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अन्य निर्माण मशीनों के विपरीत—जो खुदाई, ढुलाई या ढेर लगाने का काम करती हैं—संपीडन उपकरण एक ऐसी मशीन है जो "मिट्टी या पक्की सतह की सामग्री को बिना हिलाए ही उसमें बदलाव लाती है।" एक रोलर या प्लेट जमीन पर बार-बार भार डालती है, जिससे मिट्टी के कणों के बीच से हवा निकल जाती है, घनत्व बढ़ता है और मजबूती, भार वहन क्षमता और टिकाऊपन में वृद्धि होती है। यह एक नीरस प्रक्रिया है, लेकिन आधार या तटबंध का अपर्याप्त संपीडन बाद में धंसने या गड्ढे बनने के रूप में हमेशा सामने आता है।
सेवा में एक वाइब्रेटरी रोलरछवि: CAT CS563E (अलेक्जेंडर प्रीवोट, CC BY-SA 4.0), विकिमीडिया कॉमन्स। पाठ में चर्चा किए गए विशिष्ट सकाई हेवी इंडस्ट्रीज या मिकासा संग्यो मॉडल नहीं - एकल-ड्रम वाइब्रेटरी रोलर के लेआउट का एक प्रतिनिधि उदाहरण।
चित्र 1 - सनकी द्रव्यमान का घूर्णन उत्तेजना उत्पन्न करता है; मशीन के वजन के साथ मिलकर, यह एक संपर्क भार उत्पन्न करता है जो प्रत्येक चक्र में बदलता रहता है। गुणवत्ता यात्रा गति, मिट्टी, नमी और लिफ्ट की मोटाई पर भी निर्भर करती है, इसलिए परीक्षण और माप परिचालन स्थितियों और स्टॉपिंग नियम दोनों को परिभाषित करना चाहिए।
0. 30-सेकंड का सारांश
- मिट्टी के संघनन के लिए, एक "इष्टतम नमी की मात्रा" होती है जिस पर दी गई नमी की मात्रा के लिए उच्चतम शुष्क घनत्व प्राप्त होता है। प्रयोगशाला परीक्षण इसे मापने का तरीका प्रॉक्टर परीक्षण (रैमर द्वारा मिट्टी का संघनन परीक्षण) है, जिसे संघनन वक्र के रूप में व्यवस्थित किया जाता है।
- एक कंपनशील रोलर ड्रम के अंदर एक विलक्षण भार को घुमाता है जिससे अपकेंद्री बल (उत्तेजक बल) उत्पन्न होता है। यह उत्तेजक बल अक्सर ड्रम के अपने भार का लगभग 2-3 गुना निर्धारित किया जाता है, जो मिट्टी को संघनित करने के लिए स्वयं के भार से स्थैतिक भार और कंपन से गतिशील भार को संयोजित करता है।
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कम आवृत्ति वाला उच्च आयाम मोटी परतों और मोटे दाने वाली मिट्टी के लिए उपयुक्त होता है; उच्च आवृत्ति वाला निम्न आयाम पतली परतों और अंतिम रोलिंग के लिए उपयुक्त होता है। यह अंतर मशीन के प्रकार और मोड-स्विचिंग डिज़ाइन दोनों को निर्धारित करता है।
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प्लेट कंपैक्टर और रैमर छोटी मशीनें हैं जो उन स्थानों पर संघनन का काम करती हैं जहां एक बड़ा रोलर नहीं पहुंच सकता - ढलान, संरचनाओं के पास के क्षेत्र, संकरी खुदाई की खाइयां, आदि।
