14 November 2018

News Flash

सिमेंटचा शोध

इसवी सनाच्या आधीपासून माणसाचा सिमेंटचा शोध लावण्याचा आटापिटा चालला होता.

|| डॉ. अभय खानदेशे

इसवी सनाच्या आधीपासून माणसाचा सिमेंटचा शोध लावण्याचा आटापिटा चालला होता. हे आपण मागील काही लेखांत पाहिलं होतं. वित्रुविअससारख्या अनेकांनी आपल्या कामापुरते वेगवेगळे घटक मिसळून सिमेंटसदृश पदार्थ तयार करून वापरले होते. त्यांना यशही मिळालं होतं. पण याला कुठलाच शास्त्रीय पाया नव्हता. प्रत्येकाचे घटक वेगळे होते. सारख्या घटकांचे गुणधर्म खाणीनुसार बदलत होते. घटक एकत्र करण्याची पद्धत एकसारखी  नव्हती. हे सर्व प्रमाणीकरण व्हायला अठरावे शतक उजाडणार होते.

जॉन स्मिटन नावाचा तत्कालीन सुप्रसिद्ध इंजिनीअर, १७५६ च्या सुमारास इंग्लंडमध्ये एडीस्टोन रॉकजवळ तिसरे  दीपगृह बांधत होता. त्या जागेवर बांधलेली आधीची दोन दीपगृहे लाकडी होती. त्यातलं एक आग लागून भस्मसात झालं होतं तर दुसरं वादळात उडून गेलं होतं. अर्थात बांधकाम साहित्य म्हणून लाकूड बाद झालं होतं. त्यात ती जागा अत्यंत खडकाळ, समुद्र त्या ठिकाणी कायम खवळलेला. वादळे कायमचीच. जहाजे तिथे आपटून फुटू नयेत म्हणून तर दीपगृह बांधण्याचं काम चाललेलं. भर समुद्रात (ऑफशोअर स्ट्रक्चर आपल्याकडे एखाद्दुसऱ्या आयआयटीची पदव्युत्तर पदवीची शाखा) काम फक्त ओहोटीच्या काळात करता येणार. त्यामुळे स्मिटन शोधात होता अशा सिमेंटच्या की जे पाण्यातही लवकर आणि घट्ट सेट होईल असे. हा गुणधर्म सिमेंटसाठी वापरात येणाऱ्या चुनखडीच्या गुणधर्माशी समप्रमाणात बदलतो हा शोधही त्याला लागला होता. इतर अनेक व्यापांमुळे प्रत्यक्ष सिमेंटच्या शोधापर्यंत स्मिटन पोहोचला नाही. तरी त्याने चुनखडी, विशिष्ट गुणधर्माची माती (ज्यात सिलिका व अ‍ॅल्यूमिना असेल) आणि भट्टीतील वाया जाणारा, लोखंडाचा भुगा किंवा मळी एकत्र करून खाऱ्या पाण्यात बांधलेलं ८ मी. व्यास आणि २४ मी. उंचीचं हे  दीपगृह जवळपास १८७७ पर्यंत कार्यरत होतं.

ज्या खडकांवर हे  दीपगृह बांधलं होतं त्या खडकांची काळाच्या ओघात झीज झाली. त्या वेळच्या नोंदी आहेत. जोरदार लाट आली की पायाच्या वरचा दीपगृहाचा भाग, लंबकाप्रमाणे दोन्ही बाजूंना हलत असे. अर्थात, पायाच्या वरचं बांधकाम हलविण्याचा निर्णय घ्यावा लागला. आज शेजारीच नवीन दीपगृह बांधलं आहे. पण २५० वर्षांनीदेखील स्मिटनने बांधलेल्या दीपगृहाचा पाया पाण्याच्या वर लाटांचे तडाखे आणि समुद्रातील वादळे सोसत दिमाखात उभा आहे. आणि हो, वरच संपूर्ण दीपगृह तसंच्या तसं ‘स्मिटन टॉवर’ म्हणून प्लायमोथ होजवळ उभारण्यात आलं आहे स्थानिक लोकांच्या आग्रहावरून. वारसा जतन करण्याची किती ही अवघड पद्धत.

