Hydrophobic concrete
હાઇડ્રોફોબિક કોંક્રિટ એ કોંક્રિટ છે જે પાણીને દૂર કરે છે. તે વોટરપ્રૂફ કોંક્રિટની વ્યાખ્યામાં દર્શાવેલ ધોરણોને પૂર્ણ કરે છે. 20મી સદીના મધ્યમાં ઓસ્ટ્રેલિયામાં વિકસાવવામાં આવેલ હાઇડ્રોફોબિક કોંક્રિટના લાખો ક્યુબિક યાર્ડ્સ ઓસ્ટ્રેલિયા, એશિયા અને યુરોપમાં અને 1999થી યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સમાં નાખવામાં આવ્યા છે. સેંકડો માળખામાં તેના અસરકારક ઉપયોગે તેની વિશાળ સ્વીકૃતિ અને વધતા ઉપયોગમાં ફાળો આપ્યો છે. માળખું લાક્ષણિક કોંક્રિટ તદ્દન હાઇડ્રોફિલિક છે. આ તેની નાની રુધિરકેશિકાઓની જટિલ પ્રણાલીમાંથી આવે છે, જે કોંક્રિટ સ્લેબની અંદર માઇક્રોક્રેક નેટવર્ક દ્વારા પાણી ચૂસી લે છે. આ કઠણ મેટ્રિક્સ સતત "ડૂબવા માટેનો સ્રોત" ચક્ર બનાવે છે, જેનો અર્થ થાય છે કે ઉપરથી પાણી સતત નીચલા ઊંચાઈના વિસ્તારમાં ખેંચાય છે. ડાર્સીનો ગુણાંક એ હાજર કોઈપણ છિદ્રો અને રુધિરકેશિકાઓમાંથી વહેવાના દબાણ હેઠળ પ્રવાહીકૃત પાણીની ક્ષમતાનો ઉલ્લેખ કરે છે. ડાર્સીનું નીચું સ્થિરાંક ઉચ્ચ ગુણવત્તાની સામગ્રી સાથે સંકળાયેલું છે. વ્યાપારી કંપનીઓ હાઇડ્રોફોબિક કોંક્રિટ બનાવવા માટે નિયમિત કોંક્રિટ મિશ્રણમાં ફેરફાર કરવા માટે વિવિધ અભિગમોનો ઉપયોગ કરે છે, જેમાં કોઈક રીતે છિદ્રાળુ કોંક્રિટ મિશ્રણને ભરવાનો સમાવેશ થાય છે. કેટલીક સૌથી સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતી પદ્ધતિઓમાં પોલિમર રચના, નાના સ્પેક પ્રેરણા અને સ્ફટિકીય રચનાઓનો સમાવેશ થાય છે, જે બાદમાં સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાય છે. પોલિમર રચના રબરના અદ્રાવ્ય કણો બનાવવા માટે Ca અને Fe આયનો જેવા ડાય-વેલેન્ટ ધાતુના આયનો સાથે આયન વિનિમય દ્વારા પાણીમાં દ્રાવ્ય પૂર્વ-પોલિમર પોલિમરાઇઝ કરીને કામ કરે છે. આ નાના કણો સ્થળાંતર કરે છે અને કોંક્રિટમાં રચાયેલી નાની તિરાડો અને રુધિરકેશિકાઓમાં કેન્દ્રિત થાય છે કારણ કે તે સૂકાય છે. જેમ જેમ પોલિમરાઇઝેશન આગળ વધે છે, રબરના પ્લગ આ પાણીના માર્ગો બનાવે છે અને કાયમી ધોરણે સીલ કરે છે, જે પાણીનું શોષણ અને પાણીની પારગમ્યતા બંનેને મોટા પ્રમાણમાં ઘટાડે છે. સ્ફટિકીય તકનીકનો ઉપયોગ કોંક્રિટ ક્યુરિંગ પ્રક્રિયામાં બાકી રહેલા નાના રુધિરકેશિકાઓ, છિદ્રો અને અન્ય હવાના ખિસ્સામાં સ્ફટિક માળખાઓ બનાવીને હાઇડ્રોફોબિક કોંક્રિટ બનાવવા માટે થાય છે. આ રચના દરમિયાન, ઉપ-ઉત્પાદનો તાજી શુદ્ધ થયેલ કોંક્રિટની રુધિરકેશિકાઓ અને છિદ્રોમાં પાછળ છોડી દેવામાં આવે છે, ખાસ કરીને કેલ્શિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ, સલ્ફેટ્સ, સોડિયમ કાર્બોનેટ, પોટેશિયમ, કેલ્શિયમ અને હાઇડ્રેટેડ અને અનહાઈડ્રેટેડ સિમેન્ટ કણો. આ સ્ફટિક રચનાઓ પછી છિદ્રો અને રુધિરકેશિકાઓને બંધ કરે છે, જેનાથી તેમાંથી પાણી વહેતું અટકાવે છે. એકવાર સ્ફટિકીય રસાયણો કોંક્રિટના મિશ્રણમાં ઉમેરાઈ જાય પછી, કાં તો મિશ્રણ અથવા કોટિંગ દ્વારા, તેઓ પાણીની હાજરીમાં પેટા-ઉત્પાદનો સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે. આ પ્રતિક્રિયા પછી અદ્રાવ્ય સ્ફટિક માળખું બનાવે છે જે છિદ્રોને બંધ કરે છે. જ્યાં સુધી બધા રસાયણો પ્રતિક્રિયા ન કરે ત્યાં સુધી આ પ્રક્રિયા ચાલુ રહે છે. જ્યારે કોટિંગ તરીકે લાગુ કરવામાં આવે છે, ત્યારે રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા રાસાયણિક પ્રસરણની પ્રક્રિયા દ્વારા આગળ વધે છે. આ ઉચ્ચ રાસાયણિક ઘનતાના દ્રાવણની પ્રક્રિયા છે જે ઓછી ઘનતાના રાસાયણિક દ્રાવણ તરફ સ્થળાંતર કરે છે જ્યાં સુધી બંને સંતુલનમાં ન આવે. કોંક્રિટને પાણીમાં પલાળીને છિદ્રોમાં ઓછી રાસાયણિક ઘનતા પેદા થાય છે, અને સ્ફટિકીય રાસાયણિકને કોટિંગ તરીકે લાગુ કરવાથી ઉચ્ચ રાસાયણિક ઘનતા પેદા થાય છે. આ બે પ્રવાહી કોંક્રિટના આંતરિક માળખામાં ફેલાય છે જ્યાં સુધી તેઓ સમગ્ર આંતરિક માળખામાં સંતુલન સુધી પહોંચતા નથી. જ્યારે આ પ્રક્રિયા પૂર્ણ થાય છે, ત્યારે હાઇડ્રોફોબિક કોંક્રિટનું સ્ફટિક માળખું પૂર્ણ થાય છે. ગુણધર્મો હાઇડ્રોફોબિક પદાર્થની રચના કરતી વખતે અંતિમ ધ્યેય અણુઓની ધ્રુવીયતા ઘટાડવાનો હોય છે. કારણ કે પાણીના અણુઓ ખૂબ ધ્રુવીય હોય છે, તેઓ સરળતાથી આંશિક રીતે હકારાત્મક અથવા આંશિક રીતે નકારાત્મક ચાર્જ તરફ આકર્ષાય છે. તટસ્થ સપાટી પર, પાણીના અણુઓ ભેગા થાય છે અને એકબીજાને આકર્ષિત કરે છે, જેનાથી પાણીનું ગોળાકાર ટીપું બને છે. આ ટીપાં કોંક્રિટની રુધિરકેશિકાઓમાં શોષાઈ જવાને બદલે કોંક્રિટની સપાટી પરથી બાષ્પીભવન કરી શકે છે. હાઇડ્રોફોબિક કોંક્રિટમાં ઉપયોગમાં લેવાતા સ્ફટિકોની ચોક્કસ રચના અને રચના જાહેર માહિતી નથી; તેના ગુણધર્મોને કારણે, તેમ છતાં, એવું માની શકાય છે કે તે બિન-ધ્રુવીય પરમાણુ છે. પાણીને દૂર કરવાનો ગુણધર્મ હાઇડ્રોફોબિક કોંક્રિટને પાણીના ટીપાંમાં ઓગળેલા કણો દ્વારા દૂષિતતા ટાળવાની ક્ષમતા આપે છે. કારણ કે સ્ફટિકો પોતે ધ્રુવીય નથી, સ્ફટિકો