Sement ishlab chiqarish yuqori energiya sarfi va uglerod chiqindilari bilan bogʻliq bo‘lsa, palma yogʻi sanoati ham katta miqdorda biomassa kuli hosil qiladi. Ushbu tadqiqot yogʻ palmasi biomassasini yoqish natijasida hosil bo‘ladigan tag kulidan ko‘pik betonda sementning bir qismini almashtirish uchun foydalanish mumkin yoki mumkin emasligini o‘rganadi.

Tadqiqotchilar yogʻ palmasi tag kulini sement o‘rniga 0, 10, 20, 30 va 40 foiz nisbatlarda qo‘llagan; namunalarni 7, 14 va 28 kun davomida suvda qotirgan. Tayyorlangan ko‘pik betonlarning tovush yutilish koeffitsiyenti 200–5000 Hz oralig‘ida ikki mikrofonli impedans trubkasi yordamida o‘lchangan; siqilishdagi mustahkamlik hamda boshlang‘ich, tangensial va sekant elastiklik modullari universal sinov qurilmasi yordamida aniqlangan. Kulning kimyoviy va mineralogik tuzilishi XRF va XRD usullari bilan, zarracha o‘lchami lazer difraksiyasi bilan, g‘ovaklar tuzilishi esa optik mikroskop yordamida o‘rganilgan.

Natijalar kul miqdori akustik va mexanik ko‘rsatkichlarni bir xil yo‘nalishda o‘zgartirmasligini ko‘rsatadi. Yuqori kul miqdori kattaroq va o‘zaro bog‘langan g‘ovaklarni hosil qilib, tovush energiyasining material ichida ko‘proq tarqalishiga imkon bergan. Tadqiqotning umumiy bahosiga ko‘ra, 40 foiz kul va 28 kunlik qotirish sharoiti taxminan 0,38 shovqinni kamaytirish koeffitsiyenti bilan akustik jihatdan eng maqbul tarkibdir. Bunga qarshi ravishda, mexanik ko‘rsatkichlar eng yaxshi bo‘lgan soha 10–20 foiz kul oralig‘idir. Eng yuqori siqilishdagi mustahkamlik taxminan 2,44 MPa bo‘lib, 20 foiz kul va 7 kunlik qotirish sharoitida o‘lchangan.

30 va 40 foiz kul saqlagan namunalarda siqilishdagi mustahkamlik taxminan 0,64 va 0,19 MPa darajalarigacha pasaygan. Shu sababli yuqori kul miqdorli aralashmalar yuk ko‘taruvchi elementlar uchun emas, balki yuk ko‘tarmaydigan tovush yutuvchi panellar uchun tavsiya etiladi. Tadqiqot qishloq xo‘jaligi chiqindisini qurilish materialiga aylantirish mumkinligini ko‘rsatish bilan birga, akustik ko‘rsatkichlar va mexanik mustahkamlik o‘rtasida yaqqol loyihaviy murosa mavjudligini ham ko‘rsatadi.

Ko‘pik beton tarkibiga nazorat qilinadigan tarzda havo pufakchalari kiritib ishlab chiqariladigan, past zichlikli va g‘ovakli sement asosidagi materialdir. U an’anaviy betonga qaraganda yengilroq; issiqlik izolyatsiyasi, oson joylashtirish va tovush yutish kabi afzalliklarga ega. Biroq past siqilishdagi mustahkamlik, mo‘rtlik va o‘zgaruvchan akustik ko‘rsatkichlar uning qo‘llanish sohalarini cheklaydi.

Tadqiqot e’tibor qaratgan ikkinchi muammo palma yog‘i ishlab chiqarishidan kelib chiqadigan biomassa kulidir. Yog‘ palmasi po‘stloqlari, tolalari, tanalari va boshqa biomassa qoldiqlari energiya ishlab chiqarish maqsadida yoqilganda sezilarli miqdorda tag kuli hosil bo‘ladi. Tadqiqotda faqat Tailand palma yog‘i sektori yiliga taxminan 0,46 million tonna palma yog‘i yoqilg‘i kulini hosil qilishi qayd etilgan. Bu kul ko‘pincha ishlab chiqarish korxonalari atrofiga tashlab qo‘yiladi va qo‘shimcha qiymatga ega materialga aylantirilmaydi.

Tadqiqotchilar ushbu ikki muammoni bitta material dizaynida birlashtirgan: agar palma yog‘i tag kuli ko‘pik beton tarkibida sementning bir qismini almashtirish uchun ishlatilsa, chiqindini kamaytirish, sement sarfini pasaytirish va ayni paytda materialning g‘ovak tuzilishini tovush yutish nuqtai nazaridan yaxshilash mumkinmi?

Tadqiqot qaysi ilmiy bo‘shliqni to‘ldiradi?

