मिट्टी का संघनन - प्रक्रिया, आवश्यकता और संघनन का सिद्धांत
मिट्टी का संघनन एक महत्वपूर्ण प्रक्रिया है, क्योंकि यह लोडिंग के तहत अपने उचित व्यवहार के लिए आवश्यक कुछ भौतिक गुणों को प्राप्त करने में मदद करता है: उदाहरण के लिए मिट्टी के बांध या राजमार्ग के समुचित संघनन से इसके निपटान की संभावना कम हो जाती है, जिससे कतरनी शक्ति बढ़ जाती है मिट्टी अपने बढ़े हुए घनत्व के कारण और मिट्टी की पारगम्यता को कम कर देती है।
1933 में, वैज्ञानिक आरआर प्रॉक्टर ने दिखाया कि मिट्टी में पानी की मात्रा और मिट्टी के सूखे घनत्व के बीच सीधा संबंध है। उन्होंने यह भी दिखाया कि किसी विशेष जल सामग्री को 'इष्टतम जल सामग्री' कहा जाता है; मिट्टी ने एक विशिष्ट मात्रा में संघनन ऊर्जा पर अधिकतम घनत्व प्राप्त किया।
संघनन विशेषताओं को पहले विभिन्न संघनन परीक्षणों द्वारा प्रयोगशाला में निर्धारित किया जाता है। ये परीक्षण निम्नलिखित में से किसी एक विधि या संघनन के प्रकार पर आधारित हैं: प्रभाव या गतिशील, सानना, स्थैतिक और कंपन। मिट्टी के जल घनत्व संबंध को निर्धारित करने के लिए प्रयोगशाला में सामान्य संघनन परीक्षण का उपयोग किया जाता है: मानक और संशोधित प्रॉक्टर परीक्षण, हार्वर्ड लघु संघनन परीक्षण, एबोट संघनन परीक्षण और जोधपुर-मिनी कॉम्पैक्ट परीक्षण।
संघनन (परिभाषा):
संघनन वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा मिट्टी के कणों को डायनेमिक लोडिंग के द्वारा एक साथ अधिक बारीकी से पैक किया जाता है जैसे कि रोलिंग, टैंपिंग या वाइब्रेशन यह मिट्टी के पानी की सामग्री में बहुत कम या कोई बदलाव नहीं होने के साथ वायु वाहिकाओं की कमी के माध्यम से प्राप्त किया जाता है। दूसरे शब्दों में, संघनन मिट्टी को छोटी मात्रा में संपीड़ित करने के लिए उपकरणों का उपयोग है जिससे इसका सूखा घनत्व बढ़ता है और इसके इंजीनियरिंग गुणों में सुधार होता है। संघनन हवा की मात्रा में कमी से प्राप्त होता है, क्योंकि ठोस और पानी लगभग अयोग्य होते हैं जैसा कि आंकड़ा 8.1 में दिखाया गया है।
संघनन की आवश्यकता:
मृदा संघनन मृदा इंजीनियरिंग के लिए पृथ्वी के काम के सबसे महत्वपूर्ण भागों में से एक है।
निम्नलिखित कारणों से संघनन आवश्यक है:
(i) संघनन भरण शक्ति, घनत्व, पारगम्यता आदि जैसे गुणों को भरता है।
(ii) यह अत्यधिक निपटान की क्षमता को कम करता है।
(iii) यह भूस्खलन जैसी ढलान स्थिरता की समस्याओं की संभावना को कम करता है।
(iv) यह शून्य अनुपात को कम करके मिट्टी में होने वाले पानी की मात्रा को कम करता है और इस प्रकार आवश्यक शक्ति को बनाए रखने में मदद करता है।
(v) यह क्षरण प्रतिरोध को बढ़ाता है जो सेवा की स्थिति में जमीनी सतह को बनाए रखने में मदद करता है।
संघनन सिद्धांत:
मिट्टी के संघनन को प्राप्त शुष्क घनत्व के संदर्भ में मापा जाता है। शुष्क घनत्व मिट्टी के द्रव्यमान की कुल मात्रा के प्रति ठोस मिट्टी का वजन है। प्रॉक्टर ने दिखाया कि संघनन (i) नमी की मात्रा (ii) मिट्टी का प्रकार और (iii) संघनन प्रयास पर निर्भर करता है। उन्होंने अध्ययन संघनन की प्रयोगशाला विधि का सुझाव दिया था जिसमें मिट्टी के नमूने को 1000 सीसी के एक बेलनाकार सांचे में ढाला जाता है, जिसमें मानक सक्रिय प्रयास का उपयोग किया जाता है। सांचे में मिट्टी को तौला जाता है और इसकी पानी की मात्रा को मापा जाता है।
शुष्क घनत्व की गणना निम्नलिखित अभिव्यक्ति का उपयोग करके की जाती है:
यद = य / 1 + मी
जहाँ मी पानी की मात्रा है
