স্পেসারগুলি জল এবং আর্দ্রতা কীভাবে সহ্য করে?

উপাদান বিজ্ঞান: কেন আর্দ্র পরিবেশে অ-ধাতব স্পেসারগুলি শ্রেষ্ঠ

লবণাক্ত জলে পলিমার-কম্পোজিটের তড়িৎ-রাসায়নিক স্থিতিশীলতা

অ-ধাতব স্পেসারগুলি বিশেষ পলিমার কম্পোজিট দিয়ে তৈরি যা সত্যিই সমুদ্রের পরিবেশে তড়িৎ-রাসায়নিক সমস্যার বিরুদ্ধে ভালোভাবে টিকে থাকে। আমরা যে গ্যালভানিক বিক্রিয়াগুলি সম্পর্কে জানি, তাতে ধাতুগুলি লবণাক্ত জলের সাথে খারাপভাবে বিক্রিয়া করে, যার ফলে মরচে ধরে এবং সময়ের সাথে সাথে গোটা কাঠামোটি ভেঙে পড়ে। এই পলিমার বিকল্পগুলির আণবিক গঠন এমন যে ক্লোরাইড আয়নগুলিকে তাদের মধ্যে দিয়ে যেতে দেয় না, যা কংক্রিটের কাঠামোতে পুনর্বল দন্ডগুলির জন্য একটি প্রধান সমস্যা। তদুপরি, বহুদিন জলের নীচে থাকার পরেও এগুলি তাদের আকৃতি বজায় রাখে। প্রকৃত সমুদ্রের অবস্থার অনুকরণ করে নিয়ন্ত্রিত পরিবেশে পরীক্ষা করে দেখা গেছে যে অধিকাংশ উৎপাদকদের মতে জলের নীচের প্রয়োগে এই স্পেসারগুলি অর্ধ শতাব্দীরও বেশি সময় ধরে টিকে থাকতে পারে, যদিও কিছু বিশেষজ্ঞ এখনও প্রশ্ন তোলেন যে বাস্তব জীবনের কর্মক্ষমতা কি ল্যাবের ফলাফলের সমান হবে কিনা।

উচ্চ-ক্লোরাইড অঞ্চলে অ-ধাতব বিকল্পগুলির তুলনায় গ্যালভানাইজড ধাতব স্পেসারগুলি কেন দ্রুত ক্ষয় হয়

জিংক দিয়ে আবৃত ধাতব স্পেসারগুলি ক্লোরাইড আয়নের ঘনত্বপূর্ণ এলাকায়, যেমন উপকূলরেখার কাছাকাছি বা সেতুগুলিতে যেখানে রাস্তার লবণ জমে থাকে, তেমন জায়গায় রাখলে অনেক তাড়াতাড়ি ব্যর্থ হয়। প্রাথমিকভাবে নিচের ইস্পাতকে রক্ষা করতে জিংকের সুরক্ষামূলক স্তরটি সাহায্য করে, কিন্তু লবণাক্ত জলের কুয়াশা বা আর্দ্র অবস্থার সংস্পর্শে এটি দ্রুত ক্ষয় হয়ে যায়। গবেষণায় দেখা গেছে যে অভ্যন্তরীণ এলাকায় ব্যবহৃত অনুরূপ স্পেসারগুলির তুলনায় এই স্পেসারগুলি তিন গুণ বেশি হারে ক্ষয় হয়। যখন জিংকের সুরক্ষা চূড়ান্তভাবে ভেঙে পড়ে, তখন খোলা ইস্পাতে মরচি ধরে যা প্রসারিত হয় এবং অবশেষে চারপাশের কংক্রিটের কাঠামোগুলিকে ফাটিয়ে দেয়। অ-ধাতব বিকল্পগুলি সম্পূর্ণ ভিন্নভাবে কাজ করে কারণ এগুলি বিশেষ পলিমার দিয়ে তৈরি যা প্রাকৃতিকভাবে জল শোষণের প্রতি প্রতিরোধী (০.৮% এর কম শোষণ)। এই উপকরণগুলি ক্ষয় সৃষ্টিকারী তড়িৎ-রাসায়নিক বিক্রিয়াগুলিকেও সম্পূর্ণরূপে বন্ধ করে দেয়। জোয়ার-ভাটার এলাকায় প্রকৃত স্থাপন পর্যবেক্ষণ করলেও একটি স্পষ্ট ধারা দেখা যায়: বেশিরভাগ ধাতব স্পেসারগুলি প্রতি ৭ থেকে ১০ বছর পর পর প্রতিস্থাপন করা হয়, অন্যদিকে প্লাস্টিকের সংস্করণগুলি ২০ বছরের বেশি সময় ধরে সঠিকভাবে কাজ করে চলে।