Uchuvchi kul va ko‘mir tag kuli kabi sanoat yon mahsulotlarining an’anaviy beton va ko‘pik betondagi mexanik ta’siri ilgari o‘rganilgan. Xuddi shuningdek, g‘ovakli betonlarning tovush yutish xususiyatlari bo‘yicha ham tadqiqotlar mavjud. Biroq yog‘ palmasi biomassasidan olingan tag kulining ko‘pik betondagi ta’siri, ayniqsa akustik va mexanik xususiyatlarni bir xil tajriba dasturi doirasida birgalikda baholash nuqtai nazaridan yetarlicha o‘rganilmagan.

Ushbu tadqiqotning o‘ziga xos jihati shundaki, unda kul miqdorining faqat siqilishdagi mustahkamlikka emas, balki g‘ovak geometriyasiga, chastotaga bog‘liq tovush yutilish koeffitsiyentiga, shovqinni kamaytirish koeffitsiyentiga va turli elastiklik modullariga ta’siri bitta tizim ichida o‘rganilgan. Shu tariqa “eng mustahkam aralashma” bilan “tovushni eng yaxshi yutadigan aralashma” bir xil emasligi aniq ko‘rsatilgan.

Yog‘ palmasi tag kuli nima?

Tadqiqotda ishlatilgan yog‘ palmasi tag kuli Tailandning Satun viloyatidagi palma qayta ishlash korxonasidan olingan. Ushbu materialni biomassa yondirilgandan keyin qozon yoki pech tubida qoladigan nisbatan yirik va notekis qattiq qoldiq sifatida ta’riflash mumkin.

Kul bevosita bir jinsli mayda mineral kukun emas. Zarracha o‘lchami tahlili ikki alohida zarracha guruhi mavjudligini ko‘rsatgan:

• Taxminan 10–15 µm atrofida jamlangan mayda zarrachalar guruhi
• Taxminan 885 µm atrofida jamlangan yirik yoki aglomeratsiyalangan zarrachalar guruhi

Xarakterli zarracha diametrlari quyidagicha:

• D₁₀ = 2,5 µm: Zarralarning hajm bo‘yicha 10 foizi ushbu o‘lchamdan kichikdir.
• D₅₀ = 15,4 µm: Bu median zarracha o‘lchamidir; zarracha hajmining yarmi ushbu qiymatdan kichikdir.
• D₉₀ = 999,4 µm: Zarracha hajmining 90 foizi ushbu o‘lchamdan kichikdir.

Bu nihoyatda keng o‘lcham diapazoni kulning ikki xil vazifani bajarishiga olib keladi. Past miqdorlarda mayda zarrachalar sement xamiridagi bo‘shliqlarni to‘ldirishi mumkin. Yuqori miqdorlarda esa yirik va notekis zarrachalar ko‘pik hujayralari devorlarini buzib, kattaroq, notekis va o‘zaro bog‘langan g‘ovaklarni hosil qilishi mumkin.

Kulning kimyoviy tarkibi

XRF tahliliga ko‘ra kulning asosiy elementlari quyidagilardir:

Oksid tarkibi jihatidan kremniy dioksid ulushi 48,6 foizni tashkil etadi. Kalsiy oksid 12,4 foiz, kaliy oksid 11,1 foiz, fosfor pentoksid 6,9 foiz, magniy oksid 4,3 foiz va temir oksid 2,3 foiz deb qayd etilgan.

XRD tahlili kremniyning muhim qismi kvars va kristobalit shaklida kristall tuzilishda mavjudligini ko‘rsatadi. Bu farq muhimdir. Amorf kremniy sement gidratatsiyasi bilan osonroq reaksiyaga kirishib puzolan qo‘shimcha ta’sir ko‘rsatishi mumkin bo‘lsa, kvars va kristobalit atrof-muhit haroratidagi suvda qotirish sharoitlarida nisbatan barqaror va past reaktiv fazalardir. Shu sababli tadqiqotda kulning mustahkamlikka qo‘shgan hissasi asosan kimyoviy reaksiyadan emas, balki fizik to‘ldirish va zarrachalarni mustahkamlash ta’siridan kelib chiqadi, deb baholangan.

Kulda shuningdek kalsit, ya’ni CaCO₃, hamda kalsiy-magniy-kaliy fosfat sifatida ifodalangan Ca₉MgK(PO₄)₇ fazasi aniqlangan. Kalsit gidratatsiya mahsulotlari uchun yadrolanish yuzasini ta’minlab, erta yoshdagi mustahkamlikka hissa qo‘shishi mumkinligi; fosfatli fazalar esa sement zarrachalari yuzasiga yopishib gidratatsiyani sekinlashtirishi mumkinligi muhokama qilingan.

Namunalar qanday tayyorlangan?