थोक घनत्व, y मिट्टी के आयतन में नम मिट्टी के द्रव्यमान का अनुपात लेकर प्राप्त किया जाता है। शुष्क घनत्व ग्राम / सेमी 3 या किग्रा / मी 3 या टन / मी 3 में व्यक्त किया गया है।
प्रयोगशाला संघनन परीक्षण:
प्रयोगशाला संघनन परीक्षण का उद्देश्य नियंत्रित परिस्थितियों में मिट्टी के लिए शुष्क घनत्व और नमी सामग्री के बीच संबंध स्थापित करना है। आरआर प्रॉक्टर (1933) ने सबसे पहले कॉम्पेक्टेड भरण का आकलन करने की एक विधि विकसित की थी जो एक सार्वभौमिक मानक बन गया है और परीक्षण को मानक प्रॉक्टर परीक्षण के रूप में जाना जाता है। मानक प्रॉक्टर परीक्षण को बीआईएस के अनुसार प्रकाश संघनन परीक्षण के रूप में भी जाना जाता है। AASHO ने संघनन का उच्च स्तर देने के लिए एक संशोधित परीक्षण विकसित किया और इसे संशोधित प्रॉक्टर परीक्षण के रूप में जाना जाता है। उसी को बीआईएस के अनुसार भारी संघनन परीक्षण के रूप में भी जाना जाता है।
मानक प्रॉक्टर टेस्ट (या प्रकाश संघनन परीक्षण):
उपकरण में आंतरिक व्यास 100 मिमी, 127.3 मिमी ऊंचाई और 1000 सीसी मात्रा के एक बेलनाकार धातु के ढालना होते हैं। इस परीक्षण के लिए प्रयुक्त रैमर 2.6 किलोग्राम द्रव्यमान, 310 मिमी मुक्त बूंद और 50 मिमी का एक चेहरा व्यास है। मोल्ड को वियोज्य बेस प्लेट और 60 मिमी ऊंचे कॉलर के साथ लगाया जाता है। उपकरण आंकड़ा 8.2 में दिखाया गया है।
4.75 मिमी आईएस छलनी के माध्यम से गुजरने वाली लगभग 4 किलोग्राम हवा सूखे मिट्टी को अच्छी तरह से पानी की छोटी मात्रा के साथ मिलाया जाता है। गीले नमूने को कपड़े से ढक दिया जाता है और पानी के उचित अवशोषण की अनुमति देने के लिए उपयुक्त परिपक्व समय के लिए छोड़ दिया जाता है।
खाली मोल्ड बेस प्लेट से जुड़ा हुआ है और तौला गया है। कॉलर को फिर शीर्ष पर मोल्ड से जोड़ा जाता है। गीली और परिपक्व मिट्टी को साँचे में रखा जाता है और सतह पर समान रूप से वितरित किए गए रैमर के 25 फूँक देकर संकुचित किया जाता है। मिट्टी को तीन परतों में जमा किया जाता है। प्रत्येक परत में ली गई मिट्टी की मात्रा ऐसी होती है कि इसकी सघन ऊंचाई सांचे की कुल ऊंचाई का लगभग एक तिहाई होती है। दूसरी परत रखने से पहले, पहली संकुचित परत के शीर्ष को दोनों परतों के उचित बंधन के लिए खरोंच किया जाता है।
दूसरी और तीसरी परत को भी रामर के २५ वार देकर संकुचित किया जाता है। फिर कॉलर को हटा दिया जाता है और अतिरिक्त मिट्टी को मोल्ड के शीर्ष के साथ समतल कर दिया जाता है। कॉम्पैक्ट मिट्टी के साथ मोल्ड को फिर कॉम्पैक्ट मिट्टी के द्रव्यमान को प्राप्त करने के लिए तौला जाता है। नमी सामग्री परीक्षण के लिए कॉम्पैक्ट मिट्टी के केंद्र से एक प्रतिनिधि नमूना लिया जाता है।
मिट्टी को फिर मोल्ड से हटा दिया जाता है और मूल नमूने के साथ मिलाया जाता है। नमूने में लगभग 2% अधिक पानी डाला जाता है और परीक्षण दोहराया जाता है। प्रक्रिया तब तक जारी रखी जाती है जब तक कि कॉम्पैक्ट मिट्टी के द्रव्यमान में कमी न होने लगे।
परीक्षण के लिए थोक घनत्व और सूखा घनत्व मिट्टी के द्रव्यमान के ज्ञात मूल्यों, मिट्टी की मात्रा अर्थात, मोल्ड की मात्रा के बराबर और प्रत्येक परीक्षण की नमी से गणना की जाती है।
मिट्टी = मिट्टी का द्रव्यमान / मिट्टी की मात्रा = एम / 1000 ग्राम / सीसी
मिट्टी का सूखा घनत्व, Y d = Y / 1 + m ग्राम / cc
जहां एम = मिट्टी का द्रव्यमान ग्राम में
m = पानी की मात्रा या नमी की मात्रा
मिट्टी का आयतन = साँचे का आयतन
= 1000 सी.सी.
