক্রিট কাচের সাথে বিরূপ প্রতিক্রিয়া সৃষ্টি করে না (কোনও ক্ষার-সিলিকা প্রতিক্রিয়া নেই), প্রস্ফুটন তৈরি করে না এবং একটি মসৃণ পৃষ্ঠ সমাপ্তিও উপস্থাপন করে। তারা এর প্রধান সীমাবদ্ধতার মধ্যে উল্লেখ করেছে, এর তাপীয় প্রসারণের উচ্চ সহগ, জল এবং সূর্যালোকের ক্রিয়ার অধীনে অ্যাসিডের সম্ভাব্য গঠন। এটি তামার সাথেও বিক্রিয়া করে এবং গলে গেলে একটি গন্ধ তৈরি করে। ব্যবহার গ্যাস এবং তেলের হাইড্রোডিসালফারাইজেশন (ক্লজ প্রক্রিয়া) দ্বারা উত্পাদিত প্রচুর পরিমাণে সঞ্চিত সালফার থেকে মুক্তি পাওয়ার জন্য নির্মাণ সামগ্রী হিসাবে সালফার কংক্রিট তৈরি এবং প্রচার করা হয়েছিল। 2011 সালের হিসাবে, সালফার কংক্রিট শুধুমাত্র অল্প পরিমাণে ব্যবহার করা হয়েছে যখন দ্রুত নিরাময় বা অ্যাসিড প্রতিরোধ necessary.The উপাদান মঙ্গল গ্রহে সম্ভাব্য নির্মাণ উপাদান হিসাবে গবেষকদের দ্বারা প্রস্তাবিত হয়েছে, যেখানে জল এবং চুনাপাথর সহজে পাওয়া যায় না, তবে সালফার রয়েছে। সুবিধা এবং সুবিধাগুলি আরও সম্প্রতি, এটি প্রায়-কার্বন-নিরপেক্ষ নির্মাণ উপাদান হিসাবে প্রস্তাবিত হয়েছে। এর জলহীন এবং কম শক্তি-নিবিড় উৎপাদন (সাধারণ সিমেন্ট এবং নিয়মিত কংক্রিটের তুলনায়) এটিকে উচ্চ-নির্গমন পোর্টল্যান্ড-সিমেন্ট-ভিত্তিক উপকরণের একটি সম্ভাব্য বিকল্প করে তোলে। ফ্যাব্রিকেশন কৌশলের উন্নতির কারণে, এটি উচ্চ মানের এবং প্রচুর পরিমাণে উত্পাদন করা যেতে পারে। পুনর্ব্যবহারযোগ্য সালফার কংক্রিট স্লিপারগুলি বেলজিয়ামে রেলপথের পরিকাঠামোর জন্য ব্যবহৃত হয় এবং স্থানীয়ভাবে ব্যাপকভাবে উৎপাদিত হয়। দীর্ঘমেয়াদী বৈজ্ঞানিক ও প্রযুক্তিগত চ্যালেঞ্জ সালফেট-হ্রাসকারী ব্যাকটেরিয়া (এসআরবি) এবং সালফার-অক্সিডাইজিং ব্যাকটেরিয়া (এসওবি) যথাক্রমে হাইড্রোজেন সালফাইড () এবং সালফিউরিক অ্যাসিড () উৎপাদন করে। যখন নর্দমাগুলিতে সালফার চক্র সক্রিয় থাকে এবং প্রবাহিত জল থেকে নির্গত বর্জ্যগুলি সুড়ঙ্গের দেয়ালের আর্দ্র পৃষ্ঠে বায়ুমণ্ডলীয় অক্সিজেন দ্বারা জারিত হয়, তখন সালফিউরিক অ্যাসিড সিমেন্টযুক্ত পদার্থের হাইড্রেটেড পোর্টল্যান্ড সিমেন্ট পেস্টকে আক্রমণ করতে পারে, বিশেষ করে সম্পূর্ণরূপে নিমজ্জিত নয় এমন অংশে। এটি পুরানো পয়ঃনিষ্কাশন অবকাঠামোতে রাজমিস্ত্রির মর্টার এবং কংক্রিটের ব্যাপক ক্ষতি করে। সালফার কংক্রিট, যদি দীর্ঘমেয়াদী রাসায়নিক এবং ব্যাকটেরিয়ার আক্রমণ প্রতিরোধী প্রমাণিত হয়, তবে এই সমস্যার একটি কার্যকর এবং দীর্ঘস্থায়ী সমাধান প্রদান করতে পারে। যাইহোক, যেহেতু মৌলিক সালফার নিজেই কিছু অটোট্রফিক ব্যাকটেরিয়া দ্বারা সালফার চক্র থেকে প্রয়োজনীয় শক্তি উত্পাদন