Nazorat aralashmasida qum, Portland sementi va kulning massa nisbati 100:100:0 qilib belgilangan. Sementning bir qismi ortib boruvchi miqdorlarda kul bilan almashtirilgan:

Suv-bog‘lovchi nisbati barcha aralashmalarda 0,46 darajasida o‘zgarmas saqlangan. Bu yerda bog‘lovchi sement va OPBA yig‘indisidir:

\[ w/b = \frac{m_{su}}{m_{çimento}+m_{OPBA}} = 0{,}46 \]

Bu yerda:

• w/b, suv-bog‘lovchi nisbatidir.
• m_su, aralashmadagi suv massasidir.
• m_çimento, Portland sementi massasidir.
• m_OPBA, yog‘ palmasi tag kuli massasidir.

Quruq materiallar aralashtirilgandan keyin suv qo‘shilgan, so‘ng tijorat ko‘pik hosil qiluvchi vosita yordamida yaratilgan ko‘pik oldindan aralashtirilgan qattiq tarkibiy qismlar hajmining 50 foiziga teng miqdorda aralashmaga kiritilgan. Aralashma silindrsimon qoliplarga quyilgan, nazorat qilinadigan xona sharoitida 48 soat ushlab turilgan va keyin 7, 14 yoki 28 kun davomida suvga to‘liq botirib qotirilgan.

G‘ovak tuzilishi qanday o‘zgardi?

Optik mikroskop tasvirlari faqat kul saqlagan BA-10, BA-20, BA-30 va BA-40 aralashmalari uchun berilgan. Nazorat aralashmasining mikroskop tasviri tadqiqotda taqdim etilmagan.

BA-10 namunasida g‘ovaklar kichikroq va g‘ovaklar orasidagi bog‘lanishlar cheklanganroqdir. Kul miqdori 20, 30 va 40 foizga oshgani sari kattaroq bo‘shliqlar hamda g‘ovaklarni bir-biriga bog‘lovchi ochiq kanallar yanada aniq ko‘rina boshlagan. BA-40 tasvirida sement matritsasi ichida reaksiyaga kirishmagan to‘q rangli kul zarrachalari yanada ravshan ko‘rinadi.

Ushbu o‘zgarish akustik va mexanik xususiyatlarning nima sababdan qarama-qarshi yo‘nalishlarda rivojlanishini tushuntiradigan asosiy mikrostrukturaviy topilmadir:

• Kattaroq va o‘zaro bog‘langan g‘ovaklar tovush to‘lqinining material ichida uzoqroq va murakkabroq yo‘l bosishini ta’minlab, akustik energiya yo‘qotilishini oshiradi.
• Xuddi shu g‘ovaklar yuk ko‘taruvchi sement skeletining uzluksizligini zaiflashtiradi va siqilishdagi mustahkamlikni pasaytiradi.

Zichlik qanday o‘zgardi?

Namunalarning zichligi taxminan 592–799 kg/m³ oralig‘ida o‘lchangan. Eng yuqori zichliklar taxminan 757–799 kg/m³ bo‘lib, kul saqlamaydigan nazorat namunalarida kuzatilgan.

Kul ulushi oshgani sari zichlik umuman olganda kamaygan. 30–40 foiz kul va 7 kunlik qotirish sharoitida zichlik taxminan 592–633 kg/m³ darajalarigacha tushgan. Bu natija OPBAning sementga qaraganda yengilroq va g‘ovakroq material ekanligi bilan bog‘langan.

0–10 foiz kul darajalarida 28 kunlik qotirish davom etayotgan gidratatsiya sababli zichlikni biroz oshirgan. 20 foiz va undan yuqori kul miqdorlarida esa qotirish muddatining ta’siri zaiflashgan va zichlikning asosiy belgilovchisi kul miqdori bo‘lgan.

Tovush yutilishi qanday o‘lchandi?

Normal tushish burchagidagi tovush yutilish koeffitsiyenti ASTM E1050 va ISO 10534-2 standartlariga mos ikki mikrofonli impedans trubkasi yordamida o‘lchangan. Tizim quyidagi asosiy tarkibiy qismlardan iborat:

• Ichki diametri 28,6 mm va uzunligi 1000 mm bo‘lgan trubka
• Ikki dona GRAS 46BD-FV laboratoriya mikrofoni
• NI-9230 ma’lumot yig‘ish bloki
• Python asosidagi maxsus ma’lumot yig‘ish va tahlil moduli
• Diametri 28,6 mm va qalinligi 40 mm bo‘lgan silindrsimon namuna

O‘lchash diapazoni 200–5000 Hz. Tovush yutilish koeffitsiyenti material yuzasiga yetib kelgan tovush energiyasining qay darajada qaytib aks etmasdan material ichida so‘nishini ifodalaydi:

\[ \alpha = 1 - |R|^2 \]

Ushbu asosiy bog‘lanish tadqiqotning tajriba mantig‘ini tushuntirish uchun keltirilgan. Bu yerda:

• α, tovush yutilish koeffitsiyentidir.
• R, tovush bosimining aks etish koeffitsiyentidir.
• |R|², qaytib aks etgan energiya ulushini ifodalaydi.

