કૉંક્રીટ (Concrete)

સિમેન્ટ, કપચી (મોટા કંકર, coarse aggrecgate અથવા gravel), રેતી (નાના કંકર, fine aggreate) અને પાણીનું મિશ્રણ કરવાથી મળતો બાંધકામ માટે ઉપયોગી પદાર્થ. તેને સાદો (plain) કૉંક્રીટ કહે છે. ‘કાક્રીટ’ શબ્દ લૅટિન શબ્દ ‘concretus’ (= to grow together) પરથી ઉદભવ્યો છે. કૉંક્રીટમાં પ્રત્યેક ઘટકનું વિશિષ્ટ મહત્વ હોય છે. સખત અને મજબૂત પરંતુ રાસાયણિક ર્દષ્ટિએ નિષ્ક્રિય એવા કપચી અને રેતી કૉંક્રીટના મહત્વના સ્થૂળ પદાર્થ છે. સિમેન્ટ જોડક પદાર્થ છે, જ્યારે પાણીનો ઉપયોગ રાસાયણિક પ્રક્રિયા માટે છે. પ્રત્યેક ઘટકની ગુણવત્તા અને તેનું પ્રમાણ કૉંક્રીટના ગુણધર્મ પર અસર કરે છે.

સખત થયેલ કૉંક્રીટ કૃત્રિમ પથ્થર જેવા અને ટકાઉ હોય છે. તે અગ્નિરોધકતાનો ગુણ ધરાવે છે. તેમાં પાણી પ્રવેશી શકતું ન હોઈ તે જલાભેદ્ય (waterproof) હોય છે. સારા કૉંક્રીટમાં સંકોચન (shrinkage), ઉષ્મીય પ્રસરણ (thermal expansion) અને કદ-પરિવર્તન(volumetric change)ની માત્રા ઇષ્ટ પ્રમાણમાં અંકુશ હેઠળ હોય છે. એકસાથે ઢાળેલ કૉંક્રીટના વિવિધ એકમો એકાશ્મી (monolithic) થઈને ભાર વહન કરી શકે છે, જે તેની વિશિષ્ટતા છે. આ રીતે ઢાળેલ ધાબાં, ધરણ (beam), દીવાલ, પાયા વગેરે એકાશ્મી બનીને બોજ સહન કરવાનો ગુણ ધરાવે છે.

કૉંક્રીટનો ઇતિહાસ એક સૈકાથી પણ જૂનો છે. 1919માં ડફ અબ્રાહમે પાણી-સિમેન્ટના ગુણોત્તરની અસરો અંગે સઘન અભ્યાસ કર્યો હતો. આધુનિક સમયમાં કૉંક્રીટનું તનન-સામર્થ્ય (tensile strength) ઝડપથી અંદાજી શક્ય તેવી રીતો પ્રચલિત થતી જાય છે. કૉંક્રીટનું સામર્થ્ય 28 દિવસની તરાઈ (curing) પછી મેળવવાનો ક્રમ પ્રચલિત છે. પણ તેનો ક્યાસ ત્રણ દિવસમાં, એક દિવસમાં કે થોડા કલાકોમાં મળી રહે તેવી પ્રાયોગિક રીતો શોધવામાં આવી છે.

કૉંક્રીટને તોડીને તેના સામર્થ્યનું પરીક્ષણ કરવાની રીત ઘણાં વર્ષોથી અમલમાં છે; પરંતુ હવે એવી રીતો પણ વપરાય છે કે જેમાં કૉંક્રીટને નુકસાન કર્યા સિવાય તેનું સામર્થ્ય માપી શકાય છે. આને અવિનાશક (nondestuctive) કસોટી કહે છે. તેમાં પરા ધ્વનિક (ultrasound) તરંગો અને સ્પંદ-ગતિ(pulse velocity)-માપક તથા સ્ક્રીઅડ હેમર જેવાં કઠિનતા-આધારિત સાધનોના ઉપયોગનો સમાવેશ થાય છે.

ટૅક્નૉલૉજીના વિકાસ સાથે ઇજનેરી બાંધકામ-પદ્ધતિઓનાં પણ પરિવર્તન થતાં તે વધુ આધુનિક બનતી જાય છે. બાંધકામ-ક્ષેત્રે કમ્પ્યૂટરનો ઉપયોગ થયો છે. કૉંક્રીટ બનાવવામાં અને તેના સંચાલનમાં વીજાણુ-સાધનોની વપરાશ વિપુલ પ્રમાણમાં થતી જોવા મળે છે. લિફ્ટ-ક્રેન, જૅક કૉંક્રીટ-મિશ્રણ અને વહનનાં સાધનો તથા સેન્ટરિંગ(form work)માં સ્વયંસંચાલન કમ્પ્યૂટરના આદેશ મુજબ થાય એવી કામગીરી શરૂ થઈ છે.

તાજો (Fresh) કૉંક્રીટ : કૉંક્રીટના ઘટકોનું એકરૂપ મિશ્રણ થાય ત્યારે શરૂઆતમાં તે સુઘટ્ય (plastic) સ્થિતિમાં હોય છે. તેને તાજો કૉંક્રીટ કહે છે. આ કૉંક્રીટમાંના ઘટકો સંકળાઈને સાથે રહે તે જરૂરી છે. આમ ન થાય તો કૉંક્રીટ છૂટો પડી જાય. કાક્રીટનો માલ સરળતાથી અને વ્યવસ્થિત રીતે ભરી શકાય, પ્રમાણસર ભીનાશ ધરાવતો હોય (consistence), ઘટ્ટીકરણ (compaction), મિશ્રણ અને હેરફેરની ક્રિયાઓ દરમિયાન ઘટકો છિન્નભિન્ન થતા ન હોય અને ઘટ્ટીકરણની ક્રિયામાં સરળતા અને અનુકૂળતા રહેતી હોય તેવા કૉંક્રીટને સુકાર્યતા ધરાવતો (workable) કૉંક્રીટ કહે છે. સુકાર્યતા એ તાજા કૉંક્રીટનું આવશ્યક લક્ષણ છે.

કૉંક્રીટની સુકાર્યતાનો આધાર અનેક પરિબળો ઉપર રહેલો છે. પાણીનું પ્રમાણ, કપચીનું મહત્તમ માપ, કપચીની શ્રેણી (grading) તેમજ આકાર અને સપાટીની રૂક્ષતા (coarseness) વગેરે મુખ્ય પરિબળો છે. વાસ્તવમાં પાણી-સિમેન્ટના ચોક્કસ પ્રમાણ માટે સુકાર્યતા મેળવી શકાય તેવું રેતી-કપચીનું એક નિશ્ચિત પ્રમાણ હોય છે.

પ્રયોગશાળામાં સુકાર્યતા માપવા માટે અવપાત-પરીક્ષણ (slump test), ઘટ્ટીકરણ-આંકપરીક્ષણ (compacting factor test), વહન-પરીક્ષણ (flow test) , વીબી-ટેસ્ટ તથા પુનર્આકૃતિ-પરીક્ષણ (remoulding test) કરવામાં આવે છે. બાંધકામના સ્થળ ઉપર કૉંક્રીટની સુકાર્યતા એકધારી જળવાઈ રહે છે કે નહિ તે તપાસવા ઇજનેર અવયવી-પરીક્ષણ કરે છે.

કૉંક્રીટનું તાજું મિશ્રણ માણસ પોતે પાવડાની મદદથી કરી શકે છે અથવા કૉંક્રીટ-મિક્સરનો ઉપયોગ પણ કરાય છે. મિશ્રણ એ રીતે થવું જોઈએ કે જેથી કપચી અને રેતીના દરેક કણ ફરતું સિમેન્ટ-પાણીનું સપ્રમાણ આવરણ પ્રાપ્ત થાય. સામાન્ય રીતે એકથી દોઢ મિનિટ સુધી મિશ્રણની પ્રક્રિયા ચાલુ રાખવી જરૂરી છે.

કૉંક્રીટને ફર્મામાં ઘટ્ટ કરવા જુદી જુદી રીતો અપનાવવામાં આવે છે. કંપન(vibration)થી ઘટ્ટીકરણની રીત પ્રચલિત છે. કૉંક્રીટની સપાટી ઉપર પાણી તરી આવે એટલે કંપનક્રિયા બંધ કરવી જોઈએ.

સખત કૉંક્રીટ (hardened concrete) : તાજા કૉંક્રીટનું મિશ્રણ થઈ ગયા પછી જેમ સમય પસાર થાય છે તેમ કૉંક્રીટ સુઘટ્ય સ્થિતિમાંથી ઘન સ્થિતિમાં આવતું જાય છે. સિમેન્ટનો લેપ (paste) જામતો જાય છે તેમ તે કડક બને છે. સિમેન્ટનું પ્રારંભિક ઠારણ (initial setting) થાય તે પહેલાં કૉંક્રીટને ઢાળી દેવો જોઈએ. સિમેન્ટનો પ્રારંભિક ઠારણ-સમય (initial setting time) સામાન્યત: 30 મિનિટ હોય છે. જ્યારે અંતિમ ઠારણ-સમય 6થી 10 કલાક સુધીનો હોય છે.

કૉંક્રીટ સખત જામતો જાય તેમ તે સામર્થ્ય પ્રાપ્ત કરે છે. સખત બનેલ કૉંક્રીટને યોગ્ય રીતે પકવવામાં (તરાઈ કરવામાં) (curing) આવે તો 28 દિવસમાં તે તેની પરિકલ્પન મજબૂતાઈ (design strength) મેળવી લે છે તેમ મનાય છે.

મજબૂતાઈ : કૉંક્રીટની મજબૂતાઈ વિવિધ પરિબળો ઉપર અવલંબિત છે. (1) પાણી-સિમેન્ટનો ગુણોત્તર, (2) સિમેન્ટની લૂગદીમાં અવકાશનું પ્રમાણ, (3) કપચીનું મહત્તમ માપ, (4) સિમેન્ટ અને કપચીની ગુણવત્તા, (5) ઘટ્ટીકરણનું પ્રમાણ, (6) ઘટકોનું પ્રમાણ, (proportions of constituents), (7) કપચી-સિમેન્ટનો ગુણોત્તર (aggregate cement ratio), (8) તરાઈનો પ્રકાર અને તાપમાન (mode of curing and temperature), (9) ભારનો પ્રકાર : સ્થિર, સતત કે વિચલિત.

આ પરિબળોને લક્ષમાં રાખીને તેમના યોગ્ય સંકલનથી ઇચ્છિત સામર્થ્યવાળું કૉંક્રીટ બનાવી શકાય છે.

કૉંક્રીટ મજબૂત, સસ્તું અને ટકાઉ થાય તેમજ મહત્તમ સુકાર્યતા પ્રાપ્ત કરી શકાય તે હેતુ લક્ષમાં રાખીને ઇજનેર દ્વારા કૉંક્રીટમાંનાં ઘટક-તત્વોનું પ્રમાણ નક્કી થાય છે.

ઘટક પદાર્થોનાં પ્રમાણ : ઘટક પદાર્થનાં પ્રમાણ નક્કી કરવા માટે ગણતરીની અનેક રીતો વાપરવામાં આવે છે, (1) યાર્દચ્છિક (arbitrary) પ્રમાણની રીત, (2) મહત્તમ ઘનતાની રીત, (3) સૂક્ષ્મતા-ગુણાંકની રીત (fineness modulus), (4) સપાટીના ક્ષેત્રફળની રીત, (5) એ.સી.આઈ. કમિટીની રીત, (6) કપચી-રેતીની શ્રેણી ઉપર આધારિત રીત (grading curve method), (7) ઇન્ડિયન રોડ કૉંગ્રેસ-44ની રીત, (8) ઉચ્ચશક્તિ કૉંક્રીટની રીત, (9) નમન-સામર્થ્ય ઉપર આધારિત રીત, (10) ભારતીય માનક સંસ્થા (Indian Standard Institution)-સૂચિત રીત.