জলরোধী ইঞ্জিনিয়ারিং: কোটিং এবং ন্যানো-পরিবর্তিত স্পেসার ডিজাইন

হাইড্রোফোবিক সিলেন-সিলক্সেন কোটিং: কৈশিক ভাঙনের দক্ষতা 73% বৃদ্ধি করছে

নতুন পৃষ্ঠ প্রকৌশল কৌশলগুলি আর্দ্রতার সংস্পর্শে এসে স্পেসারগুলিকে অনেক ভালো করে তোলে। সিলেন এবং সিলোক্সান থেকে তৈরি সদ্যতম জলবিকর্ষী আবরণগুলি আণবিক স্তরে ক্ষুদ্র বাধা তৈরি করে যা জলকে ঠেলে দেয়, এটি আটকে রাখার পরিবর্তে। এর মানে হল যে কৈশিক নালী নামে পরিচিত সূক্ষ্ম চ্যানেলগুলির মাধ্যমে উপকরণগুলিতে জলের প্রবেশ অনেক কম হয়। গত বছরের বিল্ডিং এনভেলপ রিসার্চ রিপোর্ট-এ প্রকাশিত পরীক্ষাগুলি অনুযায়ী, এই বিশেষ আবরণগুলি সাধারণ অপ্রক্রিয়াকৃত পৃষ্ঠের তুলনায় উপকরণগুলির জল প্রবেশন প্রতিরোধের ক্ষমতা প্রায় তিন-চতুর্থাংশ বৃদ্ধি করে। এটি নির্মাণ খাতে আসলে কী বোঝায়? কংক্রিট কাঠামোর ভিতরে লবণ এবং ধুলোর পরিমাণ কম জমা হয়, যা সেতুগুলিকে দীর্ঘতর সময় দাঁড়িয়ে রাখে, সমুদ্রদেওয়ালগুলিকে ক্ষয় থেকে রক্ষা করে এবং সুড়ঙ্গ ও অন্যান্য ভূগর্ভস্থ কাজগুলির অখণ্ডতা বজায় রাখে যেখানে আর্দ্রতা সর্বদা একটি সমস্যা।

ন্যানো-পরিবর্তিত পলিপ্রোপিলিন স্পেসার: জল শোষণ <0.8% এ কমে গেছে (4.2% বেসলাইনের বিপরীতে)