α qiymati 0 ga yaqinlashganda tovushning katta qismi aks etadi; 1 ga yaqinlashganda tovush energiyasining katta qismi material ichida yutiladi. Tadqiqotdagi o‘lchovlar bitta yo‘nalishdan va yuzaga tik tushadigan tovush to‘lqinlari uchun amal qiladi. Haqiqiy xona sharoitida tovush turli burchaklardan keladi; shu sababli impedans trubkasi natijasi bevosita xona akustikasi samaradorligini anglatmaydi.

Chastotaga bog‘liq tovush yutilish xulqi

Barcha aralashmalarda 1000 Hz dan pastda tovush yutilish koeffitsiyenti odatda taxminan 0,1–0,2 darajasida qolgan. 1000–4000 Hz oralig‘ida koeffitsiyentlar ko‘pincha 0,35–0,45 gacha oshgan, ayrim yuqori kul miqdorli namunalarda esa 0,5 dan ham yuqori bo‘lgan.

Bu xulq g‘ovakli materiallar uchun kutiladigan fizik tendensiyaga mos keladi. Past chastotalarda tovush to‘lqin uzunligi g‘ovak diametridan ancha katta bo‘ladi. To‘lqin materialning mayda g‘ovakli tuzilishi bilan samarali o‘zaro ta’sirlasha olmaydi. Chastota oshgani sari to‘lqin uzunligi kamayadi; tovush g‘ovak devorlari bilan ko‘proq aloqa qiladi va viskoz ishqalanish hamda issiqlik yo‘qotishlari ortadi.

BA-10 aralashmasi yaqqol istisno holatini ko‘rsatgan. Ushbu aralashmaning o‘rtacha tovush yutish samaradorligi pastroq, spektral cho‘qqi nuqtasi esa boshqa yuqori kul miqdorli aralashmalardagi taxminan 1000 Hz dan taxminan 1200 Hz ga siljigan. Tadqiqotchilar bu siljishni BA-10 dagi kichikroq g‘ovaklar bilan bog‘lagan.

NRC nega U shaklida o‘zgardi?

Shovqinni kamaytirish koeffitsiyenti (Noise Reduction Coefficient, NRC) ma’lum standart chastotalardagi tovush yutilish koeffitsiyentlarining o‘rtachasiga asoslangan bir sonli akustik ko‘rsatkichdir. Tadqiqotda NRC kul miqdoriga qarab chiziqli ravishda oshmagani kuzatilgan.

Taxminan 10 foiz kul darajasida NRC taxminan 0,16–0,23 oralig‘igacha pasaygan. Bunga qarshi ravishda 0 foiz va 40 foiz chekka nuqtalarda yana oshgan. Tadqiqot ushbu xulqni U shaklidagi bog‘lanish deb ta’riflaydi.

Mexanizm quyidagicha tushuntiriladi:

1. Kul saqlamaydigan ko‘pik betonda oldindan hosil qilingan havo pufakchalari tovush energiyasini tarqata oladigan nisbatan tartibli g‘ovak tarmog‘ini hosil qiladi.
2. 10 foiz kul qo‘shilganda notekis kul zarrachalari yangi va samarali akustik kanallar hosil bo‘lishidan oldin mavjud ko‘pik hujayralari orasidagi bog‘lanishlarni qisman to‘sib qo‘yadi.
3. Kul miqdori 20–30 foizdan oshganda kulning o‘z mikrog‘ovakliligi va zarrachalar orasidagi ochiq kanallar ustunlik qila boshlaydi.
4. 40 foiz darajasida kengaygan va o‘zaro bog‘langan g‘ovak tizimi tovush energiyasining ko‘proq ishqalanish va sochilish orqali yo‘qolishini ta’minlaydi.

Tadqiqotning umumiy xulosasi taxminan 0,38 NRC bilan 40 foiz kul va 28 kunlik qotirish sharoitini akustik optimum sifatida belgilaydi. Biroq taqqoslash jadvalida 40 foiz kul uchun 7 kunlik namuna ham NRC = 0,38 deb belgilangan. Bu matn va jadval o‘rtasidagi hisobot tafovutidir. Tadqiqotning annotatsiya, asosiy natija va xulosa bo‘limlari akustik optimumni 40 foiz kul / 28 kun sifatida taqdim etadi.

Past, o‘rta va yuqori chastota natijalari

Past chastotali tovush yutilish ko‘rsatkichi α_L kul miqdori bilan yanada muntazam oshgan va 40 foiz kul / 28 kun sharoitida taxminan 0,32–0,35 darajasiga yetgan. Bu topilma OPBAning asosiy akustik hissasi kattaroq g‘ovaklar orqali past chastotadagi xulqni yaxshilash ekanini ko‘rsatadi.

O‘rta chastota ko‘rsatkichi α_M 10–20 foiz kul va 7 kun sharoitida taxminan 0,33–0,38 bilan eng past sohasini ko‘rsatgan; 40 foiz kul / 28 kunda esa taxminan 0,52–0,57 darajasigacha oshgan.