एक ग्राफ को% पानी की सामग्री और सूखे घनत्व के बीच प्लॉट किया जाता है जिसे प्राप्त वक्र को कंप्रेशन वक्र कहा जाता है जैसा कि चित्र 8.3 में दिखाया गया है। ग्राफ से यह स्पष्ट है कि पानी की मात्रा बढ़ने पर मिट्टी का सूखा घनत्व बढ़ता जाता है, जब तक कि अधिकतम घनत्व नहीं पहुंच जाता। अधिकतम शुष्क घनत्व के अनुरूप जल सामग्री को इष्टतम नमी सामग्री (OMC) कहा जाता है।
संशोधित प्रॉक्टर टेस्ट या भारी संघनन परीक्षण:
संशोधित प्रॉक्टर टेस्ट AASHO द्वारा विकसित और मानकीकृत किया गया था, जो भारी परिवहन के लिए आवश्यक भारी संघनन का प्रतिनिधित्व करता है। यह परीक्षण बीआईएस द्वारा अनुकूलित है और इसे भारी संघनन परीक्षण के रूप में जाना जाता है। संशोधित प्रॉक्टर टेस्ट में, इस्तेमाल किया जाने वाला मोल्ड मानक प्रॉक्टर टेस्ट के लिए मात्रा 1000 cc के समान है
450 मिमी की गिरावट के साथ 4.9 किलोग्राम वजनी एक भारी रैमर का उपयोग किया जाता है। टेस्ट प्रक्रिया मानक प्रॉक्टर टेस्ट के समान है। अंतर केवल इतना है कि मिट्टी को 3 परतों के बजाय 5 परतों में संकुचित किया जाता है, प्रत्येक परत को सतह पर समान रूप से वितरित रैमर के 25 वार दिए जाते हैं। शुष्क घनत्व और अधिकतम शुष्क घनत्व की गणना मानक प्रॉक्टर परीक्षण के समान है। चित्र 8.4 संशोधित प्रॉक्टर परीक्षण वक्र दिखाता है।
पानी की सामग्री और शुष्क घनत्व के बीच एक वक्र खींचा जाता है। इस परीक्षण में, पानी की सामग्री शुष्क घनत्व वक्र मानक प्रॉक्टर परीक्षण के ऊपर स्थित है, सूखा घनत्व वक्र मानक प्रॉक्टर परीक्षण वक्र के ऊपर स्थित है और इसका शिखर अपेक्षाकृत बाईं ओर रखा गया है। इस प्रकार एक ही मिट्टी के लिए, भारी संघनन का प्रभाव अधिकतम शुष्क घनत्व में वृद्धि करना और इष्टतम पानी की मात्रा को कम करना है। सं-सक्रिय संशोधित द्वारा संचरित। एएएसएचओ परीक्षण हथौड़ा प्रॉक्टर के हथौड़ा द्वारा प्रेषित ऊर्जा का लगभग 4.5 गुना है।
बड़े सांचे के साथ मानक प्रॉक्टर टेस्ट :
बड़ी क्षमता वाले मोल्ड में स्टैंडर्ड प्रॉक्टर टेस्ट मिट्टी के लिए किया जाता है, जिसका प्रतिशत 4.75 मिमी आईएस छलनी पर रखा जाता है, जो 20 से अधिक है। ऐसी मिट्टी के लिए क्षमता 2250 CC का मोल्ड, आंतरिक व्यास 150 मिमी और 127.3 मिमी की ऊंचाई का उपयोग किया जाता है। 22 किलोग्राम सीसी मोल्ड के लिए लगभग 6 किलोग्राम मिट्टी का नमूना लिया जाता है। राममेर का उपयोग मानक प्रॉक्टर परीक्षण के समान है। परीक्षण प्रक्रिया मानक प्रॉक्टर टेस्ट के अंतर के समान होती है, जिसमें प्रत्येक परत 25 धमाकों के बजाय 56 वार से संकुचित होती है।
महत्वपूर्ण परिभाषाएँ:
अधिकतम सूखा घनत्व:
अधिकतम संघनन के अनुरूप मिट्टी के शुष्क घनत्व को अधिकतम शुष्क घनत्व के रूप में जाना जाता है। यह (Yd) अधिकतम द्वारा निरूपित किया जाता है - मिट्टी का अधिकतम सूखा घनत्व रेत की तुलना में अधिक है। रेत में अधिकतम संघनन प्राप्त करने के लिए इसे या तो शुष्क अवस्था में या संतृप्त अवस्था में जमा किया जाना चाहिए।
इष्टतम नमी सामग्री (OMC):
पानी की सामग्री या नमी की मात्रा जिस पर दिए गए कॉम्पैक्ट प्रयास के लिए शुष्क घनत्व अधिकतम होता है, उसे इष्टतम नमी सामग्री के रूप में जाना जाता है। सामंजस्य-रहित मिट्टी की तुलना में महीन दानेदार मिट्टी के लिए अधिक से अधिक नमी की मात्रा में अधिकतम सूखा घनत्व प्राप्त किया जाता है।
शून्य एयर शून्य रेखा:
यदि मिट्टी की सभी हवा को संघनन द्वारा निष्कासित किया जा सकता है, तो मिट्टी पूरी तरह से संतृप्त हो जाएगी या मिट्टी शून्य हवा से बचने की स्थिति में है। व्यावहारिक रूप से संघनन द्वारा पूर्ण संतृप्ति प्राप्त करना असंभव है, संतृप्ति पर शुष्क घनत्व और पानी की सामग्री के बीच संबंध दिखाने वाली रेखा को शून्य वायु शून्य रेखा या सैद्धांतिक संतृप्ति रेखा कहा जाता है। शून्य वायु शून्य रेखा को आकृति 8.5 में दिखाया गया है
घटक प्रभावित करने वाले कारक:
कॉम्पैक्टिड घनत्व को प्रभावित करने वाले विभिन्न कारक निम्नानुसार हैं:
(i) नमी की मात्रा
(ii) संवेगात्मक प्रयास
(iii) मिट्टी का प्रकार
(iv) संघनन की विधि
(v) प्रवेश का जोड़।