અને ઓગળેલા ઓક્સિજન વચ્ચે બહુ ઓછી ક્રિયાપ્રતિક્રિયા થાય છે. આ કોંક્રિટને રીબાર રસ્ટિંગનો સામનો કરવાની મંજૂરી આપે છે જે ઘણીવાર કોંક્રિટની મજબૂતાઈ સાથે સમાધાન કરે છે જેમાં લોખંડની સળીઓ તેમાંથી પસાર થાય છે. પ્રમાણભૂત વાણિજ્યિક કોંક્રિટ સરેરાશ 4-10% પાણીનું શોષણ કરે છે. તેનાથી વિપરીત, હાઇડ્રોફોબિક કોંક્રિટ સરેરાશ 0.3-1% ધરાવે છે. હાઇડ્રોફોબિક કોંક્રિટનો એક અવગણવામાં આવેલો ગુણધર્મ એ છે કે તે હવામાં પણ ભેજને દૂર કરવાની ક્ષમતા ધરાવે છે. પ્રવાહી પાણીથી વિપરીત, હવામાં પાણીના અણુઓ ઉચ્ચ ગતિ ઊર્જા સાથે આગળ વધે છે અને આખરે વાયુ જેવા સ્વરૂપમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે. હાઇડ્રોફોબિક કોંક્રિટમાં સ્ફટિક માળખાં કોંક્રિટની રુધિરકેશિકાઓમાંથી ભેજને આગળ વધતા અટકાવવા માટે પૂરતા પ્રમાણમાં સઘન હોય છે. પ્રક્રિયા હાઇડ્રોફોબિક કોંક્રિટ વિવિધ રીતે ઉત્પન્ન થાય છે જે બે શ્રેણીઓ હેઠળ આવે છે; કોટિંગ્સ અથવા મિશ્રણ. બંને સ્ફટિકની રચનાઓને પાણીની હાજરીમાં રચવા દે છે. કોટિંગ પ્રક્રિયા દ્વારા હાઇડ્રોફોબિક કોંક્રિટ બનાવતી વખતે, કોટિંગનો છંટકાવ કરવામાં આવે છે અથવા છિદ્રાળુ સપાટીઓ પર બ્રશ કરવામાં આવે છે. મોટા ભાગના કિસ્સાઓમાં, તે નિયમિત કોંક્રિટ સ્લેબ પર લાગુ કરવામાં આવે છે જે પછી કોંક્રિટની વધુ રુધિરકેશિકાઓને ખુલ્લી પાડવા માટે સડો કરતી પ્રક્રિયામાંથી પસાર થાય છે. આ લગભગ 3,000-4,000 psi પર સપાટીને પાણી દ્વારા વિસ્ફોટ કરીને પ્રાપ્ત કરી શકાય છે. સેન્ડબ્લાસ્ટિંગ અને એસિડ કોતરકામ પણ યોગ્ય પ્રક્રિયાઓ છે. પાણીનો ઉમેરો એ આગળનું પગલું છે. તે ઊભી અથવા આડી રીતે લાગુ કરી શકાય છે, પરંતુ ઠંડું અટકાવવા માટે તાપમાન 33 ડિગ્રી ફેરનહીટથી નીચે ન જવું જોઈએ. અતિશય બાષ્પીભવન પણ ટાળવું જોઈએ. ઉચ્ચ બાષ્પીભવન દર ધરાવતા વિસ્તારોમાં, આ પ્રક્રિયા ઘણીવાર રાતોરાત થાય છે જ્યારે તાપમાન ઠંડું હોય છે. એકવાર છિદ્રો શક્ય તેટલું પાણીથી સંતૃપ્ત થઈ જાય, પછી કોટિંગ લાગુ કરવામાં આવે છે. હાઇડ્રોફોબિક રસાયણો પાવડરના સ્વરૂપમાં હોય છે અને બ્રશ દ્વારા લાગુ કરવા માટે પાંચ ભાગોના પાવડર અને બે ભાગોના પાણીના ગુણોત્તરમાં પાણી સાથે મિશ્રિત થાય છે. સ્પ્રે એપ્લિકેશન માટે, ગુણોત્તર પાંચ ભાગનો પાવડર અને ત્રણ ભાગનું પાણી છે. કોટિંગ ચોરસ યાર્ડ દીઠ 1.25-1.5 lb વચ્ચે લાગુ કરવામાં આવે છે અને જ્યાં સુધી સમગ્ર સપાટી આવરી લેવામાં ન આવે ત્યાં સુધી ચાલુ રહે છે. જો