করতে ব্যবহৃত রেডক্স প্রতিক্রিয়ায় অংশ নেয়, তাই মৌলিক সালফার সরাসরি ব্যাকটেরিয়ার ক্রিয়াকলাপে ইন্ধন যোগাতে পারে। নর্দমার দেয়ালের পৃষ্ঠকে আঁকড়ে থাকা বায়োফিল্মগুলি স্বয়ংক্রিয় মাইক্রোবিয়াল উপনিবেশগুলিকে আশ্রয় দিতে পারে যা সালফার কংক্রিটকে অবনমিত করতে পারে যদি তারা বর্জ্য জলে উপস্থিত নাইট্রেট (স্বয়ংক্রিয় ডিনাইট্রিফিকেশন প্রক্রিয়া) বা সালফেট হ্রাস করতে সরাসরি ইলেকট্রন দাতা হিসাবে মৌলিক সালফার ব্যবহার করতে সক্ষম হয়। বড় শহরগুলিতে পয়ঃনিষ্কাশন অবকাঠামোর প্রয়োজনীয় পরিষেবা জীবন 100 বছরেরও বেশি (লন্ডনে, অনেক পয়ঃনিষ্কাশন ব্যবস্থা ভিক্টোরিয়ান যুগের, 1832-1901)। সালফার কংক্রিটের মুখোমুখি হওয়া প্রধান চ্যালেঞ্জগুলির মধ্যে একটি হল এটি প্রদর্শন করা যে এটি দীর্ঘমেয়াদে যথেষ্ট অ-প্রতিক্রিয়াশীল এবং মাইক্রোবিয়াল ক্রিয়াকলাপের প্রতি সংবেদনশীল নয়। এই উপাদানটির স্থায়িত্ব এবং বিবেচিত সময় স্কেলের উপর অভিজ্ঞতার প্রত্যাবর্তনের অভাবের কারণে গবেষণাগারে এবং সিটু ক্ষেত্রের অবস্থার অধীনে মাইক্রোবিয়াল বায়োডিগ্রেডেশন পরীক্ষার এখনও প্রয়োজন। সালফার কংক্রিটের দীর্ঘমেয়াদী স্থায়িত্ব ভৌত রাসায়নিক কারণগুলির উপরও নির্ভর করে যেমন অন্যান্য বিষয়গুলির মধ্যে, মৌলিক সালফার ম্যাট্রিক্স থেকে পরিবর্তিত এজেন্টগুলির বিস্তার (যদি সম্পূর্ণ রাসায়নিকভাবে স্থির না হয়) এবং জল দ্বারা তাদের লিচিং নিয়ন্ত্রণ করে। উপাদানটির ভৌত বৈশিষ্ট্যের ফলস্বরূপ পরিবর্তনগুলি তার দীর্ঘমেয়াদী যান্ত্রিক শক্তি এবং রাসায়নিক আচরণ নির্ধারণ করবে। জৈব সংমিশ্রণের জৈব অবক্ষয় (সালফার সংশোধনকারী), বা মাইক্রোবিয়াল ক্রিয়াকলাপের বিরুদ্ধে তাদের প্রতিরোধ এবং তাদের সম্ভাব্য বায়োসাইডাল বৈশিষ্ট্য (যা সালফার কংক্রিটকে মাইক্রোবিয়াল আক্রমণ থেকে রক্ষা করতে পারে) উপাদানটির স্থায়িত্ব মূল্যায়নের গুরুত্বপূর্ণ দিক। এটি সময়ের সাথে সাথে মৌলিক সালফারের প্রগতিশীল পুনর্বিন্যাসের উপর নির্ভর করতে পারে, অথবা বিভিন্ন ধরনের জৈব মিশ্রণ দ্বারা পরিবর্তিত এর কাঠামোর প্লাস্টিক বিকৃতি হারের উপর নির্ভর করতে পারে। অসুবিধা এবং সীমাবদ্ধতা স্বামী এবং জুর্জেস (1986) সালফার কংক্রিটের সীমাবদ্ধতার দিকে ইঙ্গিত করেছেন। তারা ইস্পাত শক্তিবৃদ্ধির সাথে সালফার কংক্রিট বিমের স্থায়িত্ব এবং দীর্ঘমেয়াদী স্থায়িত্ব নিয়ে প্রশ্ন তুলেছে, বিশেষ করে ডাইসাইক্লোপেন্টাডাইন এবং ডাইপেন্টিন দিয়ে পরিবর্তিত সালফার কংক্রিটের জন্য। এমনকি শুকনো থাকাকালীনও, পরিবর্তিত কংক্রিটের রশ্মি বার্ধক্যের সাথে শক্তি হ্রাস দেখায়। আর্দ্র পরিবেশে বয়স বাড়লে সালফার কংক্রিট নরম হয়ে