সিভিল ইঞ্জিনিয়ারিং ম্যাটেরিয়ালস বিষয় সমূহ : উত্তম নির্মাণসামগ্রীর বৈশিষ্ট্য

সিভিল ইঞ্জিনিয়ারিং ম্যাটেরিয়ালস কী ?

প্রকৌশলী নির্মাণে বিভিন্ন ধরনের গুন, মান শক্তিসম্পন্ন সামগ্রী ব্যবহৃত হয়। প্রকৌশলীগণ নির্মাণের জন্য স্বল্পব্যয়, নিরাপদ, নিরাপত্তা, সৌন্দর্য ও স্থায়িত্বের দিক বিবেচনা করেন।

প্রকৌশল নির্মাণে ব্যবহৃত সামগ্রীকে প্রকৌশলী সামগ্রী বা নির্মাণসামগ্রী বলা হয়। ইমারত, ব্রিজ, বিমানবন্দর, রাস্তাঘাট, পোতাশ্রয় ইত্যাদি পূর্তকর্ম অর্থাৎ সিভিল ইঞ্জিনিয়ারিং এর আওতাভুক্ত নির্মাণের সামগ্রীকে পূর্তকর্ম নির্মাণের সামগ্রী বা সিভিল ইঞ্জিনিয়ারিং ম্যাটেরিয়ালস বলা হয়।

যেহেতু অনেক ক্ষেত্রে একই সামগ্রী ভিন্ন ভিন্ন প্রকৌশল নির্মানে ব্যবহৃত হয়, তাই কোন নির্মাণসামগ্রীকে একক কোন প্রকৌশল বা প্রযুক্তির নির্মাণ সামগ্রী হিসেবে সুনির্দিষ্ট করে সীমারেখা টেনে দেওয়া সম্ভব নয়। তবে সাধারণভাবে কোন প্রযুক্তির আওতাভুক্ত নির্মাণে বহুল ব্যবহৃত সামগ্রীকে ঐ প্রকৌশল বা প্রযুক্তির নির্মাণসামগ্রী বলা হয়ে থাকে।

সিভিল ইঞ্জিনিয়ারিং ম্যাটেরিয়ালস বিষয় সমূহ

নির্মাণসামগ্রীর যথাযথ নির্বাচনের উপরই নির্মাণের উৎকর্ষতা নির্ভর করে। তাই এগুলো নির্বাচনের ক্ষেত্রে এগুলোর মৌলিক স্বভাবের ওপর প্রকৌশলীর সম্যক জ্ঞান থাকা আবশ্যক। যেকোনো প্রকৌশল নির্মাণে প্রকৌশল সামগ্রীর শক্তি, স্থায়িত্ব, উপযোগিতা, সহজলভ্যতা, সৌন্দর্য, ব্যবহার ও সংযোগ সরলতা ইত্যাদি দিকগুলো বিবেচনায় আনতে হয়।

যেকোনো নির্মাণসামগ্রীর গুণগত মান ও বৈশিষ্ট্যের উপর নির্মাণের মান, স্থায়িত্ব, সৌন্দর্য, নিরাপত্তা ইত্যাদি নির্ভর করে। আবহাওয়া ও পরিবেশ পরিস্থিতি ইত্যাদি এর ভিন্নতা একই ধরনের নির্মাণে ভিন্ন ভিন্ন ক্ষেত্রে ভিন্ন ভিন্ন ধরনের সামগ্রী নির্বাচন করতে হতে পারে।

প্রযুক্তির অবদানেই ভূপৃষ্ঠে গড়ে উঠছে সুরম্য অট্টালিকা, দালানকোঠা, রাস্তাঘাট, বন্দর কোথায় বিমানবন্দর ইত্যাদি। স্বল্প সময়ে নিরাপদ ভ্রমণের জন্য তৈরি করা হয় যন্দ্রযান।

মানুষের জীবনে শারীরিক চাহিদা পূরণে বিভিন্ন সামগ্রী উপাদানের ভূপৃষ্ঠে স্থাপিত হচ্ছে নানা ধরনের শিল্প কারখানা। আর ভূপৃষ্ঠের উর্বর ভূমি কোথাও পাহাড়-পর্বত, কোথাও বালি, কোথাও শিলা, কোথাও ধাতুর খনিজ আস্তরণ, কোথাও বিভিন্ন ধরনের জটিল মিশ্রণে গড়া।