સપાટીને બીજા કોટની જરૂર હોય, તો તેને હાઇડ્રોફોબિક મિશ્રણના પ્રારંભિક ઉપયોગના 48 કલાકની અંદર લાગુ કરવું આવશ્યક છે. એકવાર લાગુ થયા પછી, કોંક્રિટને લાગુ કર્યાના બેથી ત્રણ કલાક પછી ભેજવાળા વાતાવરણમાં ઠીક થવું જોઈએ. થોડા દિવસો માટે દિવસમાં ઓછામાં ઓછા ત્રણ વખત સપાટી પર પાણીનો છંટકાવ કરીને આ હાંસલ કરવામાં આવે છે. બાષ્પીભવન અવરોધકનો પણ પ્રસંગોપાત ઉપયોગ થાય છે. આબોહવા પર આધાર રાખીને, ઉપચાર પ્રક્રિયામાં વધુ સમય લાગી શકે છે અને વધુ વારંવાર ભીનાશની જરૂર પડી શકે છે. એકવાર કોંક્રિટ ઠીક થઈ જાય પછી, પ્રક્રિયા પૂર્ણ થાય તે પહેલાં તે બે થી ત્રણ અઠવાડિયા સુધી રહે છે. જ્યારે મિશ્રણના ઉપયોગ દ્વારા હાઇડ્રોફોબિક કોંક્રિટ બનાવવામાં આવે છે, ત્યારે બૅચિંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન હાઇડ્રોફોબિક રસાયણો સાથેનો પાવડર ઉમેરવામાં આવે છે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, જ્યારે કોંક્રિટ નાખવામાં આવે છે ત્યારે તે કોંક્રિટ મિશ્રણમાં જ ઉમેરવામાં આવે છે. સામાન્ય માત્રા કોંક્રિટ મિશ્રણના બે થી ત્રણ ટકા હોય છે. કારણ કે પાણી એ બેચિંગ પ્રક્રિયાનો એક ભાગ છે, તેથી વધારાની ઉપચાર પ્રક્રિયાની જરૂર નથી. આ અભિગમ સરળ અને ઓછો શ્રમ-સઘન છે, પરંતુ તેનો ઉપયોગ ત્યારે જ થઈ શકે છે જ્યારે નવી કોંક્રિટ નાખવામાં આવે. ઉપયોગો હાઇડ્રોફોબિક કોંક્રિટનો ઉપયોગ નિયમિત કોંક્રિટ જેવી જ એપ્લિકેશનોમાં થઈ શકે છે, મોટાભાગે જ્યાં નિયમિત કોંક્રિટની મરામત કરવી જોખમી હોય અથવા માળખાકીય નુકસાનની કિંમત અત્યંત હાનિકારક હોય. ટનલનું કામ હાઇડ્રોફોબિક કોંક્રિટનો મુખ્ય ઉપયોગ છે કારણ કે ભૂગર્ભ સમારકામ મુશ્કેલ અને ખર્ચાળ છે. પાણીના ટેબલની નીચેના સ્થળોએ ઇમારતો અને સાઇડવૉક માટે પાયો નાખવા માટે પણ તે એક પ્રિય પસંદગી છે. જળભક્ષી કોંક્રિટનો પાણીની અંદર ઉપયોગ એ દરિયાઈ સુવિધાઓમાં એક મુખ્ય ઉપયોગ છે. તેનો ઉપયોગ ઘણીવાર તળાવ અને તળાવ બનાવવા માટે પાણી રાખવા માટે થાય છે. નાસાએ ચંદ્ર પર ચાલવા માટે અવકાશયાત્રીઓને તાલીમ આપવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતા સ્વિમિંગ પૂલ બનાવવા માટે હાઇડ્રોફોબિક કોંક્રિટનો ઉપયોગ કર્યો હતો. હાઈડ્રોફોબિક કોંક્રિટનો ઉપયોગ એવા ઉપયોગોમાં પણ થાય છે જે વરસાદ અથવા વરસાદના ખાબોચિયાના સંપર્કમાં આવે છે, જેમ કે લીલી છત, અન્ય પ્રકારની છત, પાર્કિંગ માળખાં અને પ્લાઝા. ફાયદા હાઇડ્રોફોબિક કોંક્રિટનો ઉપયોગ કરવાના