ઘટક પદાર્થો : (1) સિમેન્ટ : કૉંક્રીટના ઘટક પદાર્થોમાં સિમેન્ટનું મહત્વ વિશેષ છે. તે કંકર (કપચી) અને રેતીને જોડનાર પદાર્થ તરીકે કામ કરે છે. પાણી અને સિમેન્ટના રાસાયણિક સંયોજનથી સિમેન્ટ જામીને મજબૂત બને છે. ઇંગ્લૅન્ડના લીડ્ઝ વિસ્તારમાં કડિયા તરીકે કામ કરતા જૉસેફ આસ્પડને 1824માં પૉર્ટલૅન્ડ સિમેન્ટનો પેટન્ટ નોંધાવ્યો હતો તેથી તેનું નામ કૉંક્રીટના ઇતિહાસમાં સિમેન્ટના શોધક તરીકે જાણીતું છે.

સિમેન્ટના અનેક પ્રકારો છે; પરંતુ સામાન્યત: જે સિમેન્ટનો ઉપયોગ બહુ થાય છે તેને પૉર્ટલૅન્ડ (Portland) સિમેન્ટ કહે છે. ચૂના અને માટીના મિશ્રણને ઘૂમતી ભઠ્ઠી(rotary kiln)માં ગરમ કરીને આ સિમેન્ટ બનાવવામાં આવે છે. ચૂનો (calcarious material) અને માટી(argillaceous material)ના એકરૂપ મિશ્રણ માટે આર્દ્ર પ્રક્રિયા (wet process) અથવા શુષ્ક પ્રવિધિ(dry process)નો ઉપયોગ સિમેન્ટની ફૅક્ટરીમાં કરવામાં આવે છે. આ પદાર્થોને ઘૂમતી ભઠ્ઠીમાં 1500° સે. સુધી તપાવવામાં આવે છે ત્યારે ભસ્મીભૂત પદાર્થ મળે છે. તેને ક્લિંકર કહે છે. ક્લિંકરને દળીને તેનો ઝીણો ભૂકો બનાવવામાં આવે છે અને તેમાં ચિરોડી (gypsum) ઉમેરવામાં આવે છે. ચિરોડી સિમેન્ટના જામવાના સમય ઉપર નિયંત્રણ રાખવાનું મહત્વનું કાર્ય બજાવે છે.

ફૅક્ટરીમાં આ રીતે તૈયાર થયેલ સિમેન્ટને તેના માટે ખાસ તૈયાર કરેલી ટાંકીઓ(cement silos)માં સુરક્ષિત (હવામાન અને પાણી સામે રક્ષણ પ્રાપ્ત કરવાના હેતુથી) રાખવામાં આવે છે અને 50 કિગ્રા.ના વજનમાં થેલીઓ ભરીને બજારમાં મોકલવામાં આવે છે.

વિવિધ પ્રકારના સિમેન્ટનાં નામો નીચે પ્રમાણે છે : (1) સામાન્ય પૉર્ટલૅન્ડ સિમેન્ટ, (2) ત્વરિત સખત બનતો (rapid hardening) સિમેન્ટ, (3) સલ્ફેટ પ્રતિકારક સિમેન્ટ, (4) બ્લાસ્ટ ફર્નેસ સિમેન્ટ, (5) ત્વરિત જામતો (quick setting) સિમેન્ટ, (6) સુપર સલ્ફેટ સિમેન્ટ, (7) નિમ્ન ઉષ્મા (low heat) સિમેન્ટ, (8) પૉર્ટલૅન્ડ પૉઝોલાના સિમેન્ટ (PPC); (9) હાઇડ્રૉફોલિક સિમેન્ટ, (10) ઑઇલ-વેલ સિમેન્ટ, (11) ઍલ્યુમિના સિમેન્ટ.

(2) કંકર (કપચી) : કૉંક્રીટમાં વપરાતો કંકર તેના કદને અનુલક્ષીને મોટા કંકર (કપચી, ગ્રૅવલ) અને નાના કંકર અથવા રેતી એમ બે વિભાગમાં ઓળખાય છે. 4.76 મિમી. માપની ચાળણીમાં ચાળતાં અવશેષરૂપે રહે તેને સ્થૂલ કંકર અને જે પદાર્થ તેમાંથી ચળાઈ જાય તેને રેતી કહે છે. પથ્થરના ખંડનથી મળતી કપચી અણિયાળા આકારના ખૂણાવાળા ટુકડા-સ્વરૂપે પ્રાપ્ત થાય છે. નદી કે દરિયાના પટમાંથી મળતા કંકર ગોળમટોળ હોય છે અને ગ્રૅવલ તરીકે ઓળખાય છે.

કંકરને ચાળવા માટે ભારતીય માનક સંસ્થાએ 40 મિમી., 20 મિમી., 10 મિમી., 4.76 મિમી., 2.36 મિમી., 1.20 મિમી., 600 માઇક્રોન, 300 માઇક્રોન અને 150 માઇક્રોન માપની ચાળણીઓ સૂચવેલી છે.

કપચીના એક જથ્થામાં જુદા જુદા માપના કાંકરા (કણો) હોય ત્યારે તે સતત શ્રેણીબદ્ધ કપચી (continuously graded aggregate) તરીકે ઓળખાય છે.

કૉંક્રીટમાં વપરાતા કંકર ચોખ્ખા, કઠણ, મજબૂત તથા ધૂળ અને તૈલી પદાર્થના આવરણ વગરના તેમજ તે કોલસી, માટી કે અન્ય અશુદ્ધિથી મુક્ત હોવા જોઈએ. કંકર રાસાયણિક ર્દષ્ટિએ નિષ્ક્રિય (chemically inert) છે.

કૉંક્રીટના સામાન્ય પ્રકારના કામકાજમાં 10 મિમી.થી 25 મિમી. માપના કંકરનો ઉપયોગ કપચી કે ગ્રૅવલ તરીકે થાય છે. બંધ, પુલના થાંભલા કે જાડી દીવાલોમાં 25 મિમી.થી વધુ માપની કપચી કે ગ્રૅવલનો ઉપયોગ થાય છે.

કૉંક્રીટના કુલ જથ્થામાં કંકર-રેતીનો 85 % જેટલો ફાળો છે. કંકર અને રેતીના ઉપયોગથી કૉંક્રીટ સસ્તું બને છે. તે ઉપરાંત કદસ્થૈર્ય (volumetric stability), ટકાઉપણું ને મજબૂતાઈ અર્પવામાં તે ઉપયોગી છે.

કંકર-રેતીના માપના સુઆયોજન માટે ફુલર થૉમસને શ્રેણી-આલેખ (grading curve) સૂચવેલ છે. આ આલેખની મદદથી કંકર-રેતીના કણોનાં વજન નક્કી કરીએ તો મહત્તમ ઘનતાવાળું કૉંક્રીટ મેળવી શકાય છે. ટાલબૉટ રિચાર્ડ તથા એડવર્ડ યંગના કંકર-રેતીના કણોની શ્રેણીના પ્રયોગો જાણીતા છે. બ્રિટનની રોડ રિસર્ચ લૅબોરેટરી તરફથી કંકર-માપની શ્રેણી સૂચવતાં કોષ્ટકો તૈયાર કરવામાં આવેલાં છે જે રોડ રિસર્ચ નોટ નંબર ચારથી ઓળખાય છે. ચાર શ્રેણીમાં વિભાજિત કંકરનો ઉપયોગ કૉંક્રીટના ઘટક પદાર્થોની ગણતરીમાં થાય છે.

કંકર સામાન્યત: નહિવત્ પાણી ચૂસે છે; પરંતુ છિદ્રાળુ કંકર પાણી વધુ પ્રમાણમાં ચૂસતા હોઈ તેનો ચોક્કસ ખ્યાલ કરવાથી કંકરની ગુણવત્તા માલૂમ પડે છે. સામાન્યત: સારી ગુણવત્તાવાળા કંકર એક ટકા જેટલું પાણી ચૂસે છે. રેતીમાં પાણી નાખીએ તો રેતીનું કદ વધે છે. બારીક રેતીમાં 8 ટકા જેટલું પાણી તેના બાહ્ય કદમાં 20 % જેટલી વૃદ્ધિ કરી શકે છે. કદના વધારાને રેતીની કદવૃદ્ધિ (bulking of sand) કહે છે. કાક્રીટ તૈયાર કરતી વખતે રેતીનું સાચું અને આભાસી કદ કેટલું છે તે ચોકસાઈપૂર્વક જાણવું જરૂરી છે.

મોટા કદના કંકરની સપાટીનું ક્ષેત્રફળ નાના કદના કંકરની સપાટીના ક્ષેત્રફળ કરતાં ઓછું હોવાથી મોટા કદના કંકરનો ઉપયોગ થાય તો સિમેન્ટનું પ્રમાણ ઘટે છે. સિમેન્ટનું પ્રમાણ આ સપાટીના ક્ષેત્રફળને આવરી લેવા જેટલું પર્યાપ્ત ગણાતું હોઈ ક્ષેત્રફળ ઓછું હોય તો સિમેન્ટનું પ્રમાણ ઘટે છે.

નાના કદના કંકરના ઘણી વખત બે વિભાગ પાડવામાં આવે છે. રેતી અને કપચીના માપની વચ્ચેના કંકરને ગ્રિટ તરીકે ઓળખાવાય છે. રેતીનું પ્રમાણ વધારે તેમ સિમેન્ટની વપરાશ વધે છે.

પ્રયોગશાળામાં કંકર અને રેતીના ગુણધર્મો નક્કી કરવામાં કંકર-દાબ-આંક-પરીક્ષણ (aggregated crushing value test), 10 % સૂક્ષ્મતા-પરીક્ષણ (10 % fines test), વિશિષ્ટ ઘનતા, રિક્તતા (voids) અને જલશોષણ (water absorption), રેતીની કદવૃદ્ધિ અને ચાળણી-વિશ્લેષણ (sieve analysis) જેવા અનેક અવલોકનાત્મક પ્રયોગો કરવામાં આવે છે.

(3) પાણી : પાણી સિમેન્ટ સાથે રાસાયણિક પ્રક્રિયા કરે છે. આ રાસાયણિક પ્રક્રિયાને લીધે સિમેન્ટમાં રાસાયણિક સંયોજક તત્વો ટ્રાય-કૅલ્શિયમ સિલિકેટ (C₃S), ડાયકૅલ્શિયમ સિલિકેટ (C₂S), ટ્રાય- કૅલ્શિયમ ઍલ્યુમિનેટ (C₃A) અને ટેટ્રાકૅલ્શિયમ ઍલ્યુમિનો ફેરાઇટ (CuAF) તેના જલયુક્ત (hydrated) પદાર્થોમાં રૂપાંતરિત થાય છે. આ પ્રક્રિયા દરમિયાન ગરમી ઉત્પન્ન થાય છે, કારણ કે સિમેન્ટ ઉષ્માક્ષેપક (exothermic) પદાર્થ છે. જલયોજન(hydration)ના પરિણામસ્વરૂપ સિમેન્ટ ચીકણો બની કંકર સાથે બંધાઈને મજબૂતાઈ પ્રાપ્ત કરવા સક્ષમ બને છે.

કૉંક્રીટમાં વપરાતું પાણી ચોખ્ખું અને કાર્બોનેટ તથા સલ્ફેટ ક્ષારોથી મુક્ત હોવું જરૂરી છે. પીવાનું પાણી કૉંક્રીટ માટે યોગ્ય છે. કાર્બોનેટ અને બાયકાર્બોનેટનું પ્રમાણ 1000 પી.પી.એમ. કરતાં વધુ હોય તો તે પાણી કૉંક્રીટ માટે હાનિકારક ગણાય છે. 10,000 પી.પી.એમ. ક્લોરાઇડ ક્ષાર અને 3000 પી.પી.એમ. સલ્ફેટ ક્ષાર હોય ત્યાં સુધી તેની માત્રા ક્ષમ્ય ગણાય છે.

દરિયાના પાણીમાં ક્લોરાઇડ ક્ષારનું પ્રમાણ વધુ હોઈ લોખંડના સળિયાને તે કાટ લગાડે છે.

