Zemin Sıkıştırma Makineleri- Silindirler-Kompaktörler-Kompaksiyon Makineleri

Zemin Sıkıştırma Makineleri – Kompaksiyon Makineleri, kullanılan ekipmanlara göre üçe ayrılır;

1. Statik silindirler,
2. Dinamik silindirler,
3. Tokmaklar.

1. Statik Silindirler

Zemin Sıkıştırma Makinelerinden Statik silindirler kendi içerisinde;

1. Demir / çelik bandajlı silindirler,
2. Keçi ayak silindirler,
3. Küt ayak silindirler,
4. Lastik tekerlekli silindirler
5. Kafesli (grid) silindirler olmak üzere beşe ayrılırlar.

1.1 Demir / çelik bandajlı silindirler

Demir / çelik bandajlı silindirler, yüzeysel kompaksiyon yapabilmek için zemini yukardan aşağıya doğru sıkıştıran demir / çelik silindirler;

• tek bandajlı /akslı / tamburlu,
• çift bandajlı / akslı / tamburlu (tandem)
• üç bandajlı / akslı / tamburlu (tridem) olmak üzere 3 çeşittir.

Demir / çelik bandajlı silindirlerin çeşitli etkileri ve kullanılım yerleri mevcuttur. Durağan kütlesi sayesinde, daneler arası sürtünmesi büyük, rölatif kayma hızı küçük olan kırma taş malzemelerinin sıkıştırılmasında etkilidir. Pürüzsüz ve kompakt bir yüzey elde edilir. Diğer yöntemlerle yapılan sıkıştırmalara ek olarak pürüzsüz satıh elde etmek, buruşuklukları gidermek için ütü gibi kullanılabilirler. Her tür asfalt kaplamalarının sıkıştırılmasında uygulanabilmektedir. Kayma hızı küçük olan kırma taş malzemelerde, granüler malzemelerde, kum – çakıl – kil karışımlarında ve kaya dolgularında çok iyi sonuçlar verirler.

1.2 Keçi ayaklı silindirler

Keçi ayaklı silindirler, silindir yüzeyi, değme yüzeyine yüksek basınç aktaran, ucu dairesel çıkıntılardan oluşan ayak formundadır. Statik çizgisel kuvvet uygulamadan ayaklar (çıkıntılar) yardımı ile zemine kompaksiyon işlemini uygularlar.

Ayaklar yuvarlak, ince çaplı ve uzun yapıdadır. İnce daneli ve özellikle killi zeminlerde tercih edilir. Kuru killi zeminlerde en etkilidirler.

Granüler zeminlerde, kompaksiyon işlemi sırasında ayakların altına gelen granüler daneler kayacağı ve ayrışma (segregasyon)’ya neden olacağı için keçi ayaklı silindirlerin kullanılması uygun değildir.

1.3 Küt ayaklı silindirler

Küt ayaklı silindirler, keçi ayaklı silindirlere göre daha kısa, daha geniş ve dikdörtgen yapılı çıkıntılara (ayaklara) sahiptir. Keçi ayak gibi kohezyonsuz zeminlerde kullanılır ve nasıl ki keçi ayak silindirler killi zeminlerde daha etkili iseler, küt ayaklı silindirler de siltli ve ıslak zeminlerde çok daha etkilidir. Küt ayaklı silindirler, bahsedilen özellikler dışında keçi ayaklı silindirlerle aynıdır.

1.4 Lastik tekerlekli (pnömatik) silindirler

Lastik tekerlekli (pnömatik) silindirler, birbirine yakın ve çok sayıda lastik tekerleği bulunan, kendinden yürür veya daha çok eski tiplerde bulunan çekilerek yürüyen modelleri olan bir kompaksiyon ekipmanıdır. Elle ayarlanabilen tipleri olduğu gibi, yürürken kendi kendine otomatik olarak ayarlanan türleri de mevcuttur. İnce ve kaba daneli zeminlerde kullanılabilir ve killi, killi-kum, kohezyonu az daneli zeminlerde iyi bir sıkışma elde edilebilmektedir. Granüler temel ve alt temel tabakalarının sıkıştırılmasında efektif bir şekilde uygulanmaktadır. Kalın tabakaların sıkıştırılmasında diğerlerine göre daha etkindirler. Dansitenin artırılması için, lastik basıncının artması, lastik ağırlığının artmasından daha tesirlidir. Tekerlek basıncı sabitken tekerlek yüzeyini artırmak, kompaksiyon genişliği ve miktarını artırır. Lastik dokunma yüzeyi ve dokunma basıncı, lastik ağırlığı ve teker basıncına bağlıdır. Lastik ağırlığı ve teker basıncı artarsa kompaksiyon artar.

1.5 Kafesli (ızgara) silindirler

Kafesli (ızgara) silindirler, bir çekici tarafından çekilmek üzere ağır çelik ızgaralardan yapılmış silindir veya silindirlerden oluşmaktadır. Genelde bir silindirin ağırlığı ortalama 5500 kg olur ve 11000 kg değerlerine ölü yük ilave edilerek ulaşılabilir.
Kafesli silindirler, ıslak kil ve alüvyonlu zeminler dahil her türlü zemin için uygulanabilmektedir. Ayrıca en iyi kompaksiyon uyguladığı zeminler kaya bloklu zeminler, çakıllar ve kumlardır. Çekilme esnasında yüksek çekme hızlarına çıkılırsa zemin malzemesinde ezilme ve eğrilmelere yol açabilir.

2. Dinamik silindirler

Dinamik silindirler, statik silindirlerden farklı olarak hem statik yükler hem de dinamik kuvvetler etkisi ile altında bulunan zemin malzemesini sıkıştırmaktadır.

Kompaksiyon Makinelerinden dinamik silindirler;

1. Vibrasyonlu silindirler,
2. Plakalı vibratörler,
3. Dahili vibratörler,
4. Elle çekilir vibrasyonlu silindirler olmak üzere dörte ayrılır.

2.1 Vibrasyonlu silindirler

Vibrasyonlu silindirler, pnömatik silindirlerin dışındaki tüm silindirlere vibrasyon (titreşim) tesiri edindirilerek tüm sıkıştırma işlerinde efektif şekilde uygulanabilir. Titreşimli silindirlerin ortaya çıkardığı titreşimler zeminin partiküllerine iletilerek, onların yoğunluğunu artırıcı yönde etki yapar. Bu etkiyi statik silindirlerle yakalamak için daha ağır statik yüklü silindirler gereklidir. Ayrıca zemin daneleri arasındaki sürtünme kuvveti azalmakta ve daha büyük derinliklerde zemin daneleri daha sıkı bir şekilde tekrar oturacaktır.

Vibrasyonlu silindirler nicelik olarak az kohezyonlu zemin bulunduran granüler zeminlerde, özellikle kumlu zeminlerde daha etkilidirler. Fakat sade ince daneli veya sade kaba daneli zeminler için elverişsiz, hatta ince daneli zeminlerde iç stabiliteyi bozarak kötü etki yapmaktadırlar.

2.2 Plakalı vibratörler (kompaktörler)

Plakalı vibratörler (kompaktörler), eksantrik ağırlık dikdörtgen formunda bir levha üzerine oturtulur. Merkezkaç kuvveti bütün ağırlıktan daha fazla tasarlandığı için merkezkaç kuvvetin yukarı yönelmesi ile zemin malzemesi üzerinden bir miktar yukarı yönelen metal levha plakalı vibratöre küçük bir sıçrama hareketi yaptırarak zemini sıkıştırır. Plakalı vibratörler gradasyonu uygun granüler zeminler için efektiftir ve yüksek frekanslı türleri az miktarda ince daneli zemin malzemesi içeren zeminlere de kompaksiyon uygulanabilir. Plakalı kompaktörler hem kaba daneli dolgular, orta genişlikteki kanallarda, boru civarları, zemin ve kaldırım gibi toprak hem de yama ve küçük deliklerin kapatılmasında asfalt kompaksiyon uygulamalarında kullanılabilir.

2.3 Dahili vibratörler

Dahili vibratörler, elle veya vinç yardımıyla zemin malzemesi içerisine sarkıtılarak kompaksiyon işlemi gerçekleştirilir. Esas itibariyle derine inme özelliği açısından kulanılır. Maliyeti yüksek bir sıkıştırma işlemidir ve genelde yeterli ölçüde sıkıştırılamamış, derinde kalan tabakalara bölgesel müdahalelerde, iri taş parçası bulunduran malzeme, toprak baraj oluşumlarında kullanılan bir yöntemdir. Elle veya vinç yardımıyla zemin malzemesi içerisine sarkıtılarak kompaksiyon işlemi gerçekleştirilir.

2.4 Elle çekilir vibrasyonlu silindirler

Elle çekilir vibrasyonlu silindirler, tek tamburlu tür daha taşınabilirdir ve çok küçük tamir işlerinde daha çok tercih edilir. Dolgu, granüler, kohesiv ve karışık toprak yapıları 30 cm katman kalınlığı kadar ya da kanal dolgusu, zemin ve kaldırım projelerinde ise daha kalın katmanlar için kullanılır. Yol onarım, ek yama, park alanları asfalt uygulamaları gibi yerlerde su püskürtmeli elle çekilir silindirlerin kullanması iyi sonuçlar verir.

3. Tokmaklar

Tokmaklar, tokmaklar dinamik kuvvetlerle yüzeysel sıkıştırma yapabilen araçlardır.  Tokmaklar;

1. Sıçrayan tokmaklar
2. Kren tokmakları olmak üzere ikiye ayrılır.

Ayrıca teknolojik gelişmelere ve farklı proje ihtiyaçlarına paralel olarak geliştirilen alternatif yöntemler de mevcuttur.

3.1 Sıçrayan tokmaklar

Sıçrayan tokmaklar, zemin sıkıştırmasında kullanılan tokmaklar zemin malzemesine doyurucu bir kuru birim hacim ağırlığına kadar kompaksiyon uygulayabilen araçlardır. Az miktarda ince daneli zemine sahip granüler zemin malzemeleri ve kaba daneli zeminlerde tercih edilir. İnce daneli zemin malzemeleri için kullanışlı değildir. Yapı geri dolgularında, kanal dolgularında ve yüksekliği az dolgu zeminlerinin kompaksiyonu için uygundur.

3.2 Kren tokmaklar

Kren tokmaklar, ağırlıkları 1,5 ton ila 4 ton arasında değişmektedir. 1 ve 2 m yükseklikten düşüş yapabilen tokmak düşüş hızı 6 – 20 düşüş/dk ve vinç tokmakların taban alanı 0,5 – 2 m²’dir. Sıçrayan tokmak gibi az miktarda ince daneli malzemeye sahip granüler malzemelerde ve kaba daneli zeminlerde tercih edilir, ince daneli zemin malzemeleri için kullanışlı değildir. Fakat tabaka kalınlıkları daha fazla olarak 50 – 250 cm mertebelerinde farklılıklar gösterir. Uygulamada, vinç yardımıyla tokmak belirli bir yüksekliğe kaldırılıp daha sonra düşürülür.

Alternatif yöntemler, teknolojinin gelişmesi ile yüzeysel sıkıştırma işlemi için farklı alternatifler geliştirilmiştir. Bu alternatif yöntemlerin dışında da inşai ihtiyaçlara ve teknolojinin ilerlemesine bağlı olarak daha birçok farklı yöntem geliştirilebilir. Örnek olarak, AMIR (HIPAC) silindirleri, Demir / çelik bandajlı silindirlere alternatif olarak ortaya çıkmıştır. Çok ağır yük gerektiren durumlarda zeminde çatlak oluşmasını önlemek amaçlı geliştirilmiştir. Sıkıştırıcı finişer tablası ise pnömatik silindirlerin en az düzeyde lastik izi bırakması ve demir / çelik bandajlı silindirlerin önünde sıcak karışımın yağlanmaması için, arkasındaki sıkıştırmanın %90 mertebesinde elde edilmesi için geliştirilmiştir.

Kaynak: Mustafa ATICI-JET GROUTİNG, ENJEKSİYON VE TAŞ KOLON UYGULAMALARININ TAŞIMA GÜCÜ VE OTURMA DAVRANIŞLARININ SAYISAL YÖNTEMLERLE KARŞILAŞTIRILMASI