ઘણા ફાયદાઓ પૈકી, તે સ્થાપનનો સમય ઘટાડે છે અને ખર્ચ ઘટાડે છે. હાઇડ્રોફોબિક કોંક્રિટનો ઉપયોગ ઔદ્યોગિક પ્રોજેક્ટના શ્રમ સમયને ઘટાડી શકે છે કારણ કે સામાન્ય કોંક્રિટમાં કાટ પ્રૂફિંગ સમયગાળો તેમજ વોટરપ્રૂફિંગ સમયગાળો શામેલ હોય છે. હાઇડ્રોફોબિક કોંક્રિટ સાથે, કાટ પ્રૂફિંગ અને વોટરપ્રૂફિંગ બંને એક જ સમયે કરવામાં આવે છે. તેવી જ રીતે, સમયનો ઘટાડો સ્થાપન ખર્ચમાં ઘટાડો કરે છે. નિયમિત, પટલ-સમર્થિત કોંક્રિટની કિંમત ચોરસ ફૂટ દીઠ આશરે US $5 હોઈ શકે છે, જો કે અરજીના આધારે કિંમતો બદલાઈ શકે છે. હાઇડ્રોફોબિક કોંક્રિટની એક તબક્કાની સ્થાપન પ્રક્રિયા ખર્ચને ચોરસ ફૂટ દીઠ આશરે યુએસ $3.20 સુધી ઘટાડે છે. દક્ષિણ કેલિફોર્નિયાની હાઇક્રિટ કંપની દ્વારા અહેવાલ મુજબ, આ પ્રકારની બચત પ્રોજેક્ટ દરમિયાન ઝડપથી વધી શકે છે. 1998માં માત્ર પશ્ચિમ યુરોપમાં જ હાઇડ્રોફિલિક સિમેન્ટના સમારકામ પર અંદાજે પાંચ અબજ ડોલરનો ખર્ચ કરવામાં આવ્યો હતો. શહેરી વિસ્તારોમાં પાણીના કાટના નુકસાનને કારણે મોટાભાગની મરામત જરૂરી હતી. કારણ કે ત્યાં પાણીનો કાટ ઓછો અથવા કોઈ કાટ નથી, હાઇડ્રોફોબિક કોંક્રિટ નિયમિત કોંક્રિટ કરતાં વધુ સારી રીતે સચવાય છે, જે સામાન્ય રીતે થોડા વર્ષો પછી ઘસાઈ ગયેલું અને વૃદ્ધ દેખાય છે. પર્યાવરણીય દ્રષ્ટિકોણથી, હાઇડ્રોફોબિક કોંક્રિટ પણ ફાયદાકારક છે કારણ કે તે "લીલો" છે. તેને ફરીથી કચડી નાખવાની ક્ષમતા તેને સરળતાથી ફરીથી વાપરી શકાય તેવું બનાવે છે. જો કે નિયમિત કોંક્રિટને ફરીથી કચડી શકાય છે, તેમાં ખૂબ જ ખર્ચાળ પ્રક્રિયા સામેલ હોય છે, જેનો અર્થ થાય છે કે કોંક્રિટ લેન્ડફિલમાં સમાપ્ત થાય છે. હાઇડ્રોફોબિક કોંક્રિટનો આ ફાયદો ભવિષ્યના પ્રોજેક્ટ્સમાં તેના ખર્ચ-કાર્યક્ષમ પુનઃઉપયોગને સક્ષમ બનાવે છે. ગેરફાયદા હાઇડ્રોફોબિક કોંક્રિટના કેટલાક અન્ય ગેરફાયદા એપ્લિકેશન પ્રક્રિયામાંથી આવે છે. જ્યારે કોટિંગ તરીકે લાગુ કરવામાં આવે છે, ત્યારે તે સામગ્રીમાં માત્ર 12 ઇંચ સુધી પ્રવેશી શકે છે. ઉપરાંત, કોટિંગ પ્રક્રિયા પોતે અત્યંત શ્રમ-સઘન છે. જો માળખું 12 ઇંચથી વધુ જાડું હોય, અથવા તે મોટા વિસ્તારનો પ્રોજેક્ટ હોય, તો મિશ્રણ અભિગમ વધુ સારા પરિણામો આપશે. હાઇડ્રોફોબિક કોંક્રિટનું ઉત્પાદન કરવા માટે વૈકલ્પિક સ્ફટિકીય તકનીકનો ઉપયોગ ત્યારે જ શક્ય છે જ્યારે પાણી હાજર હોય, કારણ કે કોટિંગ લાગુ કરવામાં આવે તે પહેલાં સપાટીને કાળજીપૂર્વક ભીની કરવી આવશ્યક છે. સંદર્ભો કોંક્રિટ