સંપૂર્ણ રાસાયણિક પ્રક્રિયા માટે સિમેન્ટમાં તેના વજનના 0.3થી 0.4 જેટલા પાણીની ન્યૂનતમ આવશ્યકતા છે. કૉંક્રીટની સુકાર્યતા વધારવા તેનાથી થોડું વધારે પાણી વાપરવું પડે છે. સામાન્યત: કૉંક્રીટમાં સિમેન્ટના 0.5થી વધુ પાણી મેળવવામાં આવે છે.

તરાઈ : કૉંક્રીટને આર્દ્ર રાખવાની પ્રક્રિયાને તરાઈ કહે છે. યોગ્ય તાપમાન અને સંતોષકારક જળપ્રમાણ જાળવી રાખવાની આ ખાસ પ્રકારની પ્રક્રિયા કૉંક્રીટની ઉચ્ચ ગુણવત્તા પ્રાપ્ત કરવા માટે અત્યંત જરૂરી છે. સિમેન્ટના કણો અને પાણીના સંયોજનની ઉષ્માક્ષેપક જલયોજનની પ્રક્રિયાના ફળસ્વરૂપે કૉંક્રીટ મજબૂત બને છે. તરાઈ દ્વારા જળયોજનની ક્રિયા સતત ચાલુ રહી શકે છે અને ઉત્પન્ન થતી ગરમી પણ અંકુશમાં રહે છે. તરાઈ એ લાંબો સમય ચાલતી પ્રક્રિયા છે. શરૂઆતમાં આ પ્રક્રિયાનો દર ઝડપી હોય છે અને પછીથી તે ઘટતી માત્રામાં ચાલુ રહે છે.

તરાઈ કરવાની અનેક રીતો પ્રચલિત છે, જેને ચાર પ્રકારમાં વહેંચી શકાય : (1) પાણીથી તરાઈ, (2) બાષ્પીભવન-પ્રતિરોધક પટલ-તરાઈ (membrane curing), (3) ઉષ્મા-તરાઈ અને (4) અન્ય.

પાણીથી થતી તરાઈમાં ખાબોચિયું બનાવીને (ponding), છાંટીને અથવા ભીનાશયુક્ત આવરણ(wet covering)થી તરાઈ થઈ શકે છે. પૂર્વનિર્મિત (precast) એકમોના ઉત્પાદનમાં વરાળની મદદથી પણ તરાઈ કરવામાં આવે છે. વરાળની મદદથી થતી તરાઈમાં સામાન્ય દબાણવાળી વરાળ અને ઉચ્ચ દબાણયુક્ત વરાળ(high pressure steam curing)નો ઉપયોગ થાય છે.

તરાઈ સામાન્યત: 24 કલાક પછી અને ઓછામાં ઓછા 3 દિવસના સમયગાળા માટે ચાલુ રાખવી જરૂરી છે. ઝડપથી મજબૂત બનતા સિમેન્ટ (rapid hardening cement) માટે આ સમય ઓછો થઈ શકે છે, જ્યારે અલ્પ ઉષ્મા સિમેન્ટ (low heat cement) માટે વધુ સમય પૂરતી તરાઈની આવશ્યકતા રહે છે. પૉઝોલાના સિમેન્ટ માટે પણ વધુ તરાઈની જરૂર હોય છે.

સંમિશ્રણો (admixtures) : સિમેન્ટ, કંકર, રેતી અને પાણી ઉપરાંત કૉંક્રીટ બનાવતી વખતે ખાસ સંમિશ્રણોનો ઉપયોગ પણ થતો હોય છે. સંમિશ્રણોના ઉપયોગથી કૉંક્રીટના અમુક ગુણધર્મોમાં ચોક્કસ વધારો કે પરિવર્તન પ્રાપ્ત કરી શકાય છે. સુકાર્યતા, સામર્થ્ય પ્રાપ્ત કરવાની ગતિનો દર (rate of hardening), સામર્થ્ય પ્રાપ્ત કરવાની ઝડપમાં અવરોધ, જળાભેદ્યતા (water tightness) અને ઘસારા-અવરોધક (resistance against wear, tear and abrasion) જેવા અનેક ગુણધર્મોનું વિશિષ્ટ સિંચન કરવા માટે સંમિશ્રણોનો ઉપયોગ થાય છે.

સંમિશ્રણોનો ઉપયોગ ઇજનેરના માર્ગદર્શન હેઠળ કરવો હિતાવહ છે. ભારતીય માનક સંસ્થાએ સંમિશ્રણો અંગેનું માર્ગદર્શન પૂરું પાડવા સ્પેસિફિકેશન ફૉર ઍડમિક્સ્ચર્સ ફૉર કૉંક્રીટ : IS – 9103 – 1979 નામની પુસ્તિકા બહાર પાડી છે.

કૉંક્રીટનું સામર્થ્ય (strength of concrete) : કૉંક્રીટનું દાબક-સામર્થ્ય (compressive strength) એ કૉંક્રીટનો અગત્યનો અને ઉપયોગી ગુણધર્મ છે. સાદો કૉંક્રીટ મુખ્યત્વે દાબભારવહન કરવા વપરાતો હોય છે. કૉંક્રીટનું દાબક સામર્થ્ય તેના તણાવ-સામર્થ્ય (tensile strength) કરતાં આશરે દશ ગણું અધિક છે.

ભારતીય માનક સંસ્થાએ(ISI)એ કૉંક્રીટના દાબક-સામર્થ્યની અગત્યને લક્ષમાં લઈ તેનું વર્ગીકરણ નીચે પ્રમાણે કર્યું છે અને તે માટે તેણે લાક્ષણિક દાબક-સામર્થ્ય શબ્દપ્રયોગ કર્યો છે : M₁₀, M₁₅, M₂₀, M₂₅, M30, M₃₅, M₄₀ અહીં M એ મિશ્રણ માટેની સંજ્ઞા છે, જ્યારે 10, 15,… 40 એ 28 દિવસની તરાઈ પછી તેનું લાક્ષણિક દાબક-સામર્થ્ય (fck), ન્યૂ/ચોમિમી, દર્શાવે છે; દા.ત., M₁₅ એટલે 28 દિવસની તરાઈ પછી 15 ન્યૂ/ચોમિમી. લાક્ષણિક દાબક-સામર્થ્ય પ્રાપ્ત કરતું મિશ્રણ.

ભારતીય માનક સંસ્થાએ M₅, M_7.5, M₁₀, M₁₅ અને M₂₀ વર્ગના સામાન્ય કૉંક્રીટ માટે જ્યારે તેના ઘટક પદાર્થોનાં પ્રમાણોની ચોક્કસ ગણતરી પદ્ધતિ અપનાવી ન હોય ત્યારે વિવિધ ઘટકોનો કયા પ્રમાણમાં ઉપયોગ કરવો તેનું માર્ગદર્શન આપેલું છે જે સારણી 1માં દર્શાવેલ છે.

કૉંક્રીટનું સામર્થ્ય–પરીક્ષણ : કૉંક્રીટના દાબક-સામર્થ્યના પરીક્ષણ માટે તાજા કૉંક્રીટમાંથી 150 મિમી. બાજુ ધરાવતા ઘન તૈયાર કરવામાં આવે છે અને તેનું સામર્થ્ય 28 દિવસની તરાઈ પછી માપવામાં આવે છે. આ પ્રકારના ઘન દરેક પાળી(shift)માં તૈયાર થતા કાક્રીટમાંથી બનાવવામાં આવે છે. આ ઘન ઉપર દાબક-ભાર લગાવવામાં આવે છે. ઘનને તોડવા માટે જે ભાર આપવો પડે તેના આધારે સામર્થ્યની ગણતરી થાય છે. કૉંક્રીટના પ્રત્યેક નમૂનામાંથી 150 મિમી.ના ઓછામાં ઓછા ત્રણ ઘન તૈયાર કરવામાં આવે છે. અને તે પ્રત્યેકનું દાબક-સામર્થ્ય પ્રયોગશાળામાં માપવામાં આવે છે. ત્રણ ઘનનું સરેરાશ સામર્થ્ય એ જે તે જથ્થાનું દાબક-સામર્થ્ય ગણાય છે. (પ્રત્યેક ઘનનું સામર્થ્ય સરેરાશ સામર્થ્યના 15 % કરતાં વધુ કે ઓછું ન હોવું જોઈએ.)

કૉંક્રીટની શક્તિનો જલદી ક્યાસ નીકળે તે માટે વૈકલ્પિક રીતે 7 દિવસે પણ પરીક્ષણ કરી શકાય છે. 3 દિવસ અથવા 7 દિવસ પછી કૉંક્રીટના ધરણનું સામર્થ્ય માપીને પણ કૉંક્રીટના સામર્થ્યનો અંદાજ મેળવી શકાય છે.

કૉંક્રીટ ઘનના સામર્થ્યનાં પરિણામોનું આંકડાકીય (statistical) વિશ્લેષણ કરીને પ્રમાણિત વિચલન (standard deviation) (s) અને વિચલન-આંક (coefficient of variation) (v)ની ગણતરી કરવામાં આવે છે. આ પ્રકારની ગણતરી કૉંક્રીટના મોટા કામ ઉપર ગુણવત્તા જાળવી રાખવામાં મદદરૂપ થાય છે.

પરીક્ષણનાં પરિણામો ઉપરથી કોઈ પણ કૉંક્રીટ સ્વીકાર્ય છે કે નહિ તેનાં ધોરણો ભારતીય માનક સંસ્થાએ સ્થાપ્યાં છે. કોઈ પણ કૉંક્રીટ તેની સામર્થ્યની જરૂરિયાત પ્રમાણે સ્વીકાર્ય બનવા માટે (अ) દરેક સૅમ્પલનું સામર્થ્ય તેના લાક્ષણિક સામર્થ્ય જેટલું તો હોવું જ જોઈએ. અથવા (आ) જો કોઈ સૅમ્પલનું સામર્થ્ય લાક્ષણિક સામર્થ્ય કરતાં ઓછું હોય તો તેવા દરેક સૅમ્પલ માટે (1) લાક્ષણિક સામર્થ્ય ઓછા 1.35 ગણું પ્રમાણિત વિચલન એટલે કે (fck – 1.35 s) અને (2) 0.80 ગણું લાક્ષણિક સામર્થ્ય (0.80 fck) અને (3) બધા સૅમ્પલનું સરેરાશ સામર્થ્ય લાક્ષણિક સામર્થ્ય વત્તા  ગણું પ્રમાણિત વિચલન – આ ત્રણમાંથી જે વધુ હોય તેટલું દાબક-સામર્થ્ય તો હોવું જ જોઈએ.

પરીક્ષણ માટેના કૉંક્રીટના નમૂનાનાં પરિણામોના આધારે પ્રમાણિત વિચલન નક્કી કરવા માટે પૂરતા નમૂના પ્રાપ્ત થયા ન હોય તો નીચેની સારણી 2માં દર્શાવ્યા પ્રમાણે પ્રમાણિત વિચલન ગણતરીમાં લેવાં તેવું ભારતીય માનક સંસ્થાએ સૂચવ્યું છે :

કૉંક્રીટના પ્રકારો : કૉંક્રીટના પ્રકારો અસંખ્ય છે. કૉંક્રીટના મુખ્ય પ્રકારો તેના વિશિષ્ટ ગુણો સાથે નીચે દર્શાવેલ છે :

(1) હલકા વજનનો કૉંક્રીટ (light weight concrete) : સામાન્ય સાદા કૉંક્રીટનું વજન દર ઘન મીટરે લગભગ 2400 કિગ્રા. હોય છે. બાંધકામમાં કૉંક્રીટનું પોતાનું વજન ઘટાડવાની જરૂરિયાત ઉપસ્થિત થાય ત્યારે વજનમાં હલકો કૉંક્રીટ વાપરવામાં આવે છે. આ પ્રકારનો કૉંક્રીટ બનાવવાની વિવિધ રીતો છે. તેમાં મુખ્ય (अ) વજનમાં હલકા એવા કંકરના ઉપયોગથી બનતો કૉંક્રીટ (light weight aggregate concrete), (आ) છિદ્રાળુ કૉંક્રીટ (cellular, aerated and foam concrete), (इ) રેતીવિહીન કૉંક્રીટ (no fines concrete).