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डामर बिछाने में, प्रक्रिया के प्रत्येक चरण के लिए क्रमानुसार एक मैकाडम रोलर (प्रारंभिक रोलिंग), एक टैंडम रोलर (अंतिम रोलिंग), और एक टायर रोलर (द्वितीयक रोलिंग/चिकनाई) का उपयोग किया जाता है।
1. मिट्टी को संकुचित करना क्यों आवश्यक है: प्रॉक्टर परीक्षण और इष्टतम नमी की मात्रा
किसी तटबंध या सबग्रेड की मजबूती, धंसाव प्रतिरोध और पारगम्यता मिट्टी के शुष्क घनत्व (प्रति इकाई आयतन मिट्टी के कणों का द्रव्यमान) से घनिष्ठ रूप से जुड़ी होती है। 1933 में, अमेरिकी शोधकर्ता प्रॉक्टर ने पाया कि जब एक ही मिट्टी को विभिन्न नमी की मात्राओं पर संकुचित किया जाता है, तो शुष्क घनत्व एक विशेष नमी की मात्रा पर अधिकतम हो जाता है। जापान में, इस संबंध की जांच के लिए "रैमर द्वारा मिट्टी के लिए संकुचित परीक्षण" (जेआईएस के अनुरूप एक प्रयोगशाला परीक्षण, जो प्रॉक्टर परीक्षण के समकक्ष है) का उपयोग किया जाता है।
इस परीक्षण में, नमूना मिट्टी को एक सांचे नामक पात्र में रखा जाता है, और एक निर्दिष्ट द्रव्यमान के रैमर (वजन) को एक निर्दिष्ट ऊंचाई से बार-बार मुक्त रूप से गिराकर उसे संकुचित किया जाता है। लगभग 6 से 8 विभिन्न नमी की मात्राओं पर संकुचित करने और नमी की मात्रा और शुष्क घनत्व के बीच संबंध को "संपीड़न वक्र" के रूप में प्लॉट करने पर एक पर्वत के आकार का वक्र प्राप्त होता है। वह नमी की मात्रा जिस पर शुष्क घनत्व अधिकतम होता है, उसे इष्टतम नमी की मात्रा कहा जाता है। और उस बिंदु पर शुष्क घनत्व अधिकतम शुष्क घनत्व \rho_{d,max} होता है। अच्छी तरह से वर्गीकृत, मोटे रेतीले मिट्टी के लिए, संघनन वक्र एक तीव्र शिखर बन जाता है, जिसमें \rho_{d,max} अधिक और w_{opt} कम होता है (एक मोटे अनुमान के अनुसार, w_{opt} लगभग 8-20% और \rho_{d,max} लगभग 1.7-2.1 ग्राम/सेमी³ होता है)। इसके विपरीत, उच्च महीन कणों वाली संसंजक मिट्टी एक नरम वक्र देती है, जिसमें \rho_{d,max} कम और w_{opt} अधिक होता है (एक मोटे अनुमान के अनुसार, w_{opt} लगभग 30-70% और \rho_{d,max} लगभग 1.1-1.3 ग्राम/सेमी³ होता है, दोनों विधि A के लिए)।
स्थल पर, प्रबंधन मानक यह है कि प्रयोगशाला में प्राप्त अधिकतम शुष्क घनत्व का कितना प्रतिशत वास्तव में संघनित मिट्टी का शुष्क घनत्व है। मिट्टी (संपीड़न की डिग्री) तक पहुँचती है। जिस मिट्टी में नमी की मात्रा इष्टतम मान से बहुत कम होती है, वह मशीन के प्रेरक बल को कितना भी बढ़ा देने पर भी लक्ष्य घनत्व तक नहीं पहुँच पाएगी। पानी देने या वातन के माध्यम से नमी की मात्रा का समायोजन और मशीन की संघनन क्षमता, दोनों को हमेशा एक साथ ध्यान में रखना चाहिए।
2. कंपन रोलर की प्रेरक क्रियाविधि