সিভিল ইঞ্জিনিয়ারিংগণ তথা ‍সকল প্রযুক্তির প্রকৌশলীগণ তাদের নির্মিত কাঠামোর স্থায়িত্ব নিরাপত্তা সাশ্রয় সৌন্দর্য ইত্যাদি বিষয়ে সচেতন থাকেন এবং নির্মাণসামগ্রীর বৈশিষ্ট্য ও ধর্ম গুলি সম্পর্কে পূর্বে জেনে নেয়।

সিভিল ইঞ্জিনিয়ারিং ম্যাটেরিয়ালস-এ নির্মাণসামগ্রীর ধর্মাবলি

(ক)ভৌত ধর্মাবলি: আকার, আকৃতি ,ঘনত্ব, বর্ণ, গন্ধ সৌন্দর্য।

(খ)যান্ত্রিক ধর্মাবলি: শক্তি, স্থিতিস্থাপকতা, নমনীয়তা, অনমনীয়তা, প্রাচুর্যতা, ভঙ্গুরতা, স্থিতিস্থাপক ক্ষমতা, ঘাতসহতা, কাঠিন্য, মন্থর প্রকৃতি।

(গ)রাসায়নিক ধর্মাবলি: ক্ষয়রোধিতা, অম্লত্ব, রাসায়নিক গঠন।

(ঘ)বৈদ্যুতিক ধর্মাবলি: তড়িৎ, তড়িৎ পরিবহন ক্ষমতা তড়িৎ প্রতিরোধ ক্ষমতা ইত্যাদি।

(ঙ)তাপীয় ধর্মাবলী: আপেক্ষিক তাপ, তাপীয় প্রসারণ, তাপ পরিবাহিতা।

(চ)চুম্বকীয় ধর্মাবলি: চুম্বকীয় ভেদ্যতা, চুম্বকীয় আবেশ।

সিভিল ইঞ্জিনিয়ারিং ম্যাটেরিয়ালস-এ উত্তম নির্মাণসামগ্রীর বৈশিষ্ট্য

১.এগুলো ডিজাইন বলের বিপরীতে, পারিপাশ্বিক পরিবেশে ও যুক্তি সঙ্গত সময়কালে আকার, আকৃতি, ঘনত্ব, বুনট, বর্ণ, গন্ধ ইত্যাদি ভৌত ধর্মাবলি অক্ষুন্ন রাখবে।

২.এগুলো শক্তি স্থিতিস্থাপকতা নমনীয়তা, অনমনীয়তা, ঘাতসহ, ভঙ্গুরতা, বিকৃতি, স্থিতিস্থাপন, যান্ত্রিক ধর্মাবলি ব্যবহার ক্ষেত্র ও কাটামোর জন্য সন্তোষজনক হবে।

৩.এগুলো রাসায়নিক ধর্মাবলি নির্বাচনের পরিবেশ ও পারিপার্শ্বিকতার জন্য ক্ষতির কারণ হবে না।

৪.এগুলোর তড়িৎ সঞ্চারণ শক্তি, তড়িৎ পরিবহন ক্ষমতা, তড়িৎ প্রতিরোধ ক্ষমতা ইত্যাদি বৈদ্যুতিক ধর্মাবলি ব্যবহারক্ষেত্রের জন্য সন্তোষজনক বিবেচিত হবে।

৫.এগুলোর আপেক্ষিক তাপ, তাপীয় প্রসারণ, তাপ পরিবাহিতা ইত্যাদি তাপীয় ধর্মাবলি ব্যবহার ক্ষেত্র, পারিপার্শ্বিক পরিবেশ ও নির্মাণের জন্য বিনষ্টের কারণ হবে না, এবং ব্যবহারক্ষেত্রের চাহিদা পূরণেও সন্তোষজনক বিবেচিত হবে।

৬.এগুলো ঈপ্সিত ক্ষেত্রে চুম্বকীয় ভেদ্যতা, চুম্বকীয় আবেশ ইত্যাদি চুম্বকীয় ধর্মাবলি সন্তোষজনকভাবে সম্পাদনের সক্ষম হবে।

৭.ব্যবহারক্ষেত্র অনুযায়ী ঈপ্সিত বৈশিষ্ট্যাদি সহ এগুলো সাশ্রয়ী, সহজ প্রাপ্ত ও সহজ কার্যোপযোগী হবে।