આ પ્રકારના કૉંક્રીટથી સ્વભાર (self weight) ઓછો થાય છે. તે ઉપરાંત ધ્વનિ-નિયંત્રિત બાંધકામ (accoustic construction) પ્રાપ્ત થાય છે અને તાપમાન-નિયંત્રણની કામગીરી તે બજાવે છે.

આ પ્રકારના કાક્રીટની ઘનતા 300થી 1800 કિલોગ્રામ દર ઘન મીટરે હોય છે.

(2) ભારે વજનનો કૉંક્રીટ (heavy weight concrete) : આ પ્રકારના કૉંક્રીટનો ઉપયોગ અણુવિકિરણ-અવરોધક પદાર્થ તરીકે થાય છે. સામાન્ય કૉંક્રીટ કરતાં તેની ઘનતા દોઢ ગણી કે બમણી હોય છે. આ કૉંક્રીટ ભારે વજનના કંકરના ઉપયોગથી બને છે, બેરાઇટ (બેરિયમ સલ્ફેટ) કે જેની વિશિષ્ટ ઘનતા 4.1 જેટલી હોય છે તે આ કૉંક્રીટમાં કંકર તરીકે વપરાય છે. આ કૉંક્રીટના સ્થિતિસ્થાપકતા ગુણાંક (modulus of elasticity) અને પ્વાસોં-ગુણોત્તર (Poissons’ ratio) સામાન્ય કૉંક્રીટ જેટલા જ હોય છે; પરંતુ તેનો સંકોચન-પ્રતિરોધ (resistance against shrinkage) ઘણો વધારે હોય છે. આ કૉંક્રીટની ઘનતા 4000 કિલોગ્રામ દર ઘનમીટરથી પણ વધારે હોય છે અને અણુ વિદ્યુતમથકમાં રિઍક્ટરની દીવાલના બાંધકામમાં તેનો ઉપયોગ પ્રચલિત છે.

(3) રેસા પ્રબલિત કૉંક્રીટ (fibre reinforced concrete) : સિમેન્ટ-લેપ, ઍસ્બેસ્ટૉસ, કાચ, પ્લાસ્ટિક કે લોખંડના તાંતણા કે રેસાઓના મિશ્રણથી બનાવેલ મૉર્ટર કે કૉંક્રીટથી આ પ્રકારનો કૉંક્રીટ બને છે. તેનું તણાવ-સામર્થ્ય અને તિરાડપ્રતિકારકતા (resistance against cracking) સામાન્ય કૉંક્રીટ કરતાં વિશેષ હોય છે અને તે ગતિજ ઊર્જા (kinetic energy) સામે પ્રતિરોધ કરવાનો મહત્વનો ગુણધર્મ ધરાવે છે.

(4) રેઝિન કૉંક્રીટ : આ પ્રકારના કૉંક્રીટમાં કંકરને જોડવા, સિમેન્ટને બદલે સંશ્લેષિત (synthetic) રેઝિનનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. એપૉક્સી, પૉલિએસ્ટર કે ફિનૉલિક્સ જેવા રેઝિનનો તેમાં ઉપયોગ થાય છે. આ પ્રકારના કૉંક્રીટમાં ઝડપી મજબૂતાઈ પ્રાપ્ત કરી લેવાનો, કઠિનતા (toughness) અને રાસાયણિક પ્રક્રિયા-અવરોધક, તથા ઘસારા તેમજ હવામાનની અસરથી મુક્ત વગેરે ગુણધર્મો મુખ્ય છે. એપૉક્સી કૉંક્રીટ વીજળીના અવાહક તથા ઉષ્માવહન-પ્રતિરોધક તરીકે અને જોડક પદાર્થ તરીકે પણ વપરાય છે. આ કૉંક્રીટ સામાન્ય કાક્રીટ કરતાં મોંઘો છે અને તેથી તેનો ઉપયોગ પ્રચલિત થઈ શક્યો નથી. ખાસ સંજોગોમાં જ તે વપરાય છે.

(5) પૉલિમર અને પૉલિમર વ્યાપ્ત કૉંક્રીટ (PC અને PIC) : પૉલિમરને બંધક પદાર્થ તરીકે વાપરીને પૉલિમર કૉંક્રીટ બનાવવામાં આવે છે. પૉલિમર વ્યાપ્ત કૉંક્રીટમાં પૉલિમરના પદાર્થને દબાણથી કૉંક્રીટમાં ઉતારવામાં આવે છે. આ કૉંક્રીટનું તનાવ-સામર્થ્ય (tensile strength) સામાન્ય કૉંક્રીટ કરતાં વધુ હોય છે. એકાએક લાગતા ધક્કાની કાર્યશક્તિ પણ આ કૉંક્રીટ સરળતાથી સહન કરે છે. ઠંડી-ગરમીની વિપરીત અસર, ઘસારો તથા રાસાયણિક નુકસાન સામે પ્રતિરોધ એ આ કૉંક્રીટનો વધારાનો ગુણધર્મ છે. આવો કૉંક્રીટ મોંઘો હોય છે. રાસાયણિક પ્રવાહી વહન કરતી પાઇપ લાઇન અને રાસાયણિક એકમોમાં આ કૉંક્રીટનો ઉપયોગ થાય છે.

(6) દબાણ હેઠળનો કૉંક્રીટ (pumped concrete) : આ પ્રકારના કૉંક્રીટને પંપ કરી શકાય છે. સામાન્ય કૉંક્રીટમાં સુઘટ્યતાવર્ધક (plasticiser) પદાર્થનો ઉપયોગ કરવાથી તેની સુકાર્યતા વધારી શકાય છે અને તે પંપ કરવા લાયક બને છે. સલ્ફોનેટેડ ફૉર્માલ્ડિહાઇડ કન્ડેન્સ્ડ જેવા રાસાયણિક પદાર્થનો અતિ સુઘટ્યતાવર્ધક (superplasticiser) તરીકે ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. જાપાન, અમેરિકા અને યુરોપના દેશોમાં અતિ સુઘટ્યતાવર્ધકનો ઉપયોગ ખૂબ થાય છે. સરળતાથી કૉંક્રીટ પહોંચી ન શકે તેવાં સ્થાનોમાં કૉંક્રીટને પંપ કરીને મોકલી શકાય છે; જેને પરિણામે માનવશક્તિના વપરાશમાં બચાવ થાય છે, સરળતાથી ભરી શકાય છે અને સપાટી ઉપર સારું કામ થઈ શકે છે.

(7) ફ્લાય ઍશ કૉંક્રીટ : ફ્લાય ઍશ કૉંક્રીટનો ઘણા સમયથી ઉપયોગ થાય છે. રોમન લોકો ચૂના અને પાણીમાં તેનું મિશ્રણ કરીને વર્ષો પહેલાં વાપરતા હતા. ફ્લાય ઍશના ઉપયોગથી રોમમાં કૉલોસિયમ જેવાં ઐતિહાસિક સ્મારકો બનાવવામાં આવ્યાં હતાં તે હજુ પણ સાબૂત રહ્યાં છે.

વીજળીઘરોમાં વપરાતા કોલસાના બળતણમાંથી પ્રાપ્ત થઈ રહેલો ફ્લાય ઍશનો મોટો જથ્થો આ પ્રકારના કૉંક્રીટના વપરાશ માટે મોકળાશ આપે છે. સંશોધનક્ષેત્રે આ પદાર્થના વપરાશ અંગે સારું કામ થતું જાય છે અને ઘણી સંસ્થાઓ તેના વપરાશ માટે પૂરું માર્ગદર્શન આપે છે. સંશોધનને આધારે ફ્લાય ઍશ કૉંક્રીટ વધુ સામર્થ્યવાળો, વધુ સુકાર્યતા ધરાવતો અને સલ્ફેટના આક્રમણ સામે પ્રતિરોધક છે તેવું સાબિત થઈ ચૂક્યું છે.

ફ્લાય ઍશમાં રહેલી રાસાયણિક રીતે સક્રિય સિલિકાનું તત્વ આ ગુણધર્મો પ્રતિપાદન કરવામાં મદદરૂપ થાય છે તેવું જણાયું છે. સક્રિય સિલિકા ધરાવતા અન્ય પદાર્થો જેવા કે જ્વાળામુખી પર્વતની રાખ, પ્યુમિસાઇટ, ઓપલાઇન શેલ, ચર્ટ, કૅલ્સાઇન્ડ ડાયઍટોમેસિયસ અર્થ અને બળેલી માટી(burnt clay)નો ઉપયોગ પૉઝોલેનિક પદાર્થ તરીકે ફ્લાય ઍશની જેમ જ કરી શકાય છે. પૉઝોલેનિક પદાર્થનો ઉપયોગ કરીને કૉંક્રીટ બનાવવામાં આવે તો તેવો કૉંક્રીટ સસ્તો પડે છે અને તેના વિશિષ્ટ ગુણધર્મો મેળવી શકાય છે.

(8) ઉચ્ચ સામર્થ્યવાળો કૉંક્રીટ (high strength concrete) : 40 ન્યુ. / ચોમિમી.થી વધુ સામર્થ્ય ધરાવતા કૉંક્રીટને અતિ સમર્થ કાક્રીટના વર્ગમાં મૂકવામાં આવે છે. આ પ્રકારનો કૉંક્રીટ ઉચ્ચ શક્તિ ધરાવતી કપચી, અધિક સિમેન્ટ અને પાણી-સિમેન્ટના અલ્પ ગુણોત્તરથી પ્રાપ્ત કરી શકાય છે. તેને ભરવામાં કંપન(vibration)ની વૈજ્ઞાનિક પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.

પૉલિમરના ઉપયોગથી દાબયુક્ત વરાળ વડે તરાઈ કરવાથી તથા ઍલ્યુમિના સિમેન્ટના ક્લિંકરના વપરાશથી પણ સામર્થ્યયુક્ત કૉંક્રીટ બની શકે છે.

(9) પ્રબલિત કૉંક્રીટ : જે કૉંક્રીટ-એકમોમાં કૉંક્રીટ અને સળિયાનો સંયુક્ત ઉપયોગ કરવામાં આવે છે તેને પ્રબલિત કૉંક્રીટ કહે છે. કૉંક્રીટનું તણાવ-સામર્થ્ય ઓછું હોવાથી કૉંક્રીટના એકમ ઉપર તાણયુક્ત (tension) ભાર આવે તો તે સહન કરવા શક્તિમાન થતો નથી. તાણયુક્ત ભારથી કૉંક્રીટમાં તિરાડ પડી જાય છે જ્યારે દાબયુક્ત (compression) ભાર વહન કરવાની તેનામાં શક્તિ છે. આ ઊણપને દૂર કરવા કૉંક્રીટ-એકમોમાં તનાવ પેદા થતો હોય તે વિસ્તારમાં પોલાદ(લોખંડ)ના સળિયા કૉંક્રીટને ઢાળતા પહેલાં તેના અંતર્ગત ભાગ તરીકે મૂકવામાં આવે છે. આ પ્રમાણે કરવાથી કૉંક્રીટ અને પોલાદ એમ બે પદાર્થોનો સંયુક્ત એકમ અસ્તિત્વમાં આવે છે. આ સંગ્રથિત એકમ(composite section)માં કૉંક્રીટ દાબ અને સળિયા તાણભાર લઈને કુલ ભારની વહેંચણી કરી લે છે.