एक कंपन रोलर में ड्रम के अंदर एक असंतुलित भार (असंतुलित द्रव्यमान) वाला एक घूर्णनशील शाफ्ट होता है, और यह मोटर द्वारा इसे उच्च गति से घुमाकर प्रेरक बल उत्पन्न करता है। मान लीजिए कि असंतुलित भार का द्रव्यमान m_e है, घूर्णन केंद्र से इसकी असंतुलित दूरी r_e है, और कोणीय वेग \omega है, तो अपकेंद्री बल (प्रेरक बल) का आयाम है:
चूंकि कोणीय वेग \omega=2\pi f (जहाँ (f आवृत्ति है), आवृत्ति जितनी अधिक होगी, उत्तेजना बल कोणीय वेग के वर्ग के अनुपात में उतनी ही तेज़ी से बढ़ेगा। ड्रम द्वारा जमीन पर संचारित बल ड्रम के स्वयं के भार (M_{drum}g) से उत्पन्न स्थैतिक भार और इस घूर्णनशील उत्तेजना बल (F_c\sin(\omega t)) का योग होता है। व्यवहार में, उत्तेजना बल को अक्सर ड्रम के स्वयं के भार के लगभग 2-3 गुना के बराबर रखा जाता है, जिसका अर्थ है कि ड्रम समय-समय पर इतना गतिशील भार लगाता है कि क्षण भर के लिए वह जमीन से ऊपर उठ जाता है।
आयाम (a) निम्न द्वारा निर्धारित होता है:
विकेन्द्रित भार के स्थैतिक आघूर्ण (m_e r_e) को ड्रम सहित कंपन प्रणाली के समतुल्य द्रव्यमान (M_{eq}) से विभाजित करके। आवृत्ति और आयाम ऐसे पैरामीटर हैं जिन्हें स्वतंत्र रूप से डिज़ाइन और समायोजित किया जा सकता है: उच्च आयाम और कम आवृत्ति से संपीडन ऊर्जा अधिकतम मान तक पहुँचती है। मिट्टी की मोटी परतों में गहराई तक कंपन करने की क्षमता, तटबंध जैसी मोटी परतों की प्रारंभिक रोलिंग के लिए उपयुक्त है, जबकि कम आयाम और उच्च आवृत्ति सतह के पास प्रभाव को केंद्रित करती है, जो डामर की फिनिश रोलिंग जैसी स्थितियों के लिए उपयुक्त है, जिनमें पतली परतों और उच्च समतलता की आवश्यकता होती है। कई मौजूदा मशीनों में ऐसे मोड होते हैं जो आवृत्ति और आयाम को चरणों में बदलते हैं, जिससे एक ही यूनिट रफ फिनिशिंग से लेकर फिनिश रोलिंग तक सब कुछ कर सकती है।
सकाई हेवी इंडस्ट्रीज के SV160DV के विनिर्देश 28.3 हर्ट्ज (उच्च कंपन) की आवृत्ति और 343 किलोनाइट्रोजन के कंपन बल को दर्शाते हैं, जो मिट्टी के काम के लिए मध्यम से बड़े आकार के वाइब्रेटरी रोलर्स में पाए जाने वाले कंपन बल के लिए एक मानक के रूप में कार्य करता है।
3. प्लेट कॉम्पैक्टर और रैमर: तंग जगहों में संघनन
ढलानों, संरचनाओं के पास के क्षेत्रों, दबी हुई पाइपों के आसपास और संकरी खुदाई वाली खाइयों में - ऐसी जगहें जहां एक बड़ा वाइब्रेटरी रोलर नहीं पहुंच सकता - पोर्टेबल प्लेट कॉम्पैक्टर या रैमर (टैम्पर) का उपयोग किया जाता है। एक प्लेट कॉम्पैक्टर में एक सपाट प्लेट के निचले हिस्से में एक कंपन तंत्र निर्मित होता है। आगे/पीछे और अगल-बगल स्वतः गति करके क्षेत्र को संकुचित किया जाता है। एक रैमर ऊर्ध्वाधर उछाल द्वारा प्रभाव डालता है, जो संकरे ऊर्ध्वाधर गड्ढों और बैकफिलिंग के लिए उपयुक्त है।