নির্মাণের ধরন, স্থায়িত্বকাল, পারিপার্শ্বিক পরিবেশ, ব্যয়ের পরিমাণ বিষয়াদির বিবেচনায় কোন নির্দিষ্ট নির্মাণের জন্য উত্তম সামগ্রীর বৈশিষ্ট্যাদি নির্ধারণ করা হয়। প্রকৌশলীগণ বিভিন্ন ধরনের ধাতু, ধাতু সংকর, কাঠ, কংক্রিট, ইট, মৃৎজাতীয় সামগ্রী, পাথর, কাচ, প্লাষ্টিক, রাবার সামগ্রী প্রকৌশলী কাজে ব্যবহার করে থাকে। এগুলোর ভৌত, রাসায়নিক, যান্ত্রিক ও অন্যান্য ধর্মগুলো ভিন্ন ভিন্ন। প্রকৌশল কাঠামো ডিজাইনে ব্যবহারের জন্য ধর্মাবলি ও সামগ্রীর গুণগত তথ্যাদি টেষ্ট করা হয়।

দেশের কোন জাতীয় সংস্থা টেস্টের আদর্শায়ন করে থাকে। এতে প্রকৌশল নির্মাণে ও শিল্পে ব্যবহারক্ষেত্রে সামগ্রীর উন্নয়ন সম্ভব। প্রতিষ্ঠানগুলো বিভিন্ন ধরণের সামগ্রী টেষ্টের প্রক্রিয়া, পদ্ধতি ও নিয়মাবলির আদর্শায়ন এবং বিভিন্ন পরিভাষায় সংজ্ঞা প্রদান করে থাকে।

সিভিল ইঞ্জিনিয়ারিং কন্সট্রাকশন ম্যাটেরিয়ালের নাম

১.পানি
২.মাটি
৩.খোয়া
৪.ইট
৫.বালি
৬.সিমেন্ট
৭.কাঠ
৮.স্টিল রড
৯.আলকাতরা
১০.টাইলস
১১.রঙ
১২.প্লাস
১৩.কাঠ বোর্ড

প্রকৌশল সামগ্রীর গুরুত্বপূর্ণ যান্ত্রিক ধর্মাবলি

শক্তি: বস্তুর ওপর বাহির হতে বল প্রয়োগ করলে এর অভ্যন্তরে অণুগুলোর আকর্ষণ ও বিকর্ষণজনিত কারণে প্রতিরোধ সৃষ্টি হয়ে এর আকার আকৃতি ও প্রকৃতি অপরিবর্তিত রাখতে চেষ্টা করে। বস্তুর এ ধর্মকে বস্তুর শক্তি বলা হয়। বস্তুর মৌলিক শক্তি তিন প্রকার –

১.টান শক্তি
২.চাপ শক্তি
৩.শিয়ার শক্তি

পীড়ন: বস্তুর উপর বাহির হতে প্রযুক্ত বলের প্রভাবে এর অভ্যন্তরে সৃষ্ট বলের তীব্রতাকে পীড়ন বলা হয়। পীড়ন প্রধানত তিন প্রকার :–

(ক)চাপ পীড়ন: বস্তুর উপর প্রযুক্ত চাপশক্তির ফলে চাপ পীড়ন।

(খ)টান পীড়ন: প্রযুক্ত টান শক্তির ফলে টান পীড়ন।

(গ)শিয়ার পীড়ন: বস্তুর কোন সেকশন এক অংশ অপর অংশ স্লাইড করার ফলে শিয়ার পীড়ন।

বস্তুর শক্তি সম্পর্কে জানতে হলে এর ওপর বাহির হতে বলের ধরণ সম্পর্কে জানতে হবে। ইস্পাতের টান শক্তি ও চাপশক্তি পরস্পর প্রায় সমান। কাস্ট আয়রনের চাপশক্তির পরিমাণ অধিক কিন্তু টান শক্তির পরিমাণ খুবই নগণ্য। কংক্রিটের তাপ শক্তির পরিমাণ অধিক এবং এর চাপ শক্তির তুলনায় টান শক্তির পরিমাণ খুবই কম।

নমনীয়তা: বস্তুর যে ধর্মের জন্য বাহির হতে বল প্রয়োগের ফলে সৃষ্ট বিকৃতি তার উপর হতে প্রযুক্ত বল অপসারণ করলেও বিকৃত বস্তু পুনরায় তার পূর্ব অবস্থায় ফিরে আসে না, বস্তুর এ ধর্মকে নমনীয়তা বলে।

অনমনীয়তা: স্থিতিস্থাপক সীমার মধ্যে বস্তুর বিকৃতি প্রতিরোধ করার ক্ষমতাকে বস্তুর অনমনীয়তা বলা হয়। যে ধর্মের জন্য বস্তু উল্লেখযোগ্য বিকৃতি ব্যতিরেকেই সর্বাধিক পীড়ন নিতে পারে, বস্তুর এ ধর্মকেই অনমনীয়তা বলে।