যায় এবং শক্তি কমে যায়। এটি সালফার কংক্রিটের রশ্মির কাঠামোগত ক্ষতি ঘটায় যার ফলে শিয়ার ব্যর্থতা এবং ফাটল দেখা দেয়। স্বামী এবং জুর্জিস (1986) ইস্পাত শক্তিবৃদ্ধির মারাত্মক ক্ষয়ও পর্যবেক্ষণ করেছেন। তাঁরা এই উপসংহারে পৌঁছেছেন যে, প্রবলিত সালফার কংক্রিটের রশ্মির স্থায়িত্ব কেবল তখনই নিশ্চিত করা যেতে পারে যখন সেগুলি অপরিবর্তিত থাকে এবং শুকনো থাকে। আর্দ্র পরিবেশে সালফার কংক্রিটের স্থায়িত্ব এবং স্থায়িত্বের অভাব থাকে। বাঁধাইকারী হিসাবে মৌলিক সালফারের (এস, বা এস) ব্যবহারের উপর ভিত্তি করে, সালফার কংক্রিটের প্রয়োগগুলি মৌলিক সালফারের মতো একই সীমাবদ্ধতার সম্মুখীন হবে বলে আশা করা হচ্ছে যা সত্যিই নিষ্ক্রিয় উপাদান নয়, পোড়াতে পারে এবং একটি শক্তিশালী ক্ষয়কারী এজেন্ট হিসাবেও পরিচিত। আগুনের ক্ষেত্রে, এই কংক্রিটটি দাহ্য এবং সালফার ডাই অক্সাইড এবং সালফার ট্রাইঅক্সাইডের বিষাক্ত এবং ক্ষয়কারী ধোঁয়া তৈরি করবে, যা শেষ পর্যন্ত সালফিউরিক অ্যাসিড () গঠনের দিকে পরিচালিত করবে। মালদোনাডো-জাগাল এবং বোডেনের (1982) মতে, জলে মৌলিক সালফারের (অক্টা-পারমাণবিক সালফার, এস) হাইড্রোলাইসিস/= 3/1 অনুপাতে জারিত এবং হ্রাসকৃত আকারে তার অসামঞ্জস্য দ্বারা চালিত হয়। হাইড্রোজেন সালফাইড () সালফাইড স্ট্রেস ক্র্যাকিং (এস. এস. সি) সৃষ্টি করে এবং বাতাসের সংস্পর্শে সহজেই থায়োসল্ফেট ()-এ জারিত হয়, যা ক্ষয় ঘটানোর জন্য দায়ী। পাইরাইট (, আয়রন (II) ডাইসালফাইড)-এর মতো, আর্দ্রতার উপস্থিতিতে সালফারও বায়ুমণ্ডলীয় অক্সিজেন দ্বারা জারণের প্রতি সংবেদনশীল এবং শেষ পর্যন্ত সালফিউরিক অ্যাসিড (), সালফেট () এবং মধ্যবর্তী রাসায়নিক প্রজাতি যেমন থাইওসালফেটস (), বা টেট্রাথিওনেটস () তৈরি করতে পারে, যা সালফারের সমস্ত হ্রাসপ্রাপ্ত প্রজাতির মতো দৃঢ়ভাবে ক্ষয়কারী পদার্থ (পিটিং জারা)। অতএব, নির্দিষ্ট প্রয়োগের জন্য সালফার কংক্রিট নির্বাচন করার আগে ইস্পাত এবং অন্যান্য ধাতুর (অ্যালুমিনিয়াম, তামা) দীর্ঘমেয়াদী ক্ষয় সমস্যাগুলি অনুমান করা এবং সঠিকভাবে সমাধান করা প্রয়োজন। সালফিউরিক অ্যাসিডের গঠন চুনাপাথর এবং কংক্রিটের কাঠামোকে আক্রমণ ও দ্রবীভূত করতে পারে এবং বিস্তৃত জিপসামও তৈরি করতে পারে, যা এই পদার্থগুলিতে ফাটল এবং ফাটল গঠনকে বাড়িয়ে তোলে। যদি স্থানীয় ভৌত-রাসায়নিক পরিস্থিতি অনুকূল হয় (তাদের বৃদ্ধির জন্য পর্যাপ্ত জায়গা এবং জল উপলব্ধ), তবে সালফার-অক্সিডাইজিং ব্যাকটেরিয়া (সালফারের মাইক্রোবিয়াল জারণ) কংক্রিট সালফারের ব্যয়ে বৃদ্ধি পেতে পারে এবং সম্ভাব্য জারা সমস্যাগুলিকে বাড়িয়ে তুলতে অবদান রাখতে পারে। মৌলিক সালফারের