जगात वर्षभरात १.२५ बिलिअन टन सिमेंट निर्माण होत असावं असा अंदाज आहे. म्हणजे २५०० कोटी पोती. ५० किलोचं एक पोतं असतं. तर बांधकाम साहित्यात अत्यंत महत्त्वाच्या अशा या सिमेंटचा शोध लावला जोसेफ अस्पिडीनने. गवंडय़ाचा मुलगा असलेल्या या अस्पिडीनच्या वाचनात आलं स्मिटनने लिहिलेलं ‘एडीस्टोन लाइटहाऊस’ हे पुस्तक. तरुण वयात स्वत:ही गवंडीकाम केलेल्या या अस्पिडीनवर या पुस्तकाचा चांगलाच प्रभाव पडला. जवळपास १३ वर्षांच्या संशोधनानंतर त्याने सन १८२४ मध्ये पोर्टलँड सिमेंटचं पेटंट मिळवलं. या  सिमेंटचा रंग इंग्लंडमधील पोर्टलँड येथे सापडणाऱ्या दगडाशी मिळताजुळता असल्याने त्याने पोर्टलँड सिमेंट हे नाव ठेवले. काहींच्या मते, बनविलेल्या सिमेंटच्या ताकदीची तुलना त्याने पोर्टलँड दगडाशी करून पाहिल्याने हे नाव पडले. जगभरात सर्वात जास्त खपणारे  सिमेंट ओपीसी. म्हणजेच ऑर्डिनरी पोर्टलँड सिमेंट. आजच्या सिमेंटमध्ये विविध घटकांचे रासायनिक प्रमाण आणि उत्पादनाची पद्धत यात काळानुरूप काही बदल झाले आहेत. पण मध्यवर्ती संकल्पना तीच आहे. अस्पिडीनच्या मूळ सिमेंटपासून सन १८४३ मध्ये  बांधलेली यॉर्कशायर किर्कगेट येथील वेकफील्ड आम्र्स इमारत आजही अस्तित्वात आहे.

इंग्लंडच्या अस्पिडीनचा, फ्रान्सचा समकालीन शास्त्रज्ञ लुई विकात. त्याच काळात विकातदेखील सिमेंट निर्मितीसाठी संशोधन करत होता. पण वेळेची बाजी मारली अस्पिडीनने. आज मात्र स्थापत्य अभियंत्यांना माहीत आहे तो विकात. सिमेंट किती वेळात प्राथमिक आणि अंतिम घट्ट (इनिशियल व फायनल सेट) होते हे ठरविण्याची पद्धत आणि त्यासाठी लागणारे यंत्र हे विकातने शोधले. जगभर हीच पद्धत आणि यंत्र आपण आजही वापरतो. आपला एक लाडका गरसमज (!?) असतो, संशोधक व शास्त्रज्ञ प्रयोगशाळेत कितीही हुशार असले तरी व्यवहाराच्या शाळेत मात्र ते नापास होतात. फ्रान्सच्या उभारणीत मोलाचा वाटा असणाऱ्या ७२ शास्त्रज्ञांची नावे पॅरीसच्या जगप्रसिद्ध आयफेल टॉवरवर कोरली आहेत. त्या यादीत नाव असलेल्या या विकातने स्थापन केलेल्या कंपनीचे आज जगभर कारखाने (भारतात कर्नाटकातील कलबुर्गीला) आहेत. वार्षकि उत्पादन ३० मिलिअन टन सिमेंट.

कुठेही बांधकामसंबंधित अपघात झाला की मीडियापासून सर्वसामान्यांपर्यंत एकच सूर उमटतो ‘सिमेंट कमी वापरले असणार’. बांधकाम जाऊ द्या; ऐंशीच्या दशकात सिमेंटमुळे महाराष्ट्रात सरकार पडल्याचं जुन्या पिढीतल्या वाचकांना आठवत असेल. तेव्हा आधी सिमेंटचा बांधकामात नक्की काय रोल असतो ते पाहू. नवरा-बायकोसारखा जोडीने वापरला जाणारा एक शब्दप्रयोग म्हणजे सिमेंट काँक्रीट. प्रत्यक्षात नवरा, बायकोला नाव तर  देतो, पण ताकदही  देतो असं म्हणता येणार नाही. (इथे बहुतेक स्त्रीवर्ग ‘नवरा.. ताकद द्यायची सोडा, आहे ती काढून घेतो म्हणेल’) सिमेंट काँक्रीटच्या बाबतीतही अगदी हेच घडतं.

काँक्रीट म्हणजे खडी, वाळू, सिमेंट आणि पाणी याचं शास्त्रीय प्रमाणात केलेलं मिश्रण. खडी तयार करतात नसíगक खडकापासून. उदाहरणार्थ बसाल्ट, ग्रानाइट (हो दक्षिणेकडील राज्यात ग्रानाइटची खडी वापरतात.) आता ही खडी अजून बारीक केली की तिची वाळू होते. दोन पद्धतीने वाळू बनते. नदीनाल्यांच्या  वर्षांनुवष्रे वाहण्यामुळे नसíगकरीत्या खडकाची झीज होऊन किंवा कृत्रिमरीत्या खडक फोडून. काँक्रीटच्या वजनाच्या ७५ ते ८० टक्के वजन खडी आणि वाळूच असते. अर्थात काँक्रीटला ताकद देते खडी आणि वाळू. मग सिमेंट काय करतं? खडीचा ढीग केला तर त्यात राहणाऱ्या मोकळ्या जागा (गॅप्स) खडीपेक्षा बारीक असणारी वाळू भरून काढते. आणि या खडी वाळूला बांधून ठेवण्याचे काम सिमेंट करतं. थोडक्यात िडकाचं काम. ताकद देण्याचं अजिबात नाही.