প্রসার্যতা: বস্তুর যে ধর্মের জন্য বস্তুকে টান প্রযোগ করলে উক্ত বস্তু নমনীয় সীমার মধ্যে না ছিঁড়ে ক্রমাগত লম্বা হতে থাকে, বস্তুর এ ধর্মকে প্রসার্যতা বলা হয়।

ঘাতসহতা: বস্তুর যে ধর্মের জন্য বস্তুতে চাপ প্রয়োগ করলে নমনীয় বিকৃতি ঘটতে থাকে অর্থাৎ চাপ প্রয়োগে বস্তু বিচূর্ণ না হয়ে বিস্তৃতি লাভ করতে পারে বস্তুর এ ধর্মকে ঘাতসহতা বলে।

কাঠিন্য: যে ধর্মের জন্য বস্তু আঘাতে অবিচল থাকে, তাকে কাঠিন্য বলা হয়।

ভঙ্গুরতা: বস্তুর যে ধর্মের জন্য বস্তুর ওপর বল প্রয়োগ করলে বিকৃতি ব্যতিরেখে বা সামান্য বিকৃতিতেই বস্তু ভেঙে বা ছিঁড়ে যায়, বস্তুর এ ধর্মকে ভঙ্গুরতা বলে।

ফ্যাটিগ: বস্তুর যে ধর্মের জন্য বস্তুটি পুনঃপুন ক্রিয়ারত পীড়ন প্রতিরোধে সক্ষম হয়, তাকে বস্তুর ফ্যাটিগ স্ট্রেংথ বলা হয়। একটি তার সরাসরি টেনে ছেঁড়া বেশ কষ্টকর কিন্তু কয়েকবার এদিক ওদিক মোড়ানোর পর এটা সহজে ছেঁড়া যায়। ফ্যাটিগ ধর্মের জন্য এ্রই সব হয়ে থাকে।

সিভিল ইঞ্জিনিয়ারিং ম্যাটেরিয়ালস এর শ্রেণীবিভাগ

রাস্তা, ইমারত, ব্রিজ, বিমানবন্দর ইত্যাদি পূর্ত কর্ম নির্মাণে বিভিন্ন ধরণের গুণ, মান ও শক্তি সম্পন্ন সামগ্রী ব্যবহৃত হয়। প্রকৌশলীগণ নির্মাণের জন্য স্বল্পব্য়য়, নিরাপদ, নিরাপত্তা, সৌন্দর্য ও স্থায়িত্ব দিক বিবেচনা করে সিভিল ইঞ্জিনিয়ারিং ম্যাটেরিয়ালস নির্বাচন করে থাকে। এগুলোকে দুই ভাগে ভাগ করা হয়।

(ক)কাঠামোর সামগ্রী: কাঠামোর সামগ্রী নির্মাণে আগত ভারকে প্রতিহত করে নির্মাণ কাঠামোকে স্বাভাবিক রাখে অর্থাৎ এ সকল সামগ্রীর যান্ত্রিক ধর্মাবলি কাজে লাগানোর উদ্দেশ্যে ব্যবহৃত হয়।

(খ)অযান্ত্রিক কার্যের সামগ্রী: অযান্ত্রিক কার্যাদি সম্পাদনের সামগ্রী অর্থাৎ প্রিজারভেশন, ডেকোরেশন, ইনসুলেশন সামগ্রী।

সিভিল ইঞ্জিনিয়ারিং কাঠামোর ম্যাটেরিয়ালস গুলোকে দুই ভাগে ভাগ করা হয় 

১. ধাতু
২. অধাতু

১.১ ধাতুকে আবার দুই ভাগে ভাগ করা হয়:

(i) লৌহজ ধাতু

(ii) অলৌহজ ধাতু

(i.i)লৌহজ ধাতু: কার্বন ইস্পাত, সংকর ইস্পাত, ঢালাই লোহা, পেটালোহা, মৃদু ইস্পাত, অন্যান্য সংকর ইস্পাত ইত্যাদি।

(ii.ii)অলৌহজ ধাতু: অ্যালুমিনিয়াম সংকর, ম্যাগনেশিয়াম সংকর ইত্যাদি।

২.২অধাতু: মিনারেল এগ্রিগেইটস, সিমেন্টিং ম্যাটেরিয়ালস, কংক্রিট, মসল্লা, পাথর, কাদাজাত সামগ্রী, ইট, বালি, সুরকি, চুন, কাঠ, বিটুমিন, প্লাস্টিক, ফরমিকা, রবার, বাঁশ, টালি ইত্যাদি।

সিভিল ইঞ্জিনিয়ারিং ম্যাটেরিয়ালস প্রাপ্তির উৎসের দিক বিবেচনায় দুই ভাগে ভাগ করা হয় 