(i) नमी सामग्री:
संघनन को प्रभावित करने वाले सभी कारकों में से, मिट्टी की नमी सामग्री का कॉम्पैक्ट घनत्व में सबसे महत्वपूर्ण प्रभाव होता है। जैसे-जैसे नमी की मात्रा बढ़ती जाती है, तब तक सूखा घनत्व बढ़ता जाता है; अधिकतम मान हासिल किया जाता है जैसा कि आंकड़ा 8.6 में दिखाया गया है। नमी की मात्रा में और वृद्धि के बाद मिट्टी का सूखा घनत्व कम हो जाता है। इसे निम्नानुसार समझाया गया है: कम नमी की मात्रा में बाल काटना प्रतिरोध बड़ा है; मिट्टी कड़ी हो जाती है और कॉम्पैक्ट करना मुश्किल होता है। नमी की मात्रा में वृद्धि होने पर, पानी मिट्टी के कणों को चिकनाई देता है और इसे अधिक व्यावहारिक बनाता है।
यह कम शून्य अनुपात और उच्च शुष्क घनत्व का परिणाम है। विशेष रूप से नमी सामग्री पर अधिकतम सूखा घनत्व प्राप्त करने के बाद, यदि नमी की मात्रा बढ़ जाती है, तो पानी हवा के प्रवाह में प्रशंसनीय कमी के बिना मिट्टी के कणों को अलग रखने के लिए जाता है। इसके परिणामस्वरूप कम सूखा घनत्व होता है।
(ii) संकलित प्रयास (संघनन की मात्रा):
संघनन की मात्रा अधिकतम शुष्क घनत्व और इष्टतम नमी सामग्री (OMC) को बहुत प्रभावित करती है। बढ़ता हुआ कॉम्पैक्ट प्रयास अधिकतम शुष्क घनत्व को बढ़ाता है, लेकिन ओएमसी घटता है जैसा कि चित्र 8.7 में दिखाया गया है। यह ग्राफ से स्पष्ट है कि एक मिट्टी के लिए अधिकतम सूखा घनत्व केवल विशिष्ट कॉम्पैक्ट प्रयासों के लिए अधिकतम है।
एक ही मिट्टी के लिए विभिन्न कॉम्पैक्ट प्रयासों के लिए विभिन्न संघनन घटता की चोटियों के माध्यम से खींची गई रेखा को "आशाओं की रेखा" के रूप में जाना जाता है।
(iii) मिट्टी के प्रकार:
एक विशिष्ट कॉम्पैक्ट प्रयास के लिए विभिन्न मिट्टी अलग-अलग ओएमसी में अलग-अलग अधिकतम घनत्व प्राप्त करते हैं। कम इष्टतम नमी सामग्री पर उच्च घनत्व अच्छी तरह से वर्गीकृत मोटे अनाज मिट्टी में प्राप्त किया जाता है। महीन दानेदार मिट्टी में नमी की मात्रा अधिक होती है और कम से कम अधिकतम शुष्क घनत्व होते हैं क्योंकि इनमें अधिक विशिष्ट सतह के कारण स्नेहन के लिए अधिक पानी की आवश्यकता होती है। चित्रा 8.6 सामंजस्य और सामंजस्य-कम मिट्टी के लिए पानी की सामग्री और शुष्क घनत्व वक्र के सामान्य आकार को दर्शाता है।
(iv) संघनन की विधि:
उपयोग किए गए संघनन की विधि न केवल उस आसानी को प्रभावित करती है जिसके साथ एक विशेष मिट्टी को कॉम्पैक्ट किया जाता है, बल्कि कॉम्पैक्टेड मिट्टी की संरचना पर इसके प्रभाव के माध्यम से कॉम्पैक्ट सामग्री के मिट्टी के गुणों को भी प्रभावित करता है। एक विशिष्ट कॉम्पैक्ट प्रयास के लिए, मिट्टी का सूखा घनत्व अलग होगा यदि उपयोग किए गए संघनन की विधि अलग है।
(v) परिशिष्टों का जोड़:
मिट्टी के संघनन गुणों को बेहतर बनाने के लिए अलग-अलग मिश्रण जैसे सीमेंट फ्लाईश, चूना, कंकर आदि मिलाए जाते हैं। प्राप्त अधिकतम सूखा घनत्व मिट्टी में जोड़े गए मिश्रण की मात्रा और प्रकार पर निर्भर करता है। इलेक्ट्रोलाइट्स के मिश्रण में अधिकतम शुष्क घनत्व 5 से 10% बढ़ जाता है और ओएमसी कम हो जाता है। कैल्शियम क्लोराइड जिसका उपयोग शुष्क मौसम में बजरी सड़कों को बेहतर बनाने के लिए किया जाता है, शुष्क घनत्व को 12% तक बढ़ा देता है।
क्षेत्र संघनन की विधि:
अधिकतम शुष्क घनत्व प्राप्त करने के लिए क्षेत्र में संघनन की एक उपयुक्त विधि का चयन किया जाता है।
संघनन की विधि में निम्नलिखित चरण शामिल हैं:
(i) उधार ली गई मिट्टी का चयन करना।
(ii) गड्ढे से मिट्टी लोड करके, उसे परिवहन करके और साइट पर डंप करने के लिए, (बुलडोज़र और व्हील लोडर कम दूरी के लिए मिट्टी का परिवहन कर सकते हैं। स्क्रैपर्स मध्यम दूरी के लिए बहुत कुशल होते हैं। डंप ट्रकों का उपयोग स्क्रैप के बजाय परिवहन के लिए किया जा सकता है, विशेष रूप से। जब मिट्टी लोडरों द्वारा खुदाई की जा रही है)।
(iii) डंप की गई मिट्टी को पतली परतों में फैलाना आमतौर पर 200 मिमी मोटी होती है।
(iv) मिट्टी की जल सामग्री को क्रमशः ओएमसी के ऊपर या नीचे होने पर, सुखाकर या पानी डालकर।