উপাদান বিজ্ঞানের সাম্প্রতিক অগ্রগতির ফলে ন্যানো-স্তরের পরিবর্তনের মাধ্যমে উপাদানগুলি আর্দ্রতার বিরুদ্ধে অনেক বেশি প্রতিরোধী হয়ে উঠেছে। উৎপাদনকারীরা যখন পলিপ্রোপিলিনে ক্ষুদ্র সিলিকা কণা প্রোথিত করে, তখন এমন পৃষ্ঠতল তৈরি হয় যা জলকে অত্যন্ত ভালভাবে বিকর্ষণ করে। জল শোষণের পরিমাণ 0.8% -এর নিচে নেমে আসে, যা প্রায় 4.2% জল শোষণকারী পুরানো উপাদানগুলির তুলনায় প্রায় পাঁচ গুণ ভাল। 2024 সালের ASTM প্রতিবেদন এই ফলাফলগুলি নিশ্চিত করে। দীর্ঘ সময় ধরে জলের চাপের মধ্যে থাকা সত্ত্বেও এই বিশেষভাবে প্রক্রিয়াজাত উপাদানগুলি স্থিতিশীল থাকে। এছাড়াও, জলের নিচে বা ভিজা পরিবেশে কাজ করার জন্য প্রয়োজনীয় সমস্ত পণ্যের জন্য ASTM মান C1712-এ নির্ধারিত সমস্ত প্রয়োজনীয়তা এগুলি পূরণ করে।

এই দ্বৈত কৌশল—পৃষ্ঠতল প্রকৌশল এবং বাল্ক উপাদান পরিবর্তন—জোয়ার-অনুজোয়ার অঞ্চল, বর্জ্যজল সুবিধা এবং অন্যান্য উচ্চ আর্দ্রতাযুক্ত পরিবেশে অক্ষুণ্ণ কর্মক্ষমতা সহ স্পেসার প্রদান করে।

বাস্তব পরিস্থিতিতে যাচাই: নিমজ্জিত ও ভূগর্ভস্থ প্রয়োগে স্পেসারগুলির দীর্ঘমেয়াদী কর্মক্ষমতা

হংকং—ঝুহাই—ম্যাকাও সেতু: সমুদ্রীয় অবস্থায় কংক্রিট স্পেসারগুলির 8 বছরের ক্ষেত্র পারফরম্যান্স

হংকং-ঝুহাই-ম্যাকাও সেতুটি অ-ধাতব স্পেসারগুলির কঠোর সমুদ্রীয় পরিবেশের মুখোমুখি হওয়ার ক্ষমতার এক দৃঢ় প্রমাণ। 2018 সালে চালু হওয়ার পর থেকে, জলের নীচে অবস্থিত এই পলিমার কম্পোজিট স্পেসারগুলি ধ্রুবক লবণাক্ত জল, নিয়মিত জোয়ার-ভাটার গতি এবং স্বাভাবিকের তুলনায় অনেক বেশি—প্রায় 35,000 প্রতি মিলিয়নে (ppm)—ক্লোরিনের স্তরের মুখোমুখি হয়েছে। কয়েক বছর পর পরীক্ষা করে দেখা গেছে যে ক্ষয়ক্ষতির কোনও লক্ষণ নেই, এবং সেতুর সমস্ত সমর্থনকারী কাঠামোতে 50 মিমি কংক্রিট আবরণ অক্ষত রয়েছে। এটি ল্যাব পরীক্ষায় ধাতব বিকল্পগুলির সঙ্গে তুলনা করলে খুবই আলাদা, যেখানে তারা অনেক আগেই খাঁজ তৈরি করা শুরু করেছিল। এখানে যা দেখা যাচ্ছে তা অন্যান্য উপকূলীয় অবকাঠামো প্রকল্পগুলিতে এমন চ্যালেঞ্জের মুখোমুখি হওয়া প্রকৌশলীদের এই ধরনের উপকরণ ব্যবহার করার বিষয়ে আত্মবিশ্বাস দেয়।

• আট বছর পর্যন্ত এক্সপোজারের পরে চাপ প্রতিরোধ ক্ষমতার 98% ধারণ
• বারবার ভিজা-শুকনো চক্রের সত্ত্বেও 0.5মিমি এর কম মাত্রার পরিবর্তন
• কংক্রিট-স্পেসার ইন্টারফেসগুলিতে ক্লোরাইড প্রবেশের কোনও পরিমাপযোগ্য প্রমাণ নেই