सिमेंट ताकद देतं हा मोठा गरसमज बऱ्याच अभियंत्यांनाही असतो, तर सर्वसामान्यांचा काय दोष? प्रेशर देत नाही, घेतं- असा काळजाला हात घालणारा प्रचार करून. खप वाढावा म्हणून जाहिरातीच्या माध्यमातून हेतुपुरस्सर पसरविलेला. ताकद तपासण्यासाठी, प्रत्यक्ष कामावरचे काँक्रीटचे ठोकळे प्रयोगशाळेत यंत्राद्वारे फोडले जातात. हे ठोकळे फुटताना बहुतांश वेळा तडय़ाची सुरुवात सिमेंट पेस्टपासून होते आणि शेवटही सिमेंटपाशी होतो. खडी फुटल्याची वेळ शक्यतो येत नाही. काँक्रीटमधली सर्वात कमजोर कडी म्हणजे सिमेंट. दुय्यम सिनेमात हिरोच्या तोंडी व्हीलनला उद्देशून अशा अर्थाचा डायलॉग असतो ‘तुम जिस स्कूलमें पढे हो, उस स्कूलके हेड मास्टरको हम सिखाया करते थे’ इथे खरोखर, सर्वात चांगल्या सिमेंटच्या ताकदीची मर्यादा जिथे संपते, ती बहुतेक वेळा खडीची कमीतकमी ताकद असते. त्यामुळे, हे प्रेशर, भार.. वगरे सगळं काही सोसतात, निसर्गाने मुबलक दिलेले खडी, वाळू आणि दगा मात्र देतं माणसाने बनविलेलं सिमेंट. अर्थात आजच्या काळाला अनुसरून, सत्कार करून घ्यायची वेळ आली की ते सर्वात आधी पुढे होतं. ‘ये दिवार टूटेगी कैसी? इस सिमेंटसे बनी है’ म्हणायला. ऐंशीच्या दशकातला बॉलीवूडचा चॉकलेट हिरो, एकटा नायक असला तर सिनेमा चालत नसे, पण तो असलेला मल्टीस्टार सिनेमा हिट होत असे. त्याप्रमाणे, नुसत्या सिमेंटची ताकद काढायची असली तरी त्यात सिमेंटच्या वजनाच्या तिप्पट वाळू मिसळावी लागते. त्या मिश्रणाचा ठोकळा तयार करून, मग ताकदीची चाचणी करता येते. फक्त सिमेंटचा ठोकळा बनवता येत नाही. गवंडी  न बोलवता घरच्या घरी, एखादी िभतीची किंवा स्वयंपाकघराच्या ओटय़ाची फट (क्रॅक) फक्त सिमेंटने बुजवण्याचा कोणी प्रयत्न केला असेल तर त्याला आठवत असेल. अल्पावधीत त्याच ठिकाणी क्रॅक परत येते, बायकोसमोर गेलेलं इम्प्रेशन लवकर परत येत नाही.

एक गमतीची गोष्ट. आपल्याकडे सरकारी खात्याच्या महानगरपालिका व म्युनिसिपालिटी धरून, बांधकामाच्या ज्या निविदा निघतात त्यात कमीतकमी सिमेंट किती पोती/किलो वापरावे हे आवर्जून नमूद केलेले असते. (बरेचसे ठेकेदार तो आकडा विसरून जाऊन, कमीतकमी सिमेंट वापरायचं एवढचं लक्षात ठेवतात हे जाऊ द्या.) म्हणजे सिमेंट कमी वापरले जाऊ नये याची खबरदारी निविदेपासून सुरू होते. विकसित राष्ट्रात अक्षरश: उलट परिस्थिती होते. अर्थात जास्तीतजास्त किती सिमेंट वापरता येईल या मर्यादा घातल्या  जातात. कारण असं आहे की जास्त सिमेंटच्या वापराने फायदा न होता तोटाच होतो.

सिमेंटच्या या आणि अशा आणखीही काही गुणधर्मामुळे सिमेंटचा काँक्रीटमधील  काही भाग कमी करून दुसरे काही मिसळता येईल का याच्यावर जगात प्रयोग सुरू आहेत.

काँक्रीट म्हणजे खडी, वाळू, सिमेंट आणि पाणी याचं शास्त्रीय प्रमाणात केलेलं मिश्रण. खडी तयार करतात नसíगक खडकापासून. उदाहरणार्थ बसाल्ट, ग्रानाइट (हो दक्षिणेकडील राज्यात ग्रानाइटची खडी वापरतात.) आता ही खडी अजून बारीक केली की तिची वाळू होते. दोन पद्धतीने वाळू बनते. नदीनाल्यांच्या  वर्षांनुवष्रे वाहण्यामुळे नसíगकरीत्या खडकाची झीज होऊन किंवा कृत्रिमरीत्या खडक फोडून. काँक्रीटच्या वजनाच्या ७५ ते ८० टक्के वजन खडी आणि वाळूच असते. अर्थात काँक्रीटला ताकद देते खडी आणि वाळू. मग सिमेंट काय करतं? खडीचा ढीग केला तर त्यात राहणाऱ्या मोकळ्या जागा (गॅप्स) खडीपेक्षा बारीक असणारी वाळू भरून काढते. आणि या खडी वाळूला बांधून ठेवण्याचे काम सिमेंट करतं.

khandeshe.abhay@gmail.com

First Published on August 11, 2018 4:53 am

Web Title: loksatta vasturang marathi articles 29