Yuqori chastota ko‘rsatkichi α_H taxminan 0,40–0,52 kabi torroq diapazonda o‘zgargan. Bu holat ko‘pik beton matritsasi yuqori chastotalarda allaqachon ma’lum darajada samarali ekanini va aralashma dizayni yuqori chastota samaradorligini past chastotalardagi kabi kuchli o‘zgartirmasligini ko‘rsatadi.

Siqilishdagi mustahkamlik qanday o‘lchandi?

Har bir aralashma va qotirish muddati uchun uchta silindrsimon namuna universal sinov qurilmasida 3 mm/dak doimiy ko‘ndalang bosh tezligida siqilish ostida sinovdan o‘tkazilgan. O‘rtacha qiymatlar ishlatilgan.

Siqilishdagi mustahkamlik asosan quyidagi bog‘lanish bilan ifodalanadi:

\[ f_c = \frac{F_{max}}{A} \]

Ushbu asosiy tenglama tajribaning mexanik mantig‘ini tushuntirish maqsadida keltirilgan. Bu yerda:

• f_c, siqilishdagi mustahkamlikdir.
• F_max, namuna ko‘tara olgan eng yuqori siqish kuchidir.
• A, yuk qo‘llanilgan kesim yuzasidir.

Siqilishdagi mustahkamlik materialning birlik kesim yuzasiga to‘g‘ri keladigan eng yuqori siqish yukini ko‘tara olish qobiliyatini ko‘rsatadi. Biroq bu ko‘rsatkichning o‘zi materialning qurilish elementi sifatida xavfsiz ekanini isbotlamaydi; loyihalash standarti, xavfsizlik koeffitsiyentlari, uzoq muddatli xulq va dala sharoitlari alohida baholanishi kerak.

Mexanik xususiyatlarning asosiy natijalari

Eng yuqori siqilishdagi mustahkamlik 20 foiz kul va 7 kunlik qotirish sharoitida taxminan 2,44 MPa sifatida o‘lchangan. 10 foiz kul va 7 kun sharoitida mustahkamlik taxminan 1,54–1,99 MPa oralig‘ida bo‘lgan. Kul saqlamaydigan va 28 kun qotirilgan nazorat aralashmasi taxminan 1,54 MPa mustahkamlik ko‘rsatgan.

20 foizdan yuqorida mexanik ko‘rsatkichlar tez pasaygan:

Tadqiqot yuk ko‘tarmaydigan yengil ko‘pik beton qo‘llanmalari uchun adabiyotda ishlatiladigan taxminan 0,7 MPa amaliy quyi chegarani mezon sifatida keltiradi. 10 va 20 foiz kul saqlagan namunalar ushbu chegaradan yuqorida qolgan bo‘lsa, 30 va 40 foiz kul saqlagan aralashmalar ko‘pincha chegaradan pastda qolgan.

Elastiklik modullari nimani ko‘rsatdi?

Tadqiqotchilar bitta elastiklik moduli o‘rniga uch xil qattiqlik ko‘rsatkichini o‘lchagan:

• Boshlang‘ich modul: Kuchlanish-deformatsiya egri chizig‘ining dastlabki qismidagi qattiqlikni ifodalaydi.
• Tangensial modul: Tadqiqotda 0,5f_c nuqtasidagi qiyalik bo‘yicha aniqlangan.
• Sekant modul: Boshlang‘ich nuqta bilan 0,5f_c nuqtasi orasidagi o‘rtacha qiyalikdir.

Eng yuqori boshlang‘ich modul taxminan 24,35 MPa bo‘lib, 20 foiz kul / 7 kun sharoitida o‘lchangan. Tangensial modul taxminan 109,75 MPa bilan 10 foiz kul / 7 kun sharoitida eng yuqori nuqtaga chiqqan. Sekant modul esa taxminan 50,10 MPa bilan 10 foiz kul / 14 kun sharoitida eng yuqori qiymatni ko‘rsatgan.

30 va 40 foiz kul saqlagan namunalarda uchala qattiqlik ko‘rsatkichi ham past darajalarga tushgan. Bu holat g‘ovaklarning kattalashishi va sement xamirining yuk ko‘taruvchi uzluksiz skeleti siyraklashishi bilan izohlangan.

Nega uzoqroq suvda qotirish mexanik xususiyatlarni oshirmadi?

Oddiy Portland sementida uzoqroq nam qotirish gidratatsiyaning davom etishi sababli ko‘pincha mustahkamlikni oshiradi. Ushbu tadqiqotda esa OPBA saqlagan ko‘pik betonlarni suvda 7 kundan 28 kungacha ushlab turish mexanik xususiyatlarni ko‘pincha pasaytirgan.