કૉંક્રીટના ધરણ (beam) ઉપર ભાર મૂકવામાં આવે છે, ત્યારે તે નમે છે. પરિણામસ્વરૂપે ધરણના આડછેદ(cross section)માં અવરોધક પ્રતિબળો (stresses) ઉત્પન્ન થાય છે. આડછેદના એક ભાગમાં નમનદાબ-પ્રતિબળો (compressive stresses) અને શેષ ભાગમાં નમનતાણ-પ્રતિબળો (tensile stresses) સર્જાય છે. નમનદાબ-ક્ષેત્રમાં કૉંક્રીટ નમનદાબનો પ્રતિરોધ સફળતાપૂર્વક કરી શકે છે; પરંતુ જે ક્ષેત્રમાં નમનતાણ સર્જાય છે તે ભાગ કૉંક્રીટના તેવા સામર્થ્યના અભાવે પ્રતિરોધ કરવા શક્તિમાન હોતો નથી. તેથી સાદા કૉંક્રીટનું ધરણ તણાવ-ક્ષેત્રમાં તૂટી પડે છે. આમ થતું અટકાવવા તાણક્ષેત્રમાં લોખંડના સળિયાનો ઉપયોગ કરવામાં આવે તો ભાર સહન કરવાની સરળતા ઊભી થાય છે. ધરણના આડછેદમાં કૉંક્રીટના આવરણ વચ્ચે તાણક્ષેત્રમાં લોખંડના સળિયા સામેલ કરવામાં આવે તેવા એકમોને પ્રબલિત કૉંક્રીટ ધરણ કહે છે.

પ્રબલિત કૉંક્રીટ એ સાદા કાક્રીટના સામર્થ્યની ક્ષિતિજો લંબાવે છે. માત્ર કૉંક્રીટનું ધરણ જે તદ્દન નિષ્ફળ જાય છે તે સળિયાના સહિયારા ઉપયોગથી ભાર વહન કરવા સક્ષમ બની શકે છે તે પ્રબલિત કૉંક્રીટનું વિશિષ્ટ પ્રદાન છે.

ઘટક પદાર્થો : સિમેન્ટ, કપચી (અથવા ગ્રૅવલ), રેતી, પાણી અને લોખંડના સળિયા એ પાંચ પ્રબલિત કૉંક્રીટના મુખ્ય ઘટક પદાર્થો છે. લોખંડના ગોળ આકારના સળિયા પ્રબલન તરીકે વપરાય છે. સળિયાની ગોળાકાર સપાટી સાદી હોય છે ત્યારે તેવા સળિયા સાદા સળિયા (plain bars) તરીકે ઓળખાય છે જ્યારે તેની ગોળાકાર સપાટી ઉપર તેની પકડશક્તિમાં વધારો કરવાના ઉદ્દેશથી પ્રક્ષેપિત (projected) આકારોની રચના કરવામાં આવે છે ત્યારે તેને વિરૂપિત સળિયા (deformed bars) કહે છે. વિરૂપિત સળિયાનું ઉત્પાદન ચોક્કસ પ્રક્રિયાને અનુસરીને કરવામાં આવે છે અને તેની તાણશક્તિ સાદા સળિયા કરતાં વધુ હોય છે.

પ્રબલન તરીકે વપરાતા સળિયા કૉંક્રીટ સાથે પકડ મેળવવાને સમર્થ હોય છે. પકડની સમર્થતા વધારવા સળિયા નબળા આવરણથી મુક્ત હોવા જોઈએ; એટલે કે તેની સપાટી ધૂળ, બરછટ કણો, કાટ, રંગ, તેલ વગેરે જેવાં આવરણો વગરની હોવી જોઈએ.

પ્રબલિત કૉંક્રીટનો ઉપયોગ બહોળો અને વ્યાપક થતો જાય છે. ધરણ ઉપરાંત મકાનમાં ધાબાં, સ્તંભ, લિન્ટલ, પાયા, ફ્રેમ, કેંચી તથા પુલમાં ધાબાં, ધરણ અને પિયરમાં; પાણીની ટાંકીઓમાં, સિમેન્ટ-સંગ્રાહકોમાં અને ઍબટમેન્ટ તેમજ દીવાલોમાં એમ અનેક વિવિધ સંરચનાકીય એકમોમાં પ્રબલનનું સામ્રાજ્ય વ્યાપી ગયું છે.

ઘટક પદાર્થોનું સામર્થ્ય : (1) કૉંક્રીટ : પ્રબલિત કૉંક્રીટમાં કૉંક્રીટનું વિવિધ પ્રકારના ભારની સામે સામર્થ્ય કેટલું છે તે જાણવું જરૂરી બને છે.

સારણી 3માં કૉંક્રીટના વિવિધ વર્ગો માટે વિભિન્ન ભાર ઉપર સામર્થ્ય અને ગ્રાહ્ય પ્રતિબળો (permissible stresses) કેટલાં લઈ શકાય તે ભારતીય માનક સંસ્થાના પુસ્તક ‘કોડ ઑવ્ પ્રૅક્ટિસ ફૉર પ્લેઇન ઍન્ડ રિઇનફોર્સ્ડ કૉંક્રીટ’ (IS : 456 : 1798)ના આધારે આપવામાં આવેલ છે.

સારણી 3 : સામર્થ્ય અને ગ્રાહ્ય પ્રતિબળો (ન્યૂ. / ચો.મિમી.)

કૉંક્રીટનો વર્ગ.	તાણ- પ્રતિબળ (સામર્થ્ય)	નમનદાબ પ્રતિબળ	માત્ર દાબ- પ્રતિબળ	પકડ- પ્રતિબળ (સાદા સળિયા તાણ માટે)	કર્તન- પ્રતિબળ (સામર્થ્ય)
	st	scbc	scc	tbd	tc max
M10	1.2	3.0	2.5	–	–
M15	2.0	5.0	4.0	0.6	1.6
M20	2.8	7.0	5.0	0.8	1.8
M25	3.2	8.5	6.0	0.9	1.9
M30	3.6	10.0	8.0	1.0	2.2
M35	4.0	11.5	9.0	1.1	2.3
M40	4.4	13.0	10.0	1.2	2.5
નોંધ : કૉલમ (2) અને (6) હેઠળ કૉંક્રીટના મહત્તમ સામર્થ્યના આંકડા દર્શાવવામાં આવ્યા છે, જ્યારે (3) (4) અને (5) હેઠળ ગ્રાહ્ય પ્રતિબળો દર્શા વ્યાં છે. કૉલમ (5) હેઠળ દર્શાવેલ કિંમતમાં દાબ સળિયા માટે 25 % વધારો કરવામાં આવે છે. ગ્રાહ્ય કર્તન પ્રતિબળ (permissible shear stresses)ની કિંમતો કૉંક્રીટના વર્ગ અને પ્રબલન-સળિયાના ક્ષેત્રફળની ટકાવારી ઉપર અવલંબે છે, જે અત્રે દર્શાવેલ નથી.

 (2) પ્રબલન–સળિયા : ભારતીય માનક સંસ્થાએ બે પ્રકારના લોખંડના સળિયા માટે સૂચવેલ ગ્રાહ્ય પ્રતિબળો સારણી 4માં દર્શાવેલ છે.

પ્રબલન–સળિયા માટે વિવિધ જરૂરિયાતો : (1) બે સળિયા વચ્ચેનું ન્યૂનતમ અંતર : બે સમાંતર સળિયા વચ્ચેનો ઓછામાં ઓછો ગાળો (અંતરણ – spacing) નીચેના ત્રણમાંથી જે વધુ હોય તેના કરતાં ઓછો ન હોવો જોઈએ.

1. 1. સળિયાનો વ્યાસ (બધા સળિયા સરખા માપના હોય તો)
2. 2. સળિયાનો સૌથી મોટો વ્યાસ. (સળિયા અસમાન હોય તો)
3. 3. કપચી(ગ્રૅવલ)ના મહત્તમ માપથી 5 મિમી. વધુ.

(2) બે સળિયા વચ્ચેનું મહત્તમ અંતર : પ્રબલિત કૉંક્રીટ ધાબાના મુખ્ય પ્રબલન-સળિયા વચ્ચેનું મહત્તમ અંતર અસરકારક ઊંડાઈના ત્રણ ગણા અથવા 450 મિમી. એ બેમાંથી જે ઓછું હોય તેટલું હોવું જોઈએ; જ્યારે સંકુચન અને તાપમાનથી રક્ષણ કરવા વપરાતા સળિયા વચ્ચેનું મહત્તમ અંતર અસરકારક ઊંડાઈના પાંચ ગણા તથા 450 મિમી.  એ બેમાંથી જે ઓછું હોય તેટલું રાખવામાં આવે છે.

(3) સળિયા ઉપર સ્પષ્ટ આવરણ (clear cover for reinforcement) : સળિયાની સપાટી હવામાં ખુલ્લી રહેવી જોઈએ નહિ. તેમ થાય તો કાટ લાગવાની શક્યતા રહે છે. સળિયાને ઢાંકવા માટે કૉંક્રીટનું આવરણ જરૂરી છે. સળિયાના છેડા ઉપર 25 મિમી. અથવા વ્યાસનું બમણું – એ બેમાંથી જે ઓછું હોય તેટલું આવરણ રાખવું જોઈએ. થાંભલા(column)ના મુખ્ય સળિયા માટે તે સળિયાના વ્યાસ અથવા 40 મિમી.થી ઓછું આવરણ રાખવું જોઈએ નહિ; પરંતુ થાંભલાની બાજુ 200 મિમી. અથવા તેથી ઓછા માપની હોય અને 12 મિમી.થી વધુ માપના સળિયાનો ઉપયોગ ન થયો હોય તો 25 મિમી.નું આવરણ ગ્રાહ્ય ગણાય છે.

ધરણના મુખ્ય પ્રબલન-સળિયાને 25 મિમી. અથવા સળિયાના વ્યાસ કરતાં ઓછું આવરણ રાખવું નહિ.

સ્લૅબના તણાવ, કર્તન, દાબ અથવા અન્ય પ્રબલન-સળિયા માટે સળિયાનો વ્યાસ અથવા 15 મિમી. – એ બેમાંથી જે વધુ હોય તેટલું આવરણ રાખવું.

આ સિવાય પણ કોઈ પણ સળિયામાં સળિયાના વ્યાસ અથવા 15 મિમી.થી ઓછું આવરણ સ્વીકાર્ય ગણાતું નથી.

નુકસાનકારક રસાયણોથી સળિયાના રક્ષણ માટે આવરણમાં 50 મિમી. સુધીનો વધારો સૂચવવામાં આવે છે. દરિયાના પાણીમાં હંમેશ સંપૂર્ણ રીતે ડૂબેલા રહેતા એકમોમાં 40 મિમી. અને ક્યારેક ડૂબેલા રહેતા એકમોમાં 50 મિમી. આવરણ રાખવું જોઈએ.

(4) પકડની પર્યાપ્ત લંબાઈ (development length of bars) (Ld) : સળિયા કૉંક્રીટમાં બરાબર પકડ મેળવે તે જરૂરી છે. કૉંક્રીટમાંથી સળિયો સરકી જાય તો તે ભાર ધારણ કરી શકતો નથી. પકડની પર્યાપ્ત લંબાઈ(Ld)ની ગણતરી નીચેના સમીકરણથી કરવામાં આવે છે :

જેમાં Φ = સળિયાનો વ્યાસ; s5 = ધારેલ બોજ ઉપર સળિયાનું પ્રતિબળ;

tbd = બંધન પ્રતિબળ-સામર્થ્ય

ઉપર દર્શાવેલ બંધન પ્રતિબળ-સામર્થ્ય(tbd)નું મૂલ્ય કાક્રીટના સામર્થ્ય ઉપર અવલંબે છે અને તે સારણી 5 પ્રમાણે સૂચવવામાં આવ્યું છે.

વિરૂપિત સળિયા માટે આ કિંમતમાં 60 ટકા વધારો કરવામાં આવે છે. દાબ-ભારવહન કરતા સળિયા માટે ઉપર દર્શાવેલ મૂલ્યમાં 25 ટકા વધારો કરવામાં આવે છે.