(v) उपयुक्त संघनन उपकरण का चयन करना और उसे संकुचित करना। पहली परत जमा करने के बाद अगली परत रखी जाती है। मिट्टी को या तो लुढ़का या ढँककर या कंपन द्वारा तैयार किया जाता है। किसी विशिष्ट घनत्व को प्राप्त करने के लिए एक कॉम्पैक्टिंग उपकरण के लिए आवश्यक पास की संख्या को निश्चित संख्या के पास के बाद जमा सामग्री के घनत्व को निर्धारित करके काम किया जाता है।
क्षेत्र संघनन उपकरण: निम्नलिखित प्रकार के उपकरण का उपयोग क्षेत्र में तटबंधों, उप-ग्रेडों, सड़कों के किनारों आदि के लिए किया जाता है।
(ए) रोलर्स
(b) Rammers
(c) वाइब्रेटर।
संघनन के लिए क्षेत्र में उपयोग किए जाने वाले विभिन्न प्रकार के रोलर्स हैं:
(i) भेड़ के पैर रोलर्स
(ii) पैर रोलर्स को बांधना
(iii) स्मूथ व्हील रोलर्स
(iv) वायवीय tyred रोलर्स
(v) वाइब्रेटरी रोलर्स
(i) भेड़ के पैर रोलर्स:
भेड़ के पैर रोलर्स दबाव और सानना द्वारा कॉम्पैक्ट मिट्टी। इन रोलर्स का उपयोग विभिन्न प्रकार की मिट्टी पर किया जा सकता है, लेकिन सिल्ट और क्ले में सर्वोत्तम परिणाम प्राप्त होते हैं। इसमें एक खोखले स्टील के ड्रम होते हैं, जिसमें इसकी सतह पर भेड़ के पैरों जैसे बड़ी संख्या में अनुमान होते हैं। रोलर के वजन को बढ़ाने के लिए ड्रम को पानी या गीला-रेत से भरा जा सकता है।
(ii) टैंपिंग फुट रोलर्स:
टैंपिंग फुट रोलर्स एक अंतर के साथ भेड़ के फुट रोलर्स के समान हैं, जो कि वे एक छोटे से संपर्क दबाव के साथ बड़े पैरों का उपयोग करते हैं। उन्हें तेज गति से संचालित किया जा सकता है, लेकिन मिट्टी को एक बड़ी गहराई तक कॉम्पैक्ट नहीं कर सकता है।
(iii) चिकनी पहिया रोलर्स:
इस प्रकार के रोलर्स कॉम्पैक्ट मिट्टी के लिए अच्छी तरह से अनुकूल नहीं हैं, क्योंकि संपर्क दबाव भेड़ के पैर रोलर्स की तुलना में बहुत कम है। इन रोलर्स का उपयोग कॉम्पैक्ट एग्रीगेट बेस कोर्स और डामर फुटपाथ के लिए किया जाता है। चिकना पहिया रोलर्स दो प्रकार के होते हैं। सामान्य प्रकार में आगे की तरफ एक ड्रम और पीछे की तरफ बड़े व्यास के दो रोलर्स होते हैं। दूसरे प्रकार में दो समान ड्रम होते हैं, जिनमें से प्रत्येक आगे और पीछे एक होता है।
(vi) वायवीय tyred रोलर्स:
वायवीय tyred रोलर्स (रबर tyred रोलर्स के रूप में भी जाना जाता है) दबाव और सानना द्वारा कॉम्पैक्ट मिट्टी। ये रोलर्स कई टायरों पर आराम करने वाली भारी इकाइयाँ हैं। प्रत्येक टायर स्वतंत्र रूप से ऊपर और नीचे जाने में सक्षम है। संपर्क दबाव लगभग 600 KPa है। ये रोलर 250-300 मिमी की ढीली मोटाई के साथ मिट्टी की परतों को संकुचित कर सकते हैं। ये रोलर्स संघनन और सामंजस्य-कम मिट्टी दोनों के संघनन के लिए उपयुक्त हैं।
(v) वाइब्रेटरी रोलर्स:
कंपन रोलर्स एक कंपन तंत्र के अतिरिक्त के साथ चिकनी व्हील रोलर्स के समान हैं। ये रोलर्स दबाव, सानना और कंपन द्वारा मिट्टी को संकुचित करते हैं। ये रेतीले और बजरी वाली मिट्टी के लिए उपयुक्त हैं। इन रोलर्स के सबसे भारी मिट्टी की मोटाई 1 मीटर तक ढीली हो सकती है।
Rammers:
Rammers का उपयोग रिश्तेदार छोटे क्षेत्रों में मिट्टी जमा करने के लिए किया जाता है और जहां रोलर्स का संचालन नहीं किया जा सकता है जैसे कॉम्पैक्टिंग ट्रेंच ढलान आदि।
क्षेत्र संघनन में उपयोग किए जाने वाले रोम दो प्रकार के होते हैं:
(i) हाथ से संचालित रैमर
(ii) यांत्रिक व्याकरण।
हाथ से संचालित रैमर का उपयोग छोटे क्षेत्रों की मिट्टी को जमा करने के लिए किया जाता है। इसमें एक लोहे का ब्लॉक होता है। लगभग 3 से 4 किलो वजन, लकड़ी के हैंडल से जुड़ा होता है। धू-धू कर मिट्टी को उखाड़ दिया जाता है और रम्मर को गिरा दिया जाता है। सभी प्रकार की मिट्टी के लिए यांत्रिक रम्मर का उपयोग किया जा सकता है, लेकिन यह लागत प्रभावी नहीं है। यह मिट्टी को जमा करने के लिए उपयुक्त है जहां संघनन के अन्य तरीकों का उपयोग नहीं किया जा सकता है। यह हाथ से संचालित रैमर से बहुत अधिक भारी होता है, जिसका वजन 30 से 150 किलोग्राम के बीच होता है। मैकेनिकल रैमर आंतरिक दहन प्रकार या वायवीय प्रकार हो सकता है।
वाइब्रेटर:
रेतीली और बजरी वाली मिट्टी को समेटने के लिए वाइब्रेटर का उपयोग किया जाता है। कंपन कंपन संघनन उपकरण के उपयोग से मिट्टी कॉम्पैक्ट होती है, मिट्टी में मजबूत कंपन उत्पन्न करने के लिए सनकी भार या किसी अन्य उपकरण का उपयोग करता है। वाइब्रेटर द्वारा निर्मित कंपन में आमतौर पर प्रति मिनट 1000-3500 चक्रों की आवृत्ति होती है। यदि एक हिलाने वाली इकाई को रोलर पर रखा जाता है, तो उसे कंपन रोलर कहा जाता है। मार्केट में प्लेट टाइप वाइब्रेटर भी उपलब्ध हैं।
संघनन उपकरण की पसंद:
संघनन उपकरण और विधियों का उचित चयन अनुसरण पर निर्भर करता है:
(i) मिट्टी का प्रकार
(ii) परियोजना का आकार
(iii) संघनन आवश्यकताओं
(iv) आवश्यक उत्पादन दर
(v) मिट्टी की नमी
सभी स्थितियों के लिए कोई एकल उपकरण सबसे अच्छा विकल्प नहीं है।
तालिका 8.2 विभिन्न प्रकार की मिट्टी के लिए संघनन उपकरण की उपयुक्तता को इंगित करता है।
संघनन नियंत्रण:
क्षेत्र में संघनन के उचित नियंत्रण के लिए, शुष्क घनत्व और संकुचित मिट्टी की जल सामग्री की बार-बार जांच करना आवश्यक है।
इस प्रकार संघनन नियंत्रण में निम्नलिखित संचालन शामिल हैं:
(i) क्षेत्र शुष्क घनत्व का निर्धारण
(ii) नमी की मात्रा का निर्धारण।
मृदा के क्षेत्र शुष्क घनत्व का निर्धारण:
मिट्टी के शुष्क घनत्व को पहले मिट्टी के इन-सीटू घनत्व को निर्धारित करके और फिर समीकरण का उपयोग करके सूखे घनत्व की गणना करके निर्धारित किया जाता है।
यद = य / 1 + मी
जहाँ Y d = मिट्टी का सूखा घनत्व
g = बल्क घनत्व या इंसेटिव घनत्व
m = नमी या पानी की मात्रा।
इन-सीटू घनत्व निम्नलिखित विधियों द्वारा निर्धारित किया जाता है:
(i) रेत प्रतिस्थापन विधि
(ii) कोर कटर विधि।
रेत प्रतिस्थापन विधि :
रेत प्रतिस्थापन विधि मोटे और बारीक दाने वाली मिट्टी दोनों के लिए उपयुक्त है।
उपकरण शामिल हैं:
(i) रेत डालने वाला सिलेंडर
(ii) सिलेंडर को कैलिब्रेट करना
(iii) केंद्रीय रूप से स्थित छेद वाली धातु की ट्रे
(iv) मिट्टी निकालने के लिए डिब्बर और कुल्हाड़ी उठाओ।
चित्रा 8.10 रेत प्रतिस्थापन परीक्षण उपकरण दिखाता है।
प्रक्रिया दो चरणों में पूरी होती है:
(a) सिलेंडर का कैलिब्रेशन
(b) क्षेत्र घनत्व का मापन
(ए) सिलेंडर का अंशांकन:
इस परीक्षण के लिए उपयोग किए जाने वाले रेत के थोक घनत्व को निर्धारित करने के लिए सिलेंडर का कैलिब्रेशन किया जाता है।
निम्नलिखित चरणों में सिलेंडर का अंशांकन पूरा हो गया है:
I. साफ, नि: शुल्क प्रवाह रेत के साथ डालना सिलेंडर भरें, 600 माइक्रोन पास करना और 300 माइक्रोन छलनी पर बनाए रखा, ऊपर से लगभग 1 सेमी नीचे। रेत के साथ सिलेंडर डालना वजन। इसे w 1 होने दो।
द्वितीय। कैलिब्रेटिंग सिलेंडर पर केन्द्रापसारक सिलेंडर रखें और शटर खोलें। रेत बहने लगेगी और पहले कैलिब्रेटिंग सिलेंडर को भरेगी और फिर शंकु को।
तृतीय। मिट्टी बहने लगेगी और शंकु को भर देगी। जब रेत का नीचे की ओर आवागमन न हो तो शटर को बंद कर दें। डालना सिलेंडर का वजन। इसे W 2 होने दें।
चतुर्थ। क्षेत्र घनत्व माप के लिए समान स्तर तक सिलेंडर डालना फिर से भरना।
रेत के घनत्व की गणना निम्नानुसार की जा सकती है:
शंकु में रेत का वजन,
डब्ल्यू सी = - डब्ल्यू 1 - डब्ल्यू 3
अंशांकन सिलेंडर में रेत का वजन + शंकु = डब्ल्यू 1 - डब्ल्यू 2
अंशांकन सिलेंडर में रेत का वजन = डब्ल्यू 1 - डब्ल्यू 2 - डब्ल्यू सी
सिलेंडर सिलेंडर की मात्रा = =
रेत का घनत्व, Y s = W 1 -W 2 -W c / V
(बी) क्षेत्र घनत्व का मापन:
I. जमीन को खुरचनी की मदद से साफ और समतल करें और धातु की ट्रे को छेद वाली जगह पर रखें।
द्वितीय। एक परीक्षण छेद खोदें जिसका व्यास ट्रे के छेद के व्यास के बराबर है और गहराई कैलिब्रेटिंग सिलेंडर की ऊंचाई के लगभग बराबर है। खुदाई की गई मिट्टी इकट्ठा करें और उसका वजन करें। इसे W होने दो।
तृतीय। धातु की ट्रे को हटा दें और छेद पर केंद्रीय सिलेंडर डालना। रेत छेद और शंकु को भर देगी।
चतुर्थ। जब रेत नीचे की ओर न हो और उसे तौलना हो तो शटर को बंद कर दें। इसे W 4 होने दें।
मिट्टी की घनत्व की गणना निम्नानुसार की जाती है:
छेद में रेत का वजन + शंकु = डब्ल्यू 1 / डब्ल्यू 4
छेद में रेत का वजन = डब्ल्यू 1 - डब्ल्यू 4 - डब्ल्यू सी