Tadqiqotchilar ushbu qarama-qarshi natijani uchta mexanizm bilan izohlaydi:

1. Kalsiy ionlarining sizib chiqishi: Yuqori g‘ovaklilik suvning sement xamiriga oson kirishiga va kalsiy saqlovchi birikmalarning erib chiqib ketishiga olib kelishi mumkin.
2. Interfeys sohasining yumshashi: Kul zarrachasi bilan sement xamiri orasidagi o‘tish sohasi uzoq muddatli suv ta’sirida zaiflashishi mumkin.
3. Kaliy tuzlarining erishi: Kulning yuqori K₂O miqdori suvda eriydigan kaliyli fazalarning chiqib ketishiga va qo‘shimcha g‘ovaklilik hosil bo‘lishiga sabab bo‘lishi mumkin.

Biroq bu mexanizmlar tadqiqotda bevosita ion tahlili yoki g‘ovak eritmasi o‘lchovi bilan tasdiqlanmagan. Ular mexanik tendensiyalarni tushuntirish uchun mineralogik topilmalar va oldingi adabiyotga tayangan izohlardir.

Akustik va mexanik ko‘rsatkichlar nega qarama-qarshi?

Yaxshi tovush yutuvchi material tovush to‘lqini kira oladigan ochiq va o‘zaro bog‘langan g‘ovaklarga muhtoj. Tovush ushbu kanallarda harakatlanganda havo bilan g‘ovak devori o‘rtasidagi ishqalanish, issiqlik almashinuvi va sochilish sababli energiyasini yo‘qotadi.

Yaxshi yuk ko‘taruvchi sement materiali esa imkon qadar uzluksiz, zich va nuqsonlari kam qattiq skeletga muhtoj. Katta g‘ovaklar va zaif bog‘lanish sohalari kuchlanish to‘planishiga sabab bo‘ladi.

Shu sababli tadqiqotdagi eng yaxshi tovush yutuvchi aralashma bilan eng yuqori siqilishdagi mustahkamlikka ega aralashma har xil:

• Akustik optimum: 40 foiz OPBA, 28 kunlik qotirish; taxminan NRC 0,38
• Siqilishdagi mustahkamlik optimumi: 20 foiz OPBA, 7 kunlik qotirish; taxminan 2,44 MPa
• Tangensial qattiqlik optimumi: 10 foiz OPBA, 7 kunlik qotirish; taxminan 109,75 MPa

Statistik tahlil nimani ko‘rsatdi?

Tadqiqotda ikkita mustaqil o‘zgaruvchi ishlatilgan:

• OPBA ulushi: 0, 10, 20, 30 va 40 foiz
• Qotirish muddati: 7, 14 va 28 kun

Ikki yo‘nalishli dispersiya tahlili kul miqdori ham akustik, ham mexanik natijalarning asosiy belgilovchisi ekanini ko‘rsatgan.

Siqilishdagi mustahkamlik modelining tuzatilgan R² qiymati 0,797, yuqori chastotali tovush yutilishi modelining qiymati 0,702 va NRC modelining qiymati 0,668. Bunga qarshi ravishda boshlang‘ich modul uchun tuzatilgan R² atigi 0,127. Boshlang‘ich moduldagi o‘zgarishning 13 foizdan kamrog‘i model bilan tushuntirilgan.

Boshlang‘ich modulning variatsiya koeffitsiyenti 68,3 foiz, tangensial modulniki 36,4 foiz va sekant modulniki 43,2 foiz. Bu yuqori tarqoqlik ko‘pik betonning geterogen g‘ovak tuzilishi bilan bog‘langan. Shu sababli, ayniqsa boshlang‘ich modulga oid natijalar qat’iy va kuchli tendensiya emas, balki ehtiyotkorlik bilan talqin qilinishi kerak bo‘lgan tajribaviy signallardir.

Boshqa akustik betonlar bilan taqqoslash

Tadqiqotda qalinligi 40 mm bo‘lgan 40 foiz OPBA ko‘pik beton uchun NRC taxminan 0,38 deb qayd etilgan. Taqqoslangan ayrim materiallar quyidagicha:

Ushbu taqqoslash 40 foiz OPBA ko‘pik beton laboratoriya impedans trubkasi sharoitida boshqa g‘ovakli sement asosidagi materiallar bilan raqobatlasha oladigan akustik samaradorlik ko‘rsatishini anglatadi. Biroq namuna qalinligi, g‘ovak geometriyasi, sinov standarti va chastota diapazoni farqli bo‘lgani uchun bu qiymatlar mutlaq mahsulot reytingi sifatida ko‘rilmasligi kerak.

Ekologik va sanoat ahamiyati

Tadqiqotda sementning 40 foizi almashtirilgan holda ishlab chiqarilgan har bir kub metr OPBA ko‘pik beton taxminan 133–200 kg kulni saqlash maydonidan chiqarib yuborishi va Portland sementiga bo‘lgan ehtiyojni 40 foiz kamaytirishi mumkinligi hisoblangan.