मिकासा संग्यो के प्लेट कॉम्पैक्टर MVC-40H के विनिर्देशों में 49 किलोग्राम मशीन द्रव्यमान, 7.2 किलोन्यूटन (730 किलोफ) अपकेंद्री बल और 103 हर्ट्ज़ (6,200 बार प्रति मिनट) की आवृत्ति बताई गई है। इसका प्रेरक बल एक बड़े वाइब्रेटरी रोलर की तुलना में परिमाण के क्रम में छोटा है, लेकिन इसकी आवृत्ति इसके विपरीत अधिक है - यह दर्शाता है कि इसे ऐसे उपयोग के लिए डिज़ाइन किया गया है जहां एक व्यक्ति इकाई को एक संकरे क्षेत्र में धकेलकर बारीक रूप से संकुचित करता है। 49 किलोग्राम का हल्का मशीन द्रव्यमान मैनुअल हैंडलिंग और सुवाह्यता को प्राथमिकता देने का परिणाम है।
4. डामर रोलर: प्रक्रिया चरण के अनुसार विभेदित उपयोग
डामर पेविंग को संकुचित करने का काम एक मशीन से पूरा नहीं होता है। मैकाडम रोलर, जिसमें आगे एक और पीछे दो स्टील के पहिये होते हैं, भारी होता है - लगभग 6-16 टन के स्वयं के भार वाले रोलर का उपयोग कुचले हुए पत्थरों को संकुचित करने और डामर मिश्रण की प्रारंभिक रोलिंग के लिए किया जाता है। टैंडम रोलर, जिसमें आगे और पीछे दोनों तरफ वाहन की पूरी चौड़ाई में फैले स्टील के पहिये होते हैं, एक ही बार में एक विस्तृत क्षेत्र को रोल कर सकता है, जो अंतिम रोलिंग के लिए उपयुक्त है। टायर रोलर, जिसमें आगे और पीछे दोनों पहियों पर रबर के टायर लगे होते हैं, टायर के वायु दाब के माध्यम से आसानी से समायोजित किया जा सकने वाला भू-दबाव वितरण प्रदान करता है, और इसका उपयोग द्वितीयक रोलिंग और सतह को समतल करने के लिए किया जाता है। संयुक्त रोलर, जो स्टील के पहियों और टायरों दोनों से सुसज्जित है, एक ही मशीन से प्रारंभिक रोलिंग से लेकर अंतिम रोलिंग तक की व्यापक रेंज को कवर करता है।
साइट पर, सामान्य क्रम इस प्रकार है: घनत्व को अधिकतम करने के लिए प्रारंभिक रोलिंग (मैकडम रोलर, या वाइब्रेटरी रोलर), गड्ढों और असमानता को ठीक करने के लिए द्वितीयक रोलिंग (टायर रोलर), और सतह की चिकनाई और बनावट को परिष्कृत करने के लिए अंतिम रोलिंग (टैंडम रोलर)। चूंकि डामर मिश्रण का तापमान गिरने पर उसे संकुचित करना कठिन हो जाता है, इसलिए रोलिंग का समय और मशीनों का संयोजन निर्माण योजना के भीतर एक विशेष रूप से समय-प्रबंधित प्रक्रिया है।
5. संघनन उपकरणों की श्रेणी वर्तमान उत्पादों में देखा गया
| मॉडल | वर्गीकरण | मुख्य प्रकाशित विशिष्टताएँ | मुख्य उपयोग |
|---|---|---|---|
| सकाई हेवी इंडस्ट्रीज SV160DV | वाइब्रेटरी रोलर (मिट्टी का काम) | आवृत्ति 28.3 हर्ट्ज़ (उच्च), प्रेरक बल 343 किलोन्यूटन | तटबंधों और सबग्रेड की प्रारंभिक से द्वितीयक रोलिंग |
| मिकासा संग्यो MVC-40H | प्लेट कॉम्पैक्टर | मशीन का द्रव्यमान 49 किलो, अपकेंद्री बल 7.2 किलोन्यूटन, आवृत्ति 103 हर्ट्ज़ | तंग स्थानों, ढलानों और बैकफिलिंग में संघनन |