छेद में रेत की मात्रा = डब्ल्यू 1 - डब्ल्यू 4 - डब्ल्यू सी / वाई एस
खुदाई की गई मिट्टी की मात्रा (V s ) = छेद में रेत की मात्रा = W 1 - W 4 - W c / Y s
मिट्टी का थोक घनत्व, जी = डब्ल्यू / वी एस
जहां w खुदाई वाली मिट्टी का भार है।
मिट्टी की नमी निर्धारित की जाती है और समीकरण का उपयोग करके मिट्टी की सूखी घनत्व की गणना की जाती है।
Yd = Y / / 1 + मी
जहां खुदाई की गई मिट्टी की नमी है।
यह विधि ठीक दाने वाली मिट्टी के लिए उपयुक्त है। चित्र 8.9 कोर कटर परीक्षण तंत्र को दर्शाता है।
उपकरण शामिल हैं:
(i) एक बेलनाकार कोर कटर (100 मिमी आंतरिक व्यास और 127.4 मिमी ऊंचाई)
(ii) स्टील डोली जिसका बाहरी व्यास कोर कटर की तुलना में अधिक है
(iii) राममेर
(iv) डिब्बर और खुरचनी।
प्रक्रिया:
1. मात्रा की गणना करने के लिए आंतरिक और आंतरिक कोर की ऊंचाई को मापें।
2. मुख्य कटर वजन के बिना। इसे w होने दो।
3. स्क्रैपर का उपयोग करके जमीन को साफ और समतल करें और कोर कटर को जमीन पर रखें।
4. डिब्बर द्वारा कटर के चारों ओर मिट्टी निकालें और आधार पर मिट्टी काट लें।
5. कटर को जमीन से हटा दें और अतिरिक्त मिट्टी को छाँट दिया जाए।
6. मिट्टी के साथ कटर वजन। इसे w 1 होने दो। मिट्टी नमूना निकालने वाले का उपयोग करके कटर से मिट्टी को हटा दिया जाता है।
बल्क घनत्व की गणना निम्नानुसार की जाती है:
कटर में मिट्टी का वजन = डब्ल्यू 1 - डब्ल्यू
मिट्टी का थोक घनत्व, γ = डब्ल्यू 1 - डब्ल्यू / वी
जहां V कटर का आयतन है।
7. मिट्टी की नमी सामग्री को तब निर्धारित किया जाता है और सूत्र के उपयोग से शुष्क घनत्व की गणना की जाती है
γ = γ / 1 + मी
जहां मिट्टी की नमी है।
प्रॉक्टर सुई विधि द्वारा पानी की मात्रा का मापन:
प्रॉक्टर सुई विधि खेत में बारीक दाने वाली मिट्टी की नमी के निर्धारण के लिए एक तीव्र विधि है। प्रॉक्टर सुई तंत्र आंकड़ा 8.12 में दिखाया गया है। उपकरण में विनिमेय बेलनाकार सुई बिंदु (0.25, 0.50, 1.0, 1.5, 2 सेमी 2 ) का एक सेट होता है। मिट्टी के प्रकार के आधार पर सुई अंक चुने जाते हैं। सुई बिंदु को सुई के शंक के साथ लगाया जाता है जो बदले में एक स्प्रिंग लोडेड प्लंजर से जुड़ा होता है।
प्रक्रिया:
प्रॉक्टर सुई परीक्षण दो भागों में पूरा होता है:
(i) प्रयोगशाला में एक अंशांकन वक्र का प्लॉटिंग
(ii) खेत में मिट्टी के प्रवेश प्रतिरोध का निर्धारण करना।
अंशांकन वक्र की प्लॉटिंग:
1. प्रयोगशाला में मानक प्रॉक्टर मोल्ड में दी गई नमी पर कॉम्पैक्ट मिट्टी
2. 75.5 मिमी से कम गहराई तक 12.5 मिमी प्रति सेकंड की दर से कॉम्पैक्ट मिट्टी में एक उपयुक्त प्रॉक्टर सुई को मजबूर करें।
3. कैलिब्रेटेड स्टेम से प्रवेश प्रतिरोध पढ़ें और सुई बिंदु के क्षेत्र को विभाजित करके प्रति इकाई क्षेत्र में प्रवेश प्रतिरोध की गणना करें।
4. प्रक्रिया को विभिन्न नमी सामग्री के साथ दोहराया जाता है।
5. प्रवेश प्रतिरोध और नमी सामग्री के बीच एक अंशांकन वक्र प्लॉट करें जैसा कि आंकड़ा 8.13 में दिखाया गया है।
खेत में मिट्टी के प्रवेश प्रतिरोध का निर्धारण:
1. क्षेत्र में नमी की मात्रा निर्धारित करने के लिए, गीली मिट्टी का एक नमूना मानक प्रॉक्टर में जमा होता है, जो कि कैलिब्रेशन के इलाज के लिए उपयोग की जाने वाली स्थिति के तहत होगा। मोल्ड में सुई को मजबूर करके पेनेट्रेशन प्रतिरोध को नोट किया जाता है।
2. मापा पैठ प्रतिरोध के अनुरूप कैलीफ्यूशन वक्र से नमी की मात्रा पढ़ें।
सावधानियां:
1. कैलिब्रेशन वक्र के लिए प्रयोगशाला में उपयोग की जाने वाली मिट्टी क्षेत्र के समान होनी चाहिए। यदि मिट्टी अलग है, तो नए कर्व तैयार करने होंगे।
2. मिट्टी में छोटे पत्थरों या बजरी की उपस्थिति, प्रॉक्टर की सुई पर रीडिंग को कम विश्वसनीय बनाती है।
संघनन आवश्यकताएँ:
क्षेत्र में प्राप्त संघनन की डिग्री रिश्तेदार संघनन के संदर्भ में व्यक्त की जाती है, सी आर :
C R = Y d / (Y d ) अधिकतम x 100%
जहां Yd = शुष्क घनत्व क्षेत्र में हासिल किया
(Yd) अधिकतम = लैब्रोटरी अधिकतम शुष्क घनत्व