સળિયાના છેડે યુ (U) આકારના આંકડા (hooks) કરવામાં આવે તો તેની પકડ વધે છે. વિરૂપિત સળિયા માટે સામાન્ય રીતે આંકડાની આવશ્યકતા નથી હોતી; પરંતુ સાદા સળિયા માટે તેમ કરવાનું પ્રચલિત છે.

યુ આકારના આંકડાની પકડ-લંબાઈ સળિયાના વ્યાસની 16 ગણી જેટલી ગણવામાં આવે છે, એટલે કે દરેક 45°ના વળાંક માટે વ્યાસ કરતાં 4 ગણી પકડ લંબાઈ લેવામાં આવે છે.

(5) ન્યૂનતમ અને મહત્તમ પ્રબલન : પ્રબલિત કૉંક્રીટ ધરણ માટે તણાવ-પ્રબલનના આડછેદનું ક્ષેત્રફળ (As) ઓછામાં ઓછું નીચે દર્શાવેલ સમીકરણથી ગણતરીમાં આવે તેટલું રાખવું જોઈએ :

As = 0. 85 bd / fy

જેમાં As = પ્રબલનનું ન્યૂનતમ ક્ષેત્રફળ; b = ધરણની પહોળાઈ; d = ધરણની સક્રિય ઊંડાઈ; fy = પ્રબલનનું ન્યૂ/ ચોમિમી.માં લાક્ષણિક તણાવ-પ્રતિબળ.

તાણ અને દાબના પ્રત્યેક પ્રબલનનું ક્ષેત્રફળ ધરણના સમગ્ર આડછેદના ક્ષેત્રફળના 4 ટકાથી વધારે ન હોવું જોઈએ.

દાબ-પ્રબલનના સળિયા દાબભારથી વળી ન જાય તે માટે અનુપ્રસ્થ (transverse) દિશામાં તેને પૂરતો ટેકો મળવો જોઈએ. આ ટેકા માટે તેને સળિયાની રિંગ(stirrups)થી બાંધવામાં આવે છે.

પ્રબલિત કૉંક્રીટના ધાબામાં ન્યૂનતમ પ્રબલન તેના સમગ્ર આડછેદ(gross cross-section)ના ક્ષેત્રફળના 0.15 ટકા રાખવું જોઈએ અને વિરૂપિત સળિયાનો ઉપયોગ કરવાનો હોય તો તેનું ક્ષેત્રફળ 0.12 % સુધી ઘટાડી શકાય છે. ધાબામાં તેની કુલ જાડાઈના એક અષ્ટમાંશના માપથી મોટા માપના સળિયા વાપરવા નહિ.

થાંભલાના પ્રબલનની વિગત : કૉલમમાં તેના અક્ષને સમાંતર મુખ્ય પ્રબલન-સળિયા મૂકવામાં આવે છે તથા તે સળિયાને યોગ્ય રીતે પકડ આપવા તેની અનુપ્રસ્થ દિશામાં ચોરસ, લંબચોરસ, ગોળ કે અન્ય આકારની રિંગના સ્વરૂપે અનુપ્રસ્થ પ્રબલન (transverse reinforcement) જરૂરી હોય છે. મુખ્ય પ્રબલન તેને લીધે વળતું અટકી જાય છે અને બોજ ઉપાડી શકે છે. થાંભલાનું મુખ્ય પ્રબલન તેના સમગ્ર ક્ષેત્રફળના 6 ટકાથી વધુ તથા ન્યૂનતમ ક્ષેત્રફળ તેના 0.8 %થી ઓછું ન હોવું જોઈએ. સામાન્યત: મહત્તમ પ્રબલન 4 %થી વધુ ન હોય તે ઇચ્છવા યોગ્ય ગણાય છે. લંબચોરસ કે ચોરસ થાંભલામાં ઓછામાં ઓછા ચાર અને ગોળ થાંભલામાં છ સળિયા તો મૂકવા જ જોઈએ. અને સળિયાનું માપ 12 મિમી.થી ઓછું ન હોવું જોઈએ. અનુપ્રસ્થ પ્રબલન-સળિયાનો વ્યાસ મુખ્ય સળિયાના વ્યાસના એક ચતુર્થાંશ  અથવા 5 મિમી. કરતાં ઓછો હોવો ન જોઈએ. અનુપ્રસ્થ પ્રબલનની રિંગોનું અંતરણ નીચે દર્શાવેલ ત્રણમાંથી જે ઓછું હોય તેના કરતાં વધારે ન હોય એ જરૂરી છે.

(1) થાંભલાના આડછેદની બાજુનાં ન્યૂનતમ માપ, (2) મુખ્ય પ્રબલનના નાનામાં નાના સળિયાના વ્યાસના 16 ગણા જેટલું, (3) અનુપ્રસ્થ પ્રબલનના સળિયાના વ્યાસના 48 ગણા જેટલું.

ન્યૂનતમ કર્તન(shear)-પ્રબલન : કર્તન-પ્રતિરોધ માટે પણ સળિયાની રિંગનો ઉપયોગ થઈ શકે છે. સળિયાની આવી રિંગ કેટલી જરૂરી છે તે ગણતરીથી શોધવામાં આવે છે; પરંતુ ન્યૂનતમ કર્તન પ્રબલન (Asv) અને તેના અંતરણ (sv) સાથે લાક્ષણિક વિગમન પ્રતિબળ(characteristic yield stress) fyનો સંબંધ નીચે આપેલા સમીકરણ દ્વારા દર્શાવી શકાય છે :

જેમાં Asvને કર્તન-પ્રબલનની રિંગના બધા જ ઊભા સળિયાના આડછેદના ક્ષેત્રફળ બરાબર ગણવામાં આવે છે અને fyની કિંમત ન્યૂ/ચોમિમી.માં ગણવાની હોય છે.

(અ) ભારવહનશક્તિ (load carrying capacity) : પ્રબલિત કૉંક્રીટના એકમો કેટલો ભાર વહન કરી શકશે તે ગણતરીથી શોધવામાં આવે છે. બાંધકામમાં સ્ટ્રક્ચરના એકમોની રચના એવી રીતે કરવી જોઈએ કે તે સક્ષમ રીતે ભાર વહન કરી શકે. આ માટે પ્રબલિત કૉંક્રીટના એકમોની સાનુકૂળ રચનાના આલેખો ઇજનેર તૈયાર કરે છે. અને દરેક એકમ ઉપર કેટલો અને કયા પ્રકારનો બોજ આવશે તેની ગણતરી કરે છે. ભારના પ્રકાર અને પ્રમાણ અનુસાર દરેક એકમનાં માપ અને પ્રબલન-સળિયાની જરૂરિયાત તે નક્કી કરે છે અને સંરચનાત્મક આલેખન (structural drawing) તૈયાર કરે છે જેના આધારે સ્થળ ઉપર કામ હાથ ધરવામાં આવે છે.

એકમોનાં માપ (અ) પ્રબલનના ક્ષેત્રફળ તથા તેને આનુષંગિક વિગતો નક્કી કરવા મુખ્યત્વે ગણતરીની ત્રણ રીતોનો ઉપયોગ થાય છે. તે રીતો આ પ્રમાણે છે : (1) ઉચિત અથવા કાર્યકારી પ્રતિબળની રીત (working stress method), (2) અંતિમ ભારની રીત (ultimate load method), (3) લિમિટ સ્ટેટ મેથડ.

હાલ લિમિટ સ્ટેટ મેથડનો ઉપયોગ દિનપ્રતિદિન વધતો જાય છે.

(બ) વિચલન ઉપર અંકુશ (control of deflection) : સ્ટ્રક્ચરના કોઈ પણ એકમ કે તેના ભાગનું વિચલન એટલું ન થવું જોઈએ કે જેથી તે બેડોળ બની જાય અથવા તેની કાર્યક્ષમતા જોખમાય. સામાન્ય નિયમ પ્રમાણે કોઈ પણ એકમ ઉપરના બધા જ ભારને ગણતરીમાં લીધા પછી તેના ગાળા(span)ના 250મા ભાગથી વધુ વિચલન થવું ન જોઈએ. એકમના પોતાના તથા તેના ઉપરના ચણતરના ભારથી પણ ગાળાના 350મા ભાગ અથવા 20 મિમી. એ બેમાંથી જે ઓછું હોય તેના કરતાં વિચલન વધારે થવું ન જોઈએ.

લટકતા (કૅન્ટિલીવર), બે સાદા ટેકાવાળા તથા સાતત્યવાળા ધરણ અને ધાબા માટે ગાળો અને સક્રિય ઊંડાઈનો મૂળ ગુણોત્તર અનુક્રમે 10 મીટરના ગાળા સુધી 7, 20 અને 26થી વધે નહિ તે જોવું જોઈએ. 10 મીટરથી ગાળો વધારે હોય તો 10ને ગાળાની લંબાઈથી ભાગી જે રકમ આવે તેટલો (કૅન્ટિલીવર માટેના ગુણોત્તર સિવાયમાં) ઘટાડો કરવો. કૅન્ટિલીવર માટે વાસ્તવિક વિચલનની ગણતરી કરવી જોઈએ.

પ્રબલનના ક્ષેત્રફળના ટકાને આધારે ભારતીય માનક સંસ્થાએ તેના અગાઉ નિર્દેશેલ પુસ્તકમાં IS-456-1978માં દર્શાવેલ આલેખની મદદથી તે ગુણોત્તરમાં સુધારો (modification) કરવામાં આવે છે.

બંને દિશામાં નમન પામતા હોય તેવા દ્વિદિશ સ્લૅબ (two-way slabs) માટે 3000 ન્યૂ/ચોમી. સુધીના ચલભાર અને 3.5 મીટરથી ઓછા ગાળા માટે બે ટેકાવાળા તથા સાતત્યવાળા ધાબાના વિચલનના અંકુશ માટે ગાળો અને કુલ ઊંડાઈનો એકંદર ગુણોત્તર અનુક્રમે 35 અને 40 જેટલો માન્ય ગણાય છે.

ઉચ્ચ કોટિનું સામર્થ્ય ધરાવતા Fe 415ના વિરૂપિત સળિયાનો ઉપયોગ કરવામાં આવે તો ગુણોત્તરની મર્યાદા 0.8 જેટલી ઘટાડવી જરૂરી છે.

(ક) પૂર્વપ્રતિબલિત કૉંક્રીટ (prestressed concrete) : જે કૉંક્રીટને બોજ અગાઉ દાબમાં મૂકવામાં આવે તેને પૂર્વપ્રતિબલિત કૉંક્રીટ કહે છે. સાદા કૉંક્રીટનું તણાવ-સામર્થ્ય તેના દાબક-સામર્થ્ય કરતાં દસ ગણું ઓછું હોય છે; પરંતુ તેને પૂર્વ પ્રતિબલિત કરવામાં આવે તો તે તાણ સહન કરવા લાયક બને છે. જેમ પુસ્તકોને ઊંચકવા બે હાથથી દાબભાર લગાવવામાં આવે છે ત્યારે એકસાથે ઘણાં પુસ્તકોને ધરણ આકારે ઊંચકી શકાય છે; કારણ કે પુસ્તકો એકબીજાં સાથે જોડાયેલાં ન હોવા છતાં તેમના ઉપર લાગેલ દાબ(પૂર્વદાબ)ને કારણે તે છૂટાં પડી જતાં નથી તેમ કૉંક્રીટમાં પૂર્વયોજિત દાબ મૂકવામાં આવે તો તેની શક્તિમાં વધારો થાય છે.

કૉંક્રીટના એકમ ઉપર જે દિશામાં ભાર મૂકવામાં આવે તે દિશામાં તેની તણાવશક્તિ વધે છે. કૉંક્રીટને દાબયુક્ત સ્થિતિમાં લાવવા માટે ખેંચેલા સળિયાનો ઉપયોગ થઈ શકે. સળિયાને ખેંચીને તે પરિસ્થિતિમાં રહેવા દઈને તેની આજુબાજુ કૉંક્રીટ ઢાળી દેવામાં આવે અને કૉંક્રીટમાં સામર્થ્ય પ્રાપ્ત થાય ત્યાં સુધી રહેવા દીધા પછી સળિયાની ખેંચ છોડી દેવામાં આવે તો સાદો કૉંક્રીટ પૂર્વપ્રબલિત કૉંક્રીટ બને છે. પૂર્વ પ્રતિબલનથી કૉંક્રીટના એકમો નાના, વજનમાં હલકા, અને મજબૂત બને છે. ‘સ્ટ્રક્ચરલ’ એકમોના પોતાના વજનનો ઘટાડો એ એક વિશિષ્ટ ઉપલબ્ધિ ગણાય છે. આ એકમો જેમ લાંબા તેમ સસ્તા પડે છે.

