कॉनक्रीट की कीलें मूल रूप से कठोर इस्पात के फास्टनर होते हैं जिनका उपयोग कठोर सामग्री जैसे ठोस कॉनक्रीट की दीवारों और ईंटों में ठोंकने के लिए किया जाता है। इन्हें विशिष्ट बनाने वाली विशेषता मोटा, टेपर बॉडी है जिस पर किनारों के साथ उभरी हुई रिज या थ्रेड होती है। ये विशेषताएं जब किसी भंगुर सामग्री में हथौड़े से ठोंका जाता है तो अतिरिक्त घर्षण पैदा करती हैं। इन कीलों के सिर नुकीले बिंदु नहीं होते बल्कि छोटे-छोटे छेनी की तरह होते हैं। यह डिज़ाइन सामग्री के एग्रीगेट को तोड़ने में मदद करती है बजाय इसके कि