জলচাপের অধীনে মাত্রার স্থিতিশীলতা: ভূগর্ভস্থ অবকাঠামোর জন্য ASTM C1712 মান পূরণ করা

ভূপাতিত অবকাঠামোর জন্য, স্পেসারগুলিকে ধ্রুবক জলচাপের অধীনে বিকৃতির প্রতিরোধ করতে হবে। ASTM C1712 অনুযায়ী কঠোর পরীক্ষায় নিশ্চিত হয় যে অধাতব স্পেসারগুলি 15 মিটার জলস্তম্ভের সমতুল্য চাপের অধীনে থাকাকালীন গুরুত্বপূর্ণ মাত্রার সহনশীলতা বজায় রাখে। যাচাইকরণের ফলাফলগুলি হল:

• 500 ঘন্টার চাপ চক্রের পরে ±0.2% আয়তন প্রসারণ
• নিমজ্জিত টানেল সেগমেন্টগুলিতে পুনরায় বার স্থাপনের সহনশীলতার সাথে 100% সম্মতি
• কংক্রিট-স্পেসার ইন্টারফেসগুলিতে জলপথ গঠনের সম্পূর্ণ অনুপস্থিতি

এই ফলাফলগুলি নিশ্চিত করে যে ম্যালবর্জন জল চিকিৎসাকেন্দ্র, সাবসি পাইপলাইন এবং অন্যান্য চাপযুক্ত পরিবেশগুলিতে দীর্ঘমেয়াদী নির্ভরযোগ্য কার্যকারিতা—যেখানে মাত্রার স্থিতিশীলতা কাঠামোগত ক্ষতি প্রতিরোধ করে এবং নকশার আয়ুর অখণ্ডতা নিশ্চিত করে।

সাধারণ জিজ্ঞাসা

• আর্দ্র পরিবেষে ধাতব স্পেসারগুলির তুলনায় কী কারণে অ-ধাতব স্পেসারগুলি পছন্দ করা হয়?

  বিশেষ পলিমার কম্পোজিট দিয়ে তৈরি অ-ধাতব স্পেসারগুলি ধাতুর চেয়ে ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল বিক্রিয়া এবং ক্লোরাইড আয়নের প্রতি বেশি প্রতিরোধ ক্ষমতা রাখে, যা আর্দ্র পরিবেশে ক্ষয় এবং গাঠনিক ক্ষতি রোধ করে।

• হাইড্রোফোবিক কোটিং কীভাবে স্পেসারের কর্মদক্ষতা উন্নত করে?

  সিলেন এবং সিলোক্সান দিয়ে তৈরি হাইড্রোফোবিক কোটিংয়ের মতো কৌশলগুলি আণবিক স্তরে জলকে বিকর্ষণ করে, যা উপকরণে জল শোষণ কমিয়ে তাদের সামগ্রিক অখণ্ডতা বজায় রাখে।

• ন্যানো-পরিবর্তিত পলিপ্রোপিলিন স্পেসারগুলি কী সুবিধা প্রদান করে?

  এই স্পেসারগুলিতে সিলিকা কণা আবদ্ধ থাকার কারণে জল শোষণের হার উল্লেখযোগ্যভাবে কম, যা ঐতিহ্যবাহী উপকরণগুলির তুলনায় আর্দ্রতার প্রতি বেশি প্রতিরোধ ক্ষমতা প্রদান করে।

• আসল জীবনের প্রয়োগের জন্য কি অ-ধাতব স্পেসারগুলি যাচাই করা হয়েছে?

  হ্যাঁ, হংকং-ঝুহাই-মকাউ সেতুর মতো গবেষণা এবং বাস্তব প্রকল্পগুলি দেখিয়েছে যে কঠিন সমুদ্রীয় পরিবেশে অ-ধাতব স্পেসারগুলি কাঠামোগত অখণ্ডতা বজায় রাখতে পারে এবং ক্ষয় প্রতিরোধ করতে পারে।