एक बड़े वाइब्रेटरी रोलर और एक पोर्टेबल प्लेट कॉम्पैक्टर के बीच प्रेरक बल, आवृत्ति और द्रव्यमान के परिमाण में बहुत अंतर होता है। यह केवल "बड़ा छोटा काम भी कर सकता है" का मामला नहीं है - यह दर्शाता है कि कंपन प्रणाली का डिज़ाइन सिद्धांत ही संकुचित की जाने वाली परत की मोटाई और उपलब्ध कार्य स्थान के अनुसार बदलता है।
6. सारांश
संपीड़न उपकरण का कार्य मिट्टी या पक्की सतह पर बार-बार भार डालना है, जिससे रिक्त स्थान कम हो जाते हैं और लक्षित शुष्क घनत्व और भार वहन क्षमता प्राप्त होती है। प्रॉक्टर परीक्षण द्वारा दर्शाई गई इष्टतम नमी की मात्रा और अधिकतम शुष्क घनत्व, निर्माण प्रबंधन लक्ष्य के रूप में नमी की मात्रा समायोजन के लिए लक्ष्य मान प्रदान करते हैं। कंपन रोलर का प्रेरक बल, आवृत्ति और आयाम वे डिज़ाइन चर हैं जो यह निर्धारित करते हैं कि कितनी गतिशील ऊर्जा उस लक्ष्य तक पहुँचती है और कितनी गहराई तक। प्लेट कंपैक्टर से लेकर डामर रोलर तक, मशीन के प्रकार में अंतर होने पर भी, "परत की मोटाई और मिट्टी के प्रकार के अनुरूप स्व-भार और प्रेरक बल को जमीन पर स्थानांतरित करने" का सिद्धांत समान है, और साइट पर मॉडल चयन और प्रक्रिया अनुक्रमण इसी सिद्धांत पर आधारित हैं।
क्या अधिक रोलर पास हमेशा संघनन में सुधार करते हैं?
नमी, मिट्टी का प्रकार और परत की मोटाई मायने रखती है।
प्राप्त परिणाम का मापन करें और इसे परिचालन स्थितियों से संबंधित करें। ## संदर्भ - [भवन अनुसंधान संस्थान परीक्षण केंद्र - रैमर द्वारा मृदा संघनन परीक्षण (सरल-समझने योग्य परीक्षण श्रृंखला)](https://www.gbrc.or.jp/assets/test_series/documents/so_09.pdf) - [डोकेन परीक्षण प्रयोगशालाएँ - रैमर द्वारा मृदा संघनन परीक्षण क्या है (JIS-अनुरूप)](https://service.dksiken.co.jp/service/test-survey-analysis/soil-compaction-test) - [भूमि, अवसंरचना, परिवहन और पर्यटन मंत्रालय, चुबू क्षेत्रीय विकास ब्यूरो - कंपन-रोलर त्वरण प्रतिक्रिया के माध्यम से संघनन प्रबंधन प्रौद्योगिकी, "α प्रणाली"](https://www.cbr.mlit.go.jp/kensetsu-ict/ibent/21-10-28/ict-ten_live/text/1420-s.pdf) - [मिकासा संग्यो - प्लेट संघनक MVC-40H](https://www.mikasas.jp/products/plate_compactor/mvc-40h_1/) - [ARAV - कंपन रोलर क्या है? प्रकार और उपयोग, जिसमें मिट्टी का काम और संघनन प्रकार शामिल हैं](https://arav.jp/column/vibrating-roller/) - [ARAV — मैकाडम रोलर क्या है? टैंडम रोलर से विशेषताएं और अंतर](https://arav.jp/column/macadam-roller/)
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