ભારતમાં દર વર્ષે જૂનથી સપ્ટેમ્બર દરમિયાન ચોમાસાની ઋતુ રહે છે. ભારે વરસાદને કારણે ઘણા રસ્તાઓ ધાર્યા કરતાં વહેલા સમારકામ માંગે છે, પરંતુ રસ્તા પર વરસાદનું પહેલું ટીપું પડે તે પહેલાંથી જ એક ઓછું દેખાતું છતાં અત્યંત મહત્વનું પરિબળ પણ તેમની સ્થિતિને અસર કરતું નજર પડે છે.

રિજિડ અથવા કોંક્રિટ પેવમેન્ટ્સ એ રસ્તાના નિર્માણનો એક પ્રકાર છે જેમાં કોંક્રિટના સ્લેબનો ઉપયોગ થાય છે. તેઓ ટ્રાફિકના ભારને વિશાળ વિસ્તારમાં વહેંચે છે અને ભારે ટ્રાફિકનો ભાર સહન કરવાની ઊંચી ક્ષમતા ધરાવે છે. તેથી તેનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે રાષ્ટ્રીય ધોરીમાર્ગો, એક્સપ્રેસ-વે, એરપોર્ટ તેમજ હવે વધતી જતી રીતે શહેરી માર્ગો પર પણ કરવામાં આવે છે.

રસપ્રદ વાત એ છે કે કોંક્રિટ પેવમેન્ટ (રસ્તા) અને તેની આસપાસનું પર્યાવરણ મળીને એક સંકલિત પ્રણાલી બનાવે છે. દિવસ દરમિયાન સૂર્યપ્રકાશ અને રાત્રિના ઠંડા વાતાવરણને કારણે થતા તાપમાનના દૈનિક ફેરફારો તેમજ ઋતુગત તાપમાન પરિવર્તનના કારણે રસ્તાની વિવિધ સપાટીઓમાં વારંવાર ગરમી અને ઠંડકના ચક્ર સર્જાય છે. આ ગરમી-ઠંડકના ચક્રો જ કોંક્રિટ માર્ગના આંતરિક માળખામાં આંતરિક તણાવ ઉત્પન્ન કરે છે, જે સમય જતાં રસ્તાની કામગીરી અને તેની ટકાઉપણાને અસર કરી શકે છે.

એક ચોકલેટ બારની કલ્પના કરો. ઉનાળામાં તેને રેફ્રિજરેટરની બહાર રાખવામાં આવે ત્યારે તે નરમ થઈ જાય છે. જોકે, તેને રેફ્રિજરેટરની અંદર રાખવાથી તે સખત થઈ જશે. મારા બાળપણ દરમિયાન ચોકલેટને વારંવાર ઠંડી અને સામાન્ય તાપમાને લાવવાની આ પ્રક્રિયાનો પ્રયાસ કરતી વખતે, મેં તેની રચનામાં ફેરફારો જોયા. મારો ચોકલેટ બાર દાણાદર અને તૂટી જાય તેવો બની ગયો! તે ચોકલેટના બટર અને સુગરના માળખા પર થર્મલ સ્ટ્રેસને કારણે હતું.

સમાન રીતે, પેવમેન્ટ માળખાની અંદરનો તણાવ કોંક્રિટ પેવમેન્ટ્સને અસર કરે છે અને ક્રમશઃ થતા થાકના નુકસાનમાં ફાળો આપે છે, જે આખરે પેવમેન્ટના સર્વિસ લાઇફને અસર કરે છે.

આ મુદ્દાને ઉકેલવાના પ્રયાસ તરીકે, ઇન્ડિયન ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ ટેકનોલોજી ગાંધીનગર (IITGN)ના સંશોધકોએ આબોહવા-સ્થિતિસ્થાપક અને પ્રદેશ-વિશિષ્ટ રીતે સુસંગત રિજિડ પેવમેન્ટ્સના વિકાસને સમર્થન આપી શકે તેવું ફ્રેમવર્ક વિકસાવવા માટે AIના એક ભાગ એવા મશીન લર્નિંગનો ઉપયોગ કર્યો છે. તે એક વધુ સ્માર્ટ અભિગમ છે જે રસ્તાઓને વધુ ટકાઉ બનાવી શકે છે અને જાળવણી ખર્ચ ઘટાડી શકે છે. તેમનો અભ્યાસ અમેરિકન સોસાયટી ઓફ સિવિલ એન્જિનિયરિંગ (ASCE) જર્નલ ઓફ ટ્રાન્સપોર્ટેશન એન્જિનિયરિંગ, પાર્ટ B: પેવમેન્ટ્સમાં પ્રકાશિત થયો હતો.