Bu raqamlar haqiqiy hayot sikli bo‘yicha uglerod hisob-kitobi emas. Tadqiqotda kulni quritish, maydalash, tashish, tasniflash yoki mahsulot ishlab chiqarishdagi umumiy energiya sarfi uchun to‘liq hayot sikli baholashi amalga oshirilmagan. Shu sababli “uglerod izi 40 foiz past” kabi bevosita xulosa chiqarib bo‘lmaydi. Aytilishi mumkin bo‘lgan narsa sement sarfi va saqlashga yuboriladigan kul miqdorini sezilarli darajada kamaytirish salohiyati mavjudligidir.

Kundalik hayot va qurilish sohasiga ehtimoliy ta’siri

Yuqori OPBA miqdorli ko‘pik beton tadqiqot natijalariga ko‘ra quyidagi yuk ko‘tarmaydigan qo‘llanmalarda o‘rganilishi mumkin:

• Ichki makon akustik devor panellari
• Mashina xonasi yoki sanoat hududi shovqin panellari
• Yuk ko‘tarmaydigan bo‘luvchi elementlar
• Avtomobil yo‘llari va transport inshootlari uchun tovush yutuvchi yuzalar
• Yengil prefabrik akustik elementlar

Biroq tadqiqot yong‘inga munosabat, zarbaga chidamlilik, mahkamlash elementining yuk ko‘tarish qobiliyati, yuzaning yeyilishi, suv shimishi, muzlash-erish, uzoq muddatli namlik sikli, mog‘or hosil bo‘lishi, sizib chiqadigan suv kimyosi yoki haqiqiy xona akustikasi samaradorligini o‘rganmagan. Ushbu ma’lumotlarsiz materialni bevosita tijorat bino mahsuloti yoki tashqi muhit shovqin to‘sig‘i sifatida xavfsiz ishlatish mumkin degan xulosa chiqarib bo‘lmaydi.

Tadqiqotning kuchli jihatlari

• Akustik va mexanik xususiyatlarni bir xil tajriba dasturida baholagani
• Besh xil kul miqdori va uch xil qotirish muddatini qo‘llagani
• ASTM E1050 va ISO 10534-2 talablariga mos impedans trubkasidan foydalangani
• XRF, XRD, zarracha o‘lchami va mikroskopiya natijalarini samaradorlik bilan bog‘lagani
• Akustik-mexanik murosani son jihatdan ko‘rsatgani
• Ikki yo‘nalishli ANOVA va Tukey HSD tahlilini qo‘llagani
• Kul past va yuqori miqdorlarda turli mikrostrukturaviy rollarni bajarishini ko‘rsatgani
• Qishloq xo‘jaligi kelib chiqishidagi chiqindini qurilish materialida baholash uchun o‘lchanadigan yondashuv taklif qilgani

Tadqiqotning cheklovlari

• Tadqiqot ekspert taqrizidan o‘tmagan preprintdir.
• Har bir aralashma uchun mexanik sinovlarda faqat uchta namuna ishlatilgan.
• Optik mikroskop tasvirlari faqat kul saqlagan va 7 kun suvda qotirilgan namunalar uchun berilgan.
• Nazorat namunasining mikroskop tasviri mavjud emas.
• G‘ovak o‘lchami va ochiq g‘ovaklilik miqdoriy tasvir tahlili bilan o‘lchanmagan.
• Tovush o‘lchovlari faqat 40 mm qalinlikdagi namunalarda bajarilgan.
• Impedans trubkasi faqat yuzaga tik tushadigan tovush to‘lqinlarini o‘lchaydi.
• Diffuz maydon yoki haqiqiy xona akustikasi sinovi o‘tkazilmagan.
• 200 Hz dan pastdagi past chastotali xulq o‘lchanmagan.
• Uzoq muddatli namlik, qurish-ho‘llanish, muzlash-erish va tashqi muhit chidamliligi o‘rganilmagan.
• Yuqori kul miqdorlarida ionlarning sizib chiqishi va kaliyning erishi bevosita kimyoviy tahlil bilan tasdiqlanmagan.
• Boshlang‘ich moduldagi tajribaviy o‘zgaruvchanlik juda yuqori.
• Yong‘inga munosabat va yuqori haroratdagi xulq sinovdan o‘tkazilmagan.
• Ekologik foyda uchun to‘liq hayot sikli tahlili bajarilmagan.
• Kulning manbaga bog‘liq kimyoviy o‘zgaruvchanligi o‘rganilmagan.

Tadqiqot nimani aytadi, nimani aytmaydi?

Tadqiqot aytadigan narsa: OPBA ulushi ko‘pik betonning g‘ovak tuzilishi, zichligi, tovush yutilishi va mexanik xulqini kuchli ravishda o‘zgartiradi. Yuqori kul miqdori akustik samaradorlikni yaxshilar ekan, mexanik mustahkamlikni jiddiy kamaytiradi. 10–20 foiz kul mexanik jihatdan eng maqbul sohani, 40 foiz kul esa yuk ko‘tarmaydigan akustik panel nuqtai nazaridan eng maqbul sohani ifodalaydi.