लैब्रोटरी अधिकतम सूखा घनत्व मानक प्रॉक्टर परीक्षण से प्राप्त किया जाता है। अधिकांश पृथ्वी कार्य विनिर्देशों को सापेक्ष संघनन के संदर्भ में लिखा जाता है। ठेकेदार को सी आर का कम से कम एक निश्चित मूल्य प्राप्त करना आवश्यक है। उदाहरण के लिए, यदि एक निश्चित मिट्टी में (Yd) अधिकतम = 1.9 gm / cc और परियोजना विनिर्देश के लिए C R > 80% की आवश्यकता है, तो ठेकेदार को Yd> 1 -52 gm / cc तक मिट्टी को कॉम्पैक्ट करना होगा। C का न्यूनतम स्वीकार्य मूल्य, एक परियोजना विनिर्देश में उल्लिखित लागत और गुणवत्ता के बीच एक समझौता है।
तालिका 8.3 संघनन की विशिष्ट आवश्यकता का प्रतिनिधित्व करती है:
IRC द्वारा निर्दिष्ट विशिष्ट संघनन आवश्यकताओं को तालिका 8.4 में दिया गया है
मिट्टी परतों में संकुचित होती है, ढीली मोटाई 250 मिमी से अधिक नहीं होती है। भेड़-फुट रोलर्स लगभग 200 मिमी की ढीली मोटाई के साथ लिफ्टों को कॉम्पैक्ट कर सकते हैं। संघनन के समय वाष्पीकरण के नुकसान के लिए भत्ता सड़क कार्यों के लिए प्रत्येक परत की जल सामग्री के लिए 1% ऊपर और 2% ओएमसी से नीचे की सीमा में बनाया जाना चाहिए।
मोटाई नियंत्रण:
कॉम्पैक्ट किए गए मोटाई या लिफ्ट की मोटाई का नियंत्रण भरता के संघनन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। एक संकुचित परत की शुष्क घनत्व गहराई के साथ घट जाती है क्योंकि कॉम्पैक्ट परत की मोटाई बढ़ जाती है। इसलिए मिट्टी को पतली परत में जमाया जाता है और अगली परत को रखने से पहले प्रत्येक परत को संकुचित किया जाता है। यदि परत पतली है, तो छोटे कॉम्पैक्ट प्रयास के साथ, छिद्रित हवा को मिट्टी के छिद्रों से बाहर निकाला जा सकता है।
यदि लिफ्ट की मोटाई को नियंत्रित नहीं किया जाता है, तो कॉम्पैक्ट परतों के बीच इंटरफ़ेस के पास फंसी हुई परत की संभावना है जैसा कि आंकड़ा 8.14 में दिखाया गया है। बांधों के लिए, लिफ्ट की मोटाई 220 मिमी तक सीमित है जहां भारी वायवीय रोलर्स का उपयोग किया जाता है। तटबंध के लिए, लिफ्ट की मोटाई 150 मिमी तक सीमित है। मोटे दाने वाली मिट्टी के लिए लिफ्ट की मोटाई 300 मिमी तक सीमित है।
एक अनुमानित प्रक्रिया, डी 'अपोलोनिया एट अल, 1969 द्वारा सुझाई गई, लिफ्ट की मोटाई निर्धारित करने के लिए निम्नानुसार है:
(i) प्रति परत दर्रे की संख्या पहले तय की जाती है।
(ii) सापेक्ष घनत्व बनाम गहराई वक्र प्राप्त करते हैं, जैसा कि आंकड़ा 8.15 (ए) में दिखाया गया है, निश्चित संख्या पास के लिए। फिर वक्र से वह गहराई ज्ञात करें जिस पर अधिकतम संघनन प्राप्त किया जाता है अर्थात, d अधिकतम निर्धारित किया जाता है।
(iii) वास्तविक प्लेसमेंट लिफ्ट की मोटाई 'd ’काफी छोटी होनी चाहिए ताकि लिफ्टों के बीच इंटरफेस के पास एक ढीली परत न फंसे। D मैक्स की तुलना में बहुत अधिक नहीं d को चुनकर इस समस्या से बचा जा सकता है। चित्र 8.15 (बी) प्लेसमेंट लिफ्ट मोटाई डी के लिए डी अधिकतम के बराबर सापेक्ष घनत्व बनाम गहराई वक्र दिखाता है।
(iv) यदि प्लेसमेंट की मोटाई बढ़ती है, तो d अधिकतम d से काफी कम होता है, तो बहुत अधिक कॉम्पैक्ट प्रयास व्यर्थ जाता है।
तटबंध पर्यवेक्षक की नौकरी:
पर्यवेक्षक का काम क्षेत्र में निर्माण कार्य की निगरानी करना और निर्माण कार्य के लिए आवश्यक मैनपावर और उपकरणों को जुटाना है। एक अच्छे पर्यवेक्षक के पास निर्माण के दौरान उत्पन्न किसी भी समस्या को हल करने की तकनीक और आत्मविश्वास होना चाहिए और किसी भी मामले में निर्माण कार्य को रोकने की अनुमति नहीं देनी चाहिए।
एक तटबंध पर्यवेक्षक का काम नीचे सूचीबद्ध है:
(i) विभिन्न प्रकार की मिट्टी और इसके इंजीनियरिंग गुणों का ज्ञान होना।
(ii) उपयुक्त संघनन संयंत्र या उपकरण का चयन करने के लिए।
(iii) मिट्टी की परतों में पानी की मात्रा को नियंत्रित करने के लिए।
(iv) उचित संघनन प्राप्त करने के लिए लिफ्ट की मोटाई को नियंत्रित करना।
(v) संघनन से बचने के लिए। संघनन के कारण कभी-कभी मिट्टी और रोलर पैर के संपर्क से सटे हुए कतरनी विफलता सतह के रूप में कटा हुआ पक्ष होता है। यह समस्या मुख्य रूप से भेड़ के पैर के रोलर में देखी जाती है।
(vi) समुचित अभिज्ञानों का ज्ञान होना।
(vii) इष्टतम नमी नियंत्रण का गहन ज्ञान होना।