অবক্ষয়ের হার তার নির্দিষ্ট পৃষ্ঠ এলাকার উপর নির্ভর করে। সালফারের ধুলো বা সালফারের চূর্ণ পাউডারের সাথে অবক্ষয়ের প্রতিক্রিয়া দ্রুততম, অন্যদিকে সালফার কংক্রিটের অক্ষত কম্প্যাক্ট ব্লকগুলি আরও ধীরে ধীরে প্রতিক্রিয়া দেখাবে বলে আশা করা হচ্ছে। সালফার কংক্রিট দিয়ে তৈরি উপাদানগুলির পরিষেবা জীবন এইভাবে বায়ুমণ্ডলীয় অক্সিজেন, আর্দ্রতা এবং অণুজীবের সংস্পর্শে থাকা মৌলিক সালফারের অবক্ষয়ের গতিবিদ্যা, উপাদানটিতে মাইক্রোক্র্যাকের ঘনত্ব/ঘনত্ব এবং জলীয় দ্রবণে উপস্থিত ক্ষয়কারী অবক্ষয় পণ্যগুলিতে কার্বন-ইস্পাত পৃষ্ঠের অ্যাক্সেসযোগ্যতার উপর নির্ভর করে। সালফার কংক্রিটের উপর ভিত্তি করে কাঠামো, সিস্টেম এবং উপাদান (এস. এস. সি) ডিজাইন করার সময় এই সমস্ত বিষয়গুলি বিবেচনা করা দরকার, অবশ্যই যদি সেগুলি ইস্পাত উপাদান (যথাক্রমে রিবার বা টেনশনিং কেবল) দিয়ে শক্তিশালী করা হয়, বা প্রাক-চাপ দেওয়া হয়। যদিও মৌলিক সালফার জারণ প্রক্রিয়া পিএইচ মানও হ্রাস করবে, সাধারণ পোর্টল্যান্ড সিমেন্ট এবং ধ্রুপদী কংক্রিটের বিপরীতে কার্বন ইস্পাত ক্ষয়কে বাড়িয়ে তুলবে, তাজা সালফার কংক্রিটটিতে ক্ষার হাইড্রক্সাইড (কেওএইচ, নাওএইচ) বা ক্যালসিয়াম হাইড্রক্সাইড () থাকে না এবং তাই ইস্পাত পৃষ্ঠকে নিষ্ক্রিয় করে উচ্চ পিএইচ বজায় রাখার জন্য কোনও বাফারিং ক্ষমতা সরবরাহ করে না। অন্য কথায়, অক্ষত সালফার কংক্রিট রাসায়নিকভাবে ইস্পাত শক্তিবৃদ্ধির বারগুলিকে (রেবার) ক্ষয় থেকে রক্ষা করে না। সালফার কংক্রিটের মধ্যে এম্বেড করা ইস্পাত উপাদানগুলির ক্ষয় এইভাবে ফাটলগুলির মাধ্যমে জলের প্রবেশ এবং ফুটন্ত জলে দ্রবীভূত সালফারের আক্রমণাত্মক রাসায়নিক প্রজাতির সংস্পর্শে নির্ভর করবে। মৌলিক সালফার দ্বারা চালিত অণুজীবের উপস্থিতিও একটি ভূমিকা পালন করতে পারে এবং ক্ষয়ের হারকে ত্বরান্বিত করতে পারে। এছাড়াও দেখুন অ্যাসফল্ট কংক্রিট, একটি বাইন্ডার সালফার-ভিত্তিক লুনারক্রিট হিসাবে 'বিটুমিন' ব্যবহার করে অনুরূপ সমষ্টিগত উপাদান, একটি প্রস্তাবিত চন্দ্র নির্মাণ উপাদান সেনোসেল, সিমেন্টের জায়গায় ফ্লাই অ্যাশ সেনোস্ফিয়ার (ফাঁপা গোলক) ব্যবহার করে একটি কংক্রিট উপাদান রাবার ভাল্কানাইজেশন এবং প্রাকৃতিক রাবার টেরপেনয়েড (পলিসোপ্রিন) (চার্লস গুডইয়ার দ্বারা আবিষ্কৃত প্রক্রিয়া) সালফার ভাল্কানাইজেশনের সাথে মৌলিক সালফারের বিক্রিয়ার পরে গঠিত ডাইসালফাইড সেতু দ্বারা তৈরি ক্রস-লিঙ্কিং, উচ্চ তাপমাত্রায় উত্তপ্ত প্রাকৃতিক রাবারের (হেভিয়া থেকে নিষ্কাশিত ল্যাটেক্স) অ্যালিল গ্রুপের (-সিএইচ = সিএইচ-সিএইচ2-) সাথে মৌলিক সালফারের প্রতিক্রিয়া দ্বারা উত্পাদিত।