ટીમે ભારતના પાંચમા સૌથી મોટા રાજ્ય ગુજરાતમાં સંશોધન કર્યું હતું. ગુજરાતના દરિયાકાંઠાના વિસ્તારોમાં ભેજયુક્ત આબોહવાની પરિસ્થિતિ જોવા મળે છે, જ્યારે આંતરિક વિસ્તારો ઉનાળાની તીવ્ર ગરમી માટે જાણીતા છે. દેશનો સૌથી લાંબો દરિયાકિનારો ધરાવતા આ રાજ્યના વિવિધ વિસ્તારોમાં તાપમાન અને પવનની પરિસ્થિતિમાં નોંધપાત્ર તફાવત જોવા મળે છે.

ભારત અને નેપાળ જેવા દેશોમાં રિજિડ પેવમેન્ટ્સ બનાવતી વખતે થર્મલ સ્ટ્રેસને ધ્યાનમાં લેવાનું માનક, 1974 જેટલા જૂના ડેટામાંથી મેળવેલા ચોક્કસ તાપમાનના મૂલ્યો પ્રદાન કરવાનો સમાવેશ કરે છે, જે વર્તમાન સમયની પરિસ્થિતિઓને સચોટ રીતે રજૂ કરી શકશે નહીં. વધુમાં, વ્યાપક ઝોનનો ઉપયોગ, જે ઘણીવાર સો ચોરસ કિલોમીટરમાં ફેલાયેલા હોય છે અને એક જ ઝોનમાં વિવિધ આબોહવાની પરિસ્થિતિઓને આવરી લે છે, તે સ્થાનિક થર્મલ વર્તણૂકને કેપ્ચર કરવામાં નિષ્ફળ જાય છે. તે રિજિડ પેવમેન્ટ્સમાં થર્મલ સ્ટ્રેસ વર્તણૂકના અપર્યાપ્ત વર્ગીકરણમાં પરિણમે છે, જે પેવમેન્ટ કામગીરીની અંદાજિત સચોટતા અને ડિઝાઇન વિશ્વસનીયતાને અસર કરે છે. ઉદાહરણ તરીકે, વર્તમાન પદ્ધતિમાં, સમગ્ર ગુજરાત અને રાજસ્થાનને એક જ ક્લાઇમેટિક ઝોનમાં જૂથબદ્ધ કરવામાં આવ્યા છે.

"અમે વિચારીને શરૂઆત કરી હતી કે જો રાજ્યના જુદા જુદા ભાગોમાં રિજિડ પેવમેન્ટ્સ થર્મલ સ્ટ્રેસના વિવિધ સ્તરોનો અનુભવ કરે છે, તો સમાન ડિઝાઇન ભલામણોનો ઉપયોગ કરીને આ રસ્તાઓ બનાવવો ખરેખર સારો વિચાર નહીં હોય," IITGNના સિવિલ એન્જિનિયરિંગ વિભાગના ભૂતપૂર્વ પોસ્ટડોક્ટરલ ફેલો ડૉ. સુમિત નંદીએ જણાવ્યું હતું. આ અભ્યાસના પ્રથમ લેખક, ડૉ. નંદી હાલમાં સીએસઆઇઆર-સેન્ટ્રલ રોડ રિસર્ચ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ખાતે વૈજ્ઞાનિક અને એકેડેમી ઓફ સાયન્ટિફિક એન્ડ ઇનોવેટિવ રિસર્ચ (AcSIR) ખાતે સહાયક પ્રોફેસર છે.