(১)পাথর, বালি, মাটি, কাঠ, বাঁশ, বেত প্রাকৃতিক সিভিল ইঞ্জিনিয়ারিং সামগ্রী ও
(২)ইট, সিমেন্ট, প্লাস্টিক কৃত্রিম সিভিল ইঞ্জিনিয়ারিং সামগ্রী।

সিভিল ইঞ্জিনিয়ারিং ম্যাটেরিয়ালস নির্বাচনে বিবেচ্য বিষয় সমূহ

সিভিল প্রকৌশল নির্মাণে কাটামোর জন্য মান-শ্রেণি, কাজের ধরন, পরিবেশ ও পারিপার্শ্বিক অবস্থা ইত্যাদির ওপর ভিত্তি করে প্রকৌশল সামগ্রীর ঈপ্সিত ধর্মাবলি অনুযায়ী এগুলো নির্বাচন করতে হয়।

এ বিষয়ে সংশ্লিষ্ট প্রকৌশলীগণকে নতুন উদ্ভাদিত সামগ্রী ব্যবহারের ক্ষেত্রে সতর্কতা অবলম্বন করতে হয় এবং প্রচলিত সামগ্রী সম্ভাব্য নতুন নতুন ক্ষেত্রে মানসিকতা রাখতে হয়, যেন প্রচলিত সামগ্রীর বহুবিদ ব্যবহারের মাধ্যমে এর সর্বাধিক উপযোগিতা গ্রহণ করা যায়।

সংশ্লিষ্ট প্রকোশলীগণকে দেশীয় সামগ্রীর ব্যবহার, অর্থনৈতিক দিক হতে সাশ্রয়ী ও সামগ্রীর সহজপ্রাপ্ততার প্রতি সবিশেষ নজর দিয়ে সিভিল ইঞ্জিনিয়ারিং সামগ্রী নির্বাচন করতে হয় এবং স্থানীয়ভাবে প্রাপ্ত সামগ্রীকে অগ্রাধিকার দিতে হয়।

উপযুক্ত সামগ্রী স্থানীয়ভাবে পাওয়া না গেলে এবং উপযুক্ত সামগ্রীর জন্য খরচের পরিমাণ অত্যাধিক হলে ক্ষেত্রবিশেষে অনেক সময় স্থানীয়ভাবে প্রাপ্ত অপেক্ষাকৃত নিম্নমানের সামগ্রীকেও নির্বাচন করতে হয়।

সাধারণত ডিজাইনারগণ দুটি ক্ষেত্র হতে তথ্যাদি গ্রহণ করে প্রকৌশল সামগ্রী নির্বাচন করে থাকেন।

ক্ষেএদ্বয় হলো:-

(ক)পূর্বে বাস্তব ক্ষেত্রে ব্যবহৃত সামগ্রীর কার্যকারীতা, সফলতা, স্থায়িত্ব ইত্যাদি সংক্রান্ত রেকর্ড ও জ্ঞান, কার্যকারিতা, সফলতা, ইত্যাদি সম্পর্কে পরীক্ষার ফলাফল, এবং

(খ)কোন সামগ্রী নির্মাণে ব্যবহারের জন্য ডিজাইনারের স্পেসিফিকেশন অনুযায়ী নির্বাচন।

সামগ্রীর সহজলব্ধতা ও অর্থনৈতিক সাশ্রয়তা। সামগ্রীগুলোর ধর্মাবলি। সামগ্রী ব্যবহারে বিশেষ যত্নবান হতে হবে। নির্দিষ্ট সামগ্রী কি কি ধরনের হবে এবং এর জন্য অর্থনৈতিক সম্পৃক্ততা। বিভিন্ন ধরনের সামগ্রী তৈরি করণের পদ্ধতি এবং এতে সামগ্রীর বৈশিষ্ট্যের উপর প্রভাব। সামগ্রীগুলোর মধ্যে সাম্যতা সমন্বয়ের ক্ষেত্রে স্পেসিফিকেশনের পদ্ধতি। ঈ্প্সিত ধর্ম পরিমাপের জন্য নিরীক্ষা ও পরিদর্শনের পদ্ধতি।

শেষ কথা: সিভিল ইঞ্জিনিয়ারিং আমাদের জীবনে নতুন বিপ্লব এনে দিয়েছে। আমাদের জীবনকে আরো সহজ করে দিয়েছে। আমাদের যাতাযাতের জন্য প্রয়োজনীয় রাস্তা, ব্রিজ আমাদের বাসস্থান সবকিছুতেই সিভিল ইঞ্জিনিয়ারিং এর গুরুত্ব অপরিসীম।