Tadqiqot aytmaydigan narsa: 40 foiz OPBA ko‘pik beton yuk ko‘taruvchi qurilish elementi sifatida xavfsiz ekanini aytmaydi. Tijorat panelining qurilish me’yorlarini qondirishini isbotlamaydi. Yong‘in xavfsizligi, uzoq muddatli chidamlilik yoki ichki muhit salomatligi kafolatini bermaydi. Kuldan foydalanish natijasida haqiqiy uglerod chiqindilari aniq 40 foiz kamayishini ko‘rsatmaydi. Laboratoriya impedans trubkasida olingan NRC qiymatlari bino ichidagi aks-sado davomiyligi yoki tashqi muhit shovqinini kamaytirish bilan bevosita teng emas.

Tadqiqot usuli va natijalari

Tajriba o‘zgaruvchilari

Tahlil va sinov usullari

Asosiy miqdoriy topilmalar

Qo‘llash bo‘yicha tavsiya etilgan chegaralar

Kelajakdagi tadqiqotlar

• Turli panel qalinliklarining tovush yutilishiga ta’siri
• Diffuz tovush maydonida haqiqiy xona akustikasi o‘lchovlari
• 200 Hz dan pastdagi past chastota samaradorligi
• Uzoq muddatli namlik va qurish-ho‘llanish sikllari
• Muzlash-erish va tashqi muhit chidamliligi
• Yong‘inga munosabat va tutun xulqi
• Miqdoriy ochiq g‘ovaklilik va g‘ovak taqsimotini o‘lchash
• Erigan kalsiy va kaliy ionlarini bevosita tahlil qilish
• Turli palma korxonalaridan olingan kulning kimyoviy o‘zgaruvchanligi
• To‘liq hayot sikli va uglerod izi tahlili

Manba va usul haqida izoh

Ushbu mazmun Kritsadi Thetpraphi, Sarawut Chulok, Nawarat Seetapong, Nasreen Dortha, Polphat Ruamcharoen va Purintorn Chanlert tomonidan tayyorlangan “Acoustical and Mechanical Properties of Foam Concrete Incorporating Bottom Ash Filler Derived from Oil Palm Biomass” nomli tadqiqotga asoslanadi.

Tadqiqot yog‘ palmasi biomassa tag kulidan ko‘pik betonda 0–40 foiz miqdorda sementni qisman almashtirish uchun foydalanishni o‘rganuvchi laboratoriya miqyosidagi tajribaviy material tadqiqotidir. Namunalar 7, 14 va 28 kun suvda qotirilgan; XRF, XRD, lazerli zarracha o‘lchami tahlili, optik mikroskopiya, siqilish sinovi va ikki mikrofonli impedans trubkasi o‘lchovlari qo‘llangan.

Matnda aniq “This preprint research paper has not been peer reviewed” iborasi mavjud. Tadqiqot SSRNda e’lon qilingan preprint bo‘lib, ekspert taqrizidan o‘tmagan. Shu sababli usul, statistik talqinlar va qo‘llash bo‘yicha tavsiyalar mustaqil ekspert taqrizidan keyin o‘zgarishi mumkin.

Tadqiqot dala qo‘llanmasi, tijorat mahsulotini sertifikatlash yoki yuk ko‘taruvchi konstruksiya xavfsizligi sinovi emas. Akustik natijalar qalinligi 40 mm bo‘lgan kichik silindrsimon namunalarni 200–5000 Hz oralig‘ida normal tushish burchagida impedans trubkasida o‘lchashga asoslangan. Haqiqiy xona, fasad yoki ochiq maydon shovqin samaradorligi bevosita sinovdan o‘tkazilmagan.

40 foiz OPBA / 28 kun sharoiti tadqiqotning umumiy talqinida yuk ko‘tarmaydigan akustik panellar uchun eng maqbul variant sifatida taqdim etilgan. 30–40 foiz kul saqlagan namunalar past siqilishdagi mustahkamlikka ega bo‘lgani sababli ularning konstruktiv yuk ko‘taruvchi qo‘llanmalar uchun mos ekani haqida xulosa qilinmagan. 10–20 foiz oralig‘i faqat tadqiqotdagi tajriba sharoitlarida mexanik jihatdan kuchliroq hududni ifodalaydi; bu natija qurilish me’yorlariga muvofiqlik yoki xavfsizlik kafolati emas.

Mazmun faqat PDFdagi tajriba tuzilishi, ma’lumotlar, grafiklar, jadvallar, formulalar, talqinlar va cheklovlar asosida tayyorlangan. Tadqiqotda mavjud bo‘lmagan tijorat muvaffaqiyati, haqiqiy bino samaradorligi, aniq uglerod kamayishi, uzoq muddatli chidamlilik, yong‘in xavfsizligi yoki yuk ko‘taruvchi tizimga moslik haqidagi da’volar qo‘shilmagan.