"અમે રાજ્યભરમાં અવકાશી પરિવર્તનશીલતાને કેપ્ચર કરીને શરૂઆત કરી, જેના કારણે 126 જમીન-આધારિત ગ્રીડ પોઇન્ટનો અંતિમ ડેટાસેટ મળ્યો. આગળ, અમે કોપરનિકસ ક્લાઇમેટ ચેન્જ સર્વિસ દ્વારા વિકસિત ERA5 ડેટાબેઝનો ઉપયોગ કરીને આ ગ્રીડ પોઇન્ટ માટે કલાકદીઠ હવામાન ડેટા મેળવ્યો," ડૉ. નંદીએ સમજાવ્યું. સંશોધકોએ 1961-1991 અને 1992-2022ના વર્ષો માટે આ માહિતી એકત્રિત કરી, જે અલગ-અલગ આબોહવા સમયગાળાનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે.

આ ડેટાએ તમામ 126 ગ્રીડ પોઇન્ટ્સ પર રિજિડ પેવમેન્ટના થર્મલ મોડેલિંગ માટે ઇનપુટ તરીકે કામ કર્યું હતું. થર્મલ મોડેલિંગને એક એવી તકનીક તરીકે વિચારો કે જે કોઈ સ્થાન પર ગરમી કેવી રીતે વર્તશે તે સમજવા અને આગાહી કરવા માટે ડેટા અને કોમ્પ્યુટર ગણતરીઓનો ઉપયોગ કરે છે, જે વર્તમાન કિસ્સામાં રિજિડ પેવમેન્ટ છે.

ભારતમાં હાઇવે માટે સંયુક્ત કઠોર પેવમેન્ટ ડિઝાઇન કરવા માટે ઇન્ડિયન રોડ્સ કોંગ્રેસ માર્ગદર્શિકા, IRC:58 ના આધારે 200, 250 અને 300 મીમીના ત્રણ સ્લેબ જાડાઈના સંયોજનો માટે સિમ્યુલેશન્સ હાથ ધરવામાં આવ્યા હતા. આ સિમ્યુલેશન્સમાં 0.30 અને 0.50 ના બે સપાટી આલ્બેડો મૂલ્યોને પણ ધ્યાનમાં લેવામાં આવ્યા હતા. સરળ શબ્દોમાં કહીએ તો, સપાટી આલ્બેડો દર્શાવે છે કે ચોક્કસ સપાટી સૂર્યપ્રકાશને શોષવાને બદલે તેને કેટલી હદ સુધી પ્રતિબિંબિત કરે છે. તેથી, જ્યારે 0.30 પરંપરાગત પેવમેન્ટનો સંદર્ભ આપશે, ત્યારે 0.50 એક "કૂલર" પેવમેન્ટ હશે!

તેમના ડેટાની આવશ્યક માહિતી ગુમાવ્યા વિના તેની જટિલતાને ઘટાડ્યા પછી, ટીમે થર્મલ પરિપ્રેક્ષ્યથી સમાન રીતે વર્તતા સ્થાનોને ઓળખવા માટે મશીન લર્નિંગનો ઉપયોગ કર્યો. વિચાર કરો કે Spotify ચોક્કસ મૂડના આધારે ગીતોને પ્લેલિસ્ટમાં કેવી રીતે જૂથબદ્ધ કરે છે અથવા Netflix અને Hotstar સમાન વિષયોવાળી ફિલ્મો અને સિરીઝની ભલામણ કેવી રીતે કરે છે. અલ્ગોરિધમ્સે એવા સ્થાનોને જૂથબદ્ધ કર્યા જ્યાં રસ્તાઓ ગરમ થવા, ઠંડા થવા અને તેની સાથે સંકળાયેલા તણાવની સમાન પેટર્ન અનુભવતા હતા.

ટીમે આખરે વિવિધ અલ્ગોરિધમ્સના આઉટપુટને જોડીને ગુજરાતમાં પાંચ અલગ અલગ થર્મલ ક્લસ્ટર્સ અથવા માઇક્રોઝોન્સ ઓળખ્યા. આ માઇક્રોઝોન્સમાં બોટમ-અપ લીનિયર ટેમ્પરેચર ડિફરન્શિયલ્સ આશરે 16.3°C થી 17.2°C સુધી ભિન્ન હતા. વર્તમાન સંદર્ભમાં, બોટમ-અપ ટેમ્પરેચર ડિફરન્શિયલ એ રિજિડ પેવમેન્ટના તળિયાથી તેના ટોચ સુધીના તાપમાનમાં ક્રમશઃ ફેરફાર છે, જે રસ્તાને તેની સર્વિસ લાઇફ દરમિયાન ક્રમશઃ ક્રેક (તિરાડ) થવાનું કારણ બને છે.

ડૉ. સુશોભન સેનના મતે, “આ તારણો રસપ્રદ છે અને પુષ્ટિ કરે છે કે ગુજરાત 'વન-સાઇઝ-ફિટ્સ-ઓલ' થતા રિજિડ પેવમેન્ટ થર્મલ વર્તનનું પ્રદર્શન કરતું નથી. અમારો અભ્યાસ દર્શાવે છે કે રાજ્યના એક ભાગમાં સારી કામગીરી બજાવતી ડિઝાઇન તે જ રાજ્યના બીજા ભાગમાં સ્થાનિક આબોહવાની પરિસ્થિતિઓનો સામનો કરવા માટે પૂરતી મજબૂત ન પણ હોય.” ડૉ. સેન IITGN ખાતે સિવિલ એન્જિનિયરિંગ વિભાગમાં સહાયક પ્રોફેસર છે અને બિલ્ટ એન્વાયર્નમેન્ટ લેબ, IITGN ચલાવે છે. “પ્રસ્તાવિત માળખાને સમગ્ર ભારતમાં લંબાવવાથી ભવિષ્યના સંશોધન માટે એક આશાસ્પદ માર્ગ રજૂ થાય છે, જે રિજિડ પેવમેન્ટ્સ માટે ઝોન-વિશિષ્ટ થર્મલ ડિઝાઇન ચાર્ટના વિકાસને સરળ બનાવે છે જે ટકાઉપણું, સલામતી અને સામગ્રીના ઉપયોગને સંતુલિત કરતા વધુ માહિતગાર નિર્ણયો આપશે. એ નોંધવું જોઇએ કે વર્તમાન અભ્યાસ રિજિડ પેવમેન્ટ્સના નિર્માણ સાથે સંકળાયેલ બાંધકામ સામગ્રીને ધ્યાનમાં લેતો નથી. આવી સામગ્રીની ગુણવત્તા આ રસ્તાઓના આયુષ્ય પર પણ પ્રતિકૂળ અસર કરી શકે છે. ભવિષ્યના અભ્યાસો આ નિર્ણાયક પરિમાણને પણ શોધી શકે છે," તેમણે આગળ ઉમેર્યું.

જેમ જેમ ભારત અન્ય એક ચોમાસાની ઋતુમાંથી પસાર થઈ રહ્યું છે, તેમ તેના રસ્તાઓની સ્થિતિ ફરીથી રોજિંદી ચર્ચાનો ભાગ બની રહી છે. વર્તમાન સંશોધન એ યાદ અપાવે છે કે આબોહવા એ એક મુખ્ય પરિબળ છે જે રસ્તાઓના સ્વાસ્થ્યમાં ફાળો આપે છે: માત્ર વરસાદ જ નહીં, પરંતુ ધગધગતો ઉનાળો અને કડકડતી ઠંડી પણ! રિજિડ પેવમેન્ટ્સમાં થતી આ અદ્રશ્ય થર્મલ પ્રક્રિયાઓને સમજીને વધુ સ્માર્ટ અને આબોહવા-સ્થિતિસ્થાપક રસ્તાઓનો વિકાસ કરી શકાય છે.

આ સંશોધન પીએમ ગતિ શક્તિ, જે ભારતના આર્થિક વિકાસ અને ટકાઉ વિકાસ માટે રસ્તાઓને તેના નિર્ણાયક ઘટક તરીકે રાખીને શરૂ કરવામાં આવેલ એક માસ્ટર પ્લાન છે, અને માર્ગ પરિવહન અને રાજમાર્ગ મંત્રાલયની ભારતમાલા પરિયોજના સાથે સુસંગત છે. સંશોધકોએ ડૉ. નંદીને પોસ્ટ-ડોક્ટરલ ફેલોશિપ દ્વારા IITGN દ્વારા પૂરા પાડવામાં આવેલ સમર્થનનો સ્વીકાર કર્યો હતો.

 

 

SM/BS/GP/JT

સોશિયલ મીડિયા પર અમને ફોલો કરો :  @PIBAhmedabad    /pibahmedabad1964    /pibahmedabad  pibahmedabad1964[at]gmail[dot]com

(रिलीज़ आईडी: 2286938) आगंतुक पटल : 24