આ કૉંક્રીટની જરૂરિયાતો પણ વિશિષ્ટ હોય છે. તેમાં વાપરવાનો કૉંક્રીટ સાદા તેમજ પ્રતિબલિત કૉંક્રીટમાં વપરાતા કૉંક્રીટ કરતાં વધારે મજબૂત હોય તે તેની પ્રાથમિક જરૂરિયાત છે. નરમ પોલાદના સળિયા વાપરીએ તો કૉંક્રીટના સંકોચન(shrinkege) અને સરકણ(creep)ને લીધે સળિયાનો પૂર્વભાર (prestress load) વિપુલ પ્રમાણમાં ઘટી જાય છે અને પૂર્વપ્રતિબલનનો તેનો હેતુ અસરકારક રહેતો નથી. નરમ પોલાદના સળિયાને બદલે ઉચ્ચ સામર્થ્ય ધરાવતા લોખંડના તાર કે સળિયાનો ઉપયોગ કરવો પડે છે. ઉચ્ચ શક્તિના લોખંડમાં આ ઘટની ટકાવારી અલ્પ હોઈ તે અસરકારક બની શકે છે. ઉચ્ચશક્તિશાળી સળિયા વપરાય તો વધુ પૂર્વભાર ધારણ કરવા ઉચ્ચ સામર્થ્યવાળો કૉંક્રીટ પણ વાપરવો પડે છે; પરિણામસ્વરૂપે પૂર્વપ્રતિબલિત કૉંક્રીટ વધુ સામર્થ્યવાળો બને છે.

વ્યાખ્યા : પૂર્વપ્રતિબલિત કૉંક્રીટ સાથે સંકળાયેલ વિવિધ શબ્દોની વ્યાખ્યા નીચે આપવામાં આવી છે :

(1) અંતિમ તાણ (final tension): અંતિમ પૂર્વપ્રતિબલન પ્રતિબળ વખતે સળિયાનું અંતિમ તાણ.

(2) અંતિમ પૂર્વપ્રતિબલન (final prestress) : પૂર્વપ્રતિબલન પ્રતિબળમાં થયેલી સમગ્ર ઘટ પછીનું શેષ પ્રતિબળ.

(3) પકડરચના (anchorage) : સળિયા કે સળિયાના જોડકાને કૉંક્રીટ-એકમ ઉપર ભારબદલીના હેતુથી જકડી રાખવા વપરાતી રચના.

(4) પશ્ચાત્ તાણની રીત (post tensioning) : પૂર્વપ્રતિબલન સળિયાને કૉંક્રીટ કઠણ થયા પછી ખેંચવાની રીત.

(5) પૂર્વતાણની રીત (pretensioning) : પૂર્વપ્રતિલબન-સળિયાને કૉંક્રીટ ઢાળતાં પહેલાં ખેંચવાની રીત.

(6) પૂર્વપ્રતિબલિત કૉંક્રીટ : જેમાં ખાસ ગોઠવણી કરીને ભાર પૂર્વે સ્થાયી આંતરિક પ્રતિબળો ઉત્પન્ન કરવામાં આવે છે તેવો કૉંક્રીટ.

(7) પૂર્વપ્રતિબલન-સળિયો (tendon) : વાયર, કેબલ કે ગોળ સળિયો, જેના વડે પૂર્વપ્રતિબલન ઉત્પન્ન કરવામાં આવે છે તે.

(8) પ્રારંભિક ખેંચ (initial tension) : સળિયામાં પ્રતિબળ ઉત્પન્ન કરતું શરૂઆતનું મહત્તમ પ્રતિબળ.

(9) પ્રારંભિક પૂર્વપ્રતિબલન : પૂર્વપ્રતિબલન-બદલી સમયે કૉંક્રીટમાં ઉત્પન્ન થતું પ્રતિબળ.

(10) લાક્ષણિક ભાર (characteristic load) : સ્ટ્રક્ચરના એકમના અસ્તિત્વ દરમિયાન જેનાથી 95 ટકા સંજોગોમાં વધવાની શક્યતા નથી તે ભાર.

(11) લાક્ષણિક સામર્થ્ય (characteristic strength) : જેનાથી ઓછું સામર્થ્ય પાંચ ટકા સંજોગો કરતાં વધારે વખત થવાની શક્યતા નથી તેવું પદાર્થનું સામર્થ્ય.

(12) સરકણ (creep) : સતત લાગતા સરખા બોજથી થતી સમય-આધારિત વિકૃતિ (strain).

(13) સરકણ-અચલાંક (creep coefficient) : સરકણ-વિકૃતિ (creep strain) અને સ્થિતિસ્થાપક વિકૃતિ(elastic strain)નો ગુણોત્તર

(14) સંકોચન-ઘટ (loss due to shrinkage) : કૉંક્રીટના સંકુચનથી પૂર્વપ્રતિબલન-સળિયાના પ્રતિબળમાં થતો ઘટાડો.

પૂર્વપ્રતિબલનની રીતો : કૉંક્રીટ ઉપર પૂર્વપ્રતિબલન પ્રાપ્ત કરવા મુખ્ય બે રીતો વપરાય છે :

(1) પૂર્વતાણની રીત (method of pretensioning) અને (2) પશ્ચાત્ તાણની રીત (method of post tensioning).

કૉંક્રીટને ઢાળતાં પહેલાં સળિયા ખેંચીને તૈયાર રાખવાની રીતને પૂર્વતાણની રીત કહે છે જ્યારે કૉંક્રીટ કઠણ બની ગયા પછી સળિયાને ખેંચવામાં આવે તેને પશ્ચાત્ તાણની રીત તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

જથ્થાબંધ ઉત્પાદન માટે પ્રથમ રીત સામાન્યત: વપરાય છે. લાંબા કૉંક્રીટ સ્તર (bed) ઉપર એક છેડો સજ્જડ પકડમાં રાખી બીજે છેડેથી તાર કે સળિયાને ખેંચવામાં આવે છે અને તે સ્થિતિમાં રાખીને તેની આજુબાજુ કૉંક્રીટ ઢાળવામાં આવે છે. કૉંક્રીટ પર્યાપ્ત શક્તિ પ્રાપ્ત કરી લે ત્યારે ખેંચી રાખેલ સળિયાને મુક્ત કરી દેવામાં આવે છે. આમ કરવાથી કૉંક્રીટની પકડમાં જકડાયેલ સળિયા કૉંક્રીટ ઉપર પૂર્વ-પ્રતિબલનનો ભાર લાદે છે.

પશ્ચાત્-ખેંચની રીતમાં સામાન્યત: બાંધકામના સ્થળ નજીક કૉંક્રીટના એકમો ઢાળીને તૈયાર કરવામાં આવે છે. આ એકમોના આડછેદમાં સળંગ નલિકા રાખવામાં આવી હોય છે. તેમાંથી પસાર કરેલા પૂર્વ-પ્રતિબલનના સળિયાને પછીથી ખેંચવામાં આવે છે. ખેંચેલા સળિયાની આજુબાજુ નલિકામાં પછી સિમેન્ટ પાણીની ભરણી (grouting) કરવામાં આવે છે અને છેડા ઉપરની પર્યાપ્ત પકડરચનાથી સળિયાની ખેંચ ઓછી ન થાય તેવું આયોજન કરવામાં આવેલું હોય છે.

ઘટક પદાર્થોની વિશિષ્ટતા : કૉંક્રીટ : પૂર્વપ્રતિબલિત કૉંક્રીટમાં વપરાતા કૉંક્રીટનું લાક્ષણિક દાબસામર્થ્ય ઓછામાં ઓછું 30 ન્યૂ. / ચોમિમી. (પૂર્વખેંચના કિસ્સામાં 40 ન્યૂ/ચોમિમી.) હોવું જરૂરી છે, જેના માટે M₃₀થી M₆₀ના વર્ગોનો કૉંક્રીટ વપરાય છે.

કૉંક્રીટનું તાણસામર્થ્ય (fcr) તેના લાક્ષણિક દાબસામર્થ્ય (fck) ઉપરથી નીચે દર્શાવેલ સમીકરણ દ્વારા ગણવામાં આવે છે :

જેમાં પ્રતિબળો ન્યૂ. / ચોમિમી.માં દર્શાવવામાં આવે છે.

કૉંક્રીટનો સ્થિતિસ્થાપકતા ગુણોત્તર (Ec) (Modulus of elasticity) નીચે દર્શાવેલ સમીકરણથી મેળવવામાં આવે છે.

કૉંક્રીટનું સંકુચન કૉંક્રીટનાં ઘટક તત્વો, એકમનું માપ અને વાતાવરણની પરિસ્થિતિ ઉપર અવલંબે છે. સિમેન્ટ અને પાણીના પ્રમાણની પણ તેના ઉપર સારી અસર થાય છે.

પૂર્વતાણની રીતનો ઉપયોગ થયો હોય તે સંજોગોમાં મહત્તમ સંકુચન 0.0003 ગણવામાં આવે છે જ્યારે પશ્ચાદવર્તી તાણની રીત વાપરવામાં આવી હોય ત્યારે સંકુચનની ગણતરી નીચે પ્રમાણે કરવામાં આવે છે :

મહત્તમ સંકોચ = 0.0002/ log₁₀ (t + 2)

જેમાં t = ભારસંક્રમણ સુધીનો સમય (દિવસમાં).

સૂકા હવામાનની પરિસ્થિતિમાં ઉપર્યુક્ત સંકોચનને 50 % વધારીને 0.0003થી વધે નહિ તેટલું કરવું જોઈએ.

સરકણ-વિકાર(creep strain)ની ગણતરી સરકણ-અચલાંક-(અંતિમ સરકણ-વિકૃતિ/સ્થિતિસ્થાપક વિકૃતિ)થી કરવામાં આવે છે. કૉંક્રીટનો સરકણ-અચલાંક 7 દિવસ, 28 દિવસ અને એક વર્ષના સમયે અનુક્રમે 2.2, 1.6 અને 1.1 ગણતરી માટે લેવામાં આવે છે.

કૉંક્રીટમાં સિમેન્ટનું પ્રમાણ દર ઘન મીટરે 530 કિગ્રા.થી વધુ ન હોવું જોઈએ તેમ ભારતીય માનક સંસ્થાનું સૂચન છે.

પૂર્વપ્રતિબલન–સળિયા : પૂર્વપ્રતિબલનમાં ઉચ્ચ સામર્થ્યનું લોખંડ વાપરવામાં આવે છે. તેને ચાર વિભાગમાં વહેંચી શકાય છે : (1) સળિયા, (2) તાર, (3) નાના વ્યાસના તારસમૂહ (wire strands) અને (4) મોટા વ્યાસના તારસમૂહ.

સળિયાને ખેંચવામાં આવે ત્યારે તેનો બીજો છેડો પર્યાપ્ત રીતે પકડમાં છે તેની ખાતરી કરવી જોઈએ. સળિયાને ધીમે ધીમે ખેંચવો જોઈએ અને તાણનું પ્રમાણ લંબાઈના વધારા ઉપર સાવચેતીપૂર્વક ધ્યાન રાખી તેની મહત્તમ ગ્રાહ્ય માત્રાથી વધી ન જાય તેનો ખ્યાલ રાખવો જોઈએ. સામાન્યત: સળિયાના અંતિમ પ્રતિબળના 80 ટકા જેટલો તાણબોજ મંજૂર કરી શકાય છે.

સળિયાની ગોઠવણી પૂર્વ-આયોજિત હોવી જોઈએ. તારનો ઉપયોગ કરવામાં આવે ત્યારે બે તાર વચ્ચેનું અંતર તારના વ્યાસથી ત્રણ ગણું અથવા 1.33 ગણા કપચીના મહત્તમ માપ એ બેમાંથી જે વધુ હોય તેનાથી ઓછું ન હોવું જોઈએ. તારના સમૂહ(cable)નો ઉપયોગ થાય ત્યારે તેની નલિકા વચ્ચેનું અંતર 40 મિમી., કેબલનું મહત્તમ માપ અથવા કપચીના મહત્તમ માપથી 5 મિમી. વધારે – એ ત્રણમાંથી જે ઓછું હોય તેટલું રાખવું જોઈએ. કેબલને સમૂહમાં પણ વાપરી શકાય છે. દરેક સમૂહમાં ચારથી વધુ કેબલ વાપરી શકાય નહિ અને દરેક સમૂહનું અંતરણ 40 મિમી. અથવા કપચીના મહત્તમ માપથી 5 મિમી. વધુ એ બેમાંથી જે વધુ હોય તેનાથી ઓછું ન જોઈએ. એક સમૂહની ઉપર બીજો સમૂહ મૂકવાનો હોય તો ન્યૂનતમ અંતરણ 50 મિમી. રાખવામાં આવે છે.

પૂર્વપ્રતિબલનમાં ઘટ (loss in prestress) : પૂર્વપ્રતિબલિત સળિયાને મુક્ત કરીએ ત્યારે ભારસંક્રમણનું કામ શરૂ થાય છે, પરંતુ તે દરમિયાન પ્રતિબલિત સળિયાની લંબાઈ કોઈ પણ કારણસર ઓછી થાય તો તાણમાં ઘટ આવે છે. તાણમાં ઘટનાં કારણો નીચે મુજબ છે :

(1) કૉંક્રીટના સરકણથી ઘટ, (2) કૉંક્રીટના સંકુચનથી ઘટ, (3) સળિયાની વિમુક્તિથી ઘટ, (4) કૉંક્રીટની લંબાઈ ઘટવાથી ઘટ, (5) પકડની સરકણ(slip)થી ઘટ, (6) ઘર્ષણથી ઘટ.

ઢાળ અને તિરાડ (camber and cracks) : પૂર્વપ્રતિબલનનો ભાર સંક્રામક સળિયા ઉપરથી કૉંક્રીટ એકમ ઉપર થાય ત્યારે એકમમાં વળાંક પેદા થાય છે. એકમનું મધ્યબિંદુ તેના છેડા કરતાં ઊંચું થઈ જાય છે તેને એકમમાં કૅમ્બર ઉત્પન્ન થયો છે તેમ કહેવાય છે. ઉત્કેન્દ્રિત ભારને લીધે કૅમ્બર સર્જાય છે. કૅમ્બરનો આધાર એકમના કૉંક્રીટના સ્થિતિસ્થાપકતા-માપાંક ઉપર છે અને જેમ જેમ સમય વીતે છે તેમ સરકણને લીધે તે વધે છે. દરેક એકમનું કૅમ્બર માપવું જોઈએ અને સરખા કૅમ્બરના એકમો જોડાજોડ મૂકીને બાંધકામ કરવામાં આવે તો તેના ઉપરના બાંધકામની સપાટી જાળવવામાં મદદરૂપ થાય છે.

પૂર્વપ્રતિબલિત કૉંક્રીટમાં તિરાડના પ્રશ્નો હાનિકારક સ્વરૂપ ધારણ કરતા નથી. બીમના છેડે અથવા કૉંક્રીટની ગુણવત્તા એકસરખી જળવાઈ ન હોય ત્યારે તિરાડોનું પ્રમાણ વધારે નજરે પડે છે. નરમ પોલાદના સળિયાની રિંગોના ઉપયોગથી તિરાડોનો પ્રશ્ન સહેલાઈથી ઉકેલી શકાય છે.

સુરક્ષા અને કાર્યશીલતા (safety and serviceability) : પૂર્વપ્રતિબલિત કૉંક્રીટના એકમોનું અભિકલ્પન (design), વિશ્લેષણની લિમિટ સ્ટેટની રીત(method of limit state analysis)થી કરવામાં આવે છે. અંતર્ગત લાક્ષણિક પ્રતિબળોનાં મૂલ્યો, લાક્ષણિક ભારની ગણતરી, વિચલન અને તિરાડની મહત્તમ માત્રાઓ તથા દાબ, તણાવ, કર્તન અને વળ (torsion) જેવાં વિવિધ પરિબળોની મર્યાદાઓને લક્ષમાં લેવામાં આવે છે.

એકમોનાં અભિકલ્પન મૂલ્યો મેળવવા આંશિક સુરક્ષા-માપાંક- (partial safety factor)નો ઉપયોગ ઘટક પદાર્થોના સામર્થ્ય માટે તથા એકમો ઉપર લાગતા ભાર માટે કરવામાં આવે છે. કૉંક્રીટ અને લોખંડ માટે આંશિક સુરક્ષા-માપાંકનું અનુક્રમે 1.5 અને 1.15નું મૂલ્ય લેવામાં આવે છે જ્યારે ભાર માટે તેની કિંમત 0.8થી 1.5 સુધીની લેવામાં આવે છે. અભિકલ્પન માટે લક્ષમાં લેવાના મહત્વના મુદ્દાઓ ભારતીય માનક સંસ્થાના પ્રમાણિત પુસ્તકમાં દર્શાવવામાં આવ્યા છે.

કૉંક્રીટનું ભાવિ : કૉંક્રીટે બાંધકામના ક્ષેત્રે મહત્વનું સ્થાન પ્રાપ્ત કર્યું છે. જોકે હવે તેણે બાંધકામ-ક્ષેત્રે વપરાતા વિવિધ અને વિભિન્ન પદાર્થોના વિકાસ સાથે તાલ મિલાવી તેની વચ્ચે સંયુક્ત રીતે કામગીરી બજાવવાની રહેશે.

ભવિષ્યમાં મધ્યમ કદનાં મકાનોમાં કૉંક્રીટનો વપરાશ વધુ પ્રચલિત થશે કારણ કે તેની અવેજીમાં વાપરવા યોગ્ય પદાર્થોની કિંમત અને પ્રાપ્યતા કૉંક્રીટની હરીફાઈ કરી શકશે નહિ.

તૈયાર એકમોનો વપરાશ વધશે. તે વિવિધ પ્રકાર, માપ, આકાર અને સ્વરૂપમાં પ્રાપ્ત થઈ શકશે, તેથી પસંદગીનો વિસ્તાર બહોળો થશે. કૉંક્રીટની તાપમાનપ્રતિરોધકતા અને અવાજગ્રાહકતા વધે તેવી શોધો થશે. ગ્રાઉટ (પાતળી ભરણી) અને એપૉક્સીનાં જોડાણોની રીતોમાં સુધારાઓ થતાં બાંધકામની પદ્ધતિમાં પરિવર્તન આવશે.

સામર્થ્યયુક્ત અને વજનમાં હલકા કૉંક્રીટથી રહેણાક અને ઑફિસોનાં ઊંચાં મકાનો પોસાશે. ધરતીકંપ અને પવનના ભારની ગણતરીની રીતોમાં ચોકસાઈ અને સૂક્ષ્મતા પ્રાપ્ત થશે તે સાથે કૉંક્રીટનો ઉપયોગ વધારે વિશ્વાસ અને ર્દઢતાથી થવા લાગશે અને અમેરિકાના 60 માળ ઊંચા કેસર સિમેન્ટના બહુમાળી મકાનમાં ટ્યૂબ-ઇન-ટ્યૂબની ડિઝાઇનનો ઉપયોગ કરાયો છે તેવી પદ્ધતિઓ વિસ્તાર પામશે.

પૂર્વપ્રતિબલિત કૉંક્રીટના ઉપયોગથી મહાકાય ગગનચુંબી પાર્કિંગ બહુમાળી મકાનો શક્ય બનશે. કૉંક્રીટના કવચ(shell)સ્ટ્રક્ચરનો ઉપયોગ વધશે.

કૉંક્રીટના પુલો 400 મીટરના ગાળા સુધી ખર્ચની ર્દષ્ટિએ બીજા પદાર્થો સાથે હરીફાઈ કરી શકે છે. વજનમાં હલકું અને વધુ સામર્થ્યવાળું કૉંક્રીટ સરળતાથી મેળવી શકાશે તો હજુ વધુ ગાળાના પુલો પોષાય તેવા બનશે. કેબલની મદદથી ભારના વિતરણનું કામ સરળ બને તેવા પુલો (cable stayed bridges) પ્રચલિત થશે.

પૂર્વપ્રતિબલિત કૉંક્રીટની મહાકાય કોઠીઓ (pressure vessels), તાપમાન અને રાસાયણિક અસરોનો સક્ષમ રીતે સામનો કરી શકે તેવી ટાંકીઓ, જમીનની નીચેનાં બાંધકામો અને લાંબાં ભોંયરાંમાં કૉંક્રીટના વપરાશની ક્ષિતિજો લંબાશે તેવી પૂરી શક્યતા છે.

દરિયામાંના બાંધકામમાં કૉંક્રીટનું ક્ષેત્ર વિસ્તાર પામશે. ખાસ કરીને પાણીની ઊર્જાનું વીજળીમાં રૂપાંતર કરતાં ઊર્જાકેન્દ્રો, તરતા ઉદ્યોગી એકમો, માલવાહક જહાજો અને સ્ટીમર ઉપરનાં હવાઈ મથકોમાં કૉંક્રીટનો વપરાશ થઈ રહ્યો છે તેમાં અવિરત વધારો થતો જશે.

દુનિયામાં દરિયાના તરતા ઉદ્યોગોની સંખ્યા પચાસ કરતાં પણ વધુ છે; જેમાં વીજળી અને જલ-ઉત્પાદન-કેન્દ્રો અને રાસાયણિક એકમોનો સમાવેશ થાય છે. જાપાને બ્રાઝિલ માટે પેપર-મિલનો એક મહાકાય પ્લાન્ટ દરિયામાં તરતી સ્ટીમર ઉપર તૈયાર બનાવીને મોકલ્યો છે અને તેમાં કૉંક્રીટનો બહોળો ઉપયોગ થયો છે.

આ પ્રકારના બાંધકામમાં 25 % જેટલી બચત થાય છે તેથી આ પ્રવૃત્તિ વિકાસ પામશે તેવી શક્યતા છે. અમેરિકા સ્ટીમરના બાંધકામમાં પૂર્વપ્રતિબલિત કૉંક્રીટનો વપરાશ વિપુલ પ્રમાણમાં કરે છે. સ્ટીમરના તળિયામાં પૉલિમરવ્યાપિત કૉંક્રીટ(PIC)ના ઉપયોગથી પાણીનું ઘર્ષણ ઓછું કરી શકાય છે, તેથી તેને પણ એક વિકાસનું સક્ષમ ક્ષેત્ર ગણી શકાય.

વૈકલ્પિક ઊર્જાનાં સાધનોમાં કૉંક્રીટનું ભાવિ સુસ્પષ્ટ છે. સૂર્ય ઊર્જા, પવન, દરિયાનાં મોજાં અને ભરતી તથા કોલસાના રૂપાંતર જેવી અનેક વિસ્તરતી શાખાઓમાં સ્ટ્રક્ચરલ એકમોમાં નવીનતા આવતી જાય છે જેમાં કઠિન, સખત, મરામતની ઝંઝટથી મુક્ત, ટકાઉ અને રેડિયો-ઍક્ટિવ વિકિરણોના પ્રતિરોધક પદાર્થ તરીકે સફળ નીવડેલ કૉંક્રીટ, પ્રતિબલિત કૉંક્રીટ અને પૂર્વપ્રતિબલિત કૉંક્રીટનું ભાવિ આશાસ્પદ છે.

સૂર્યકાન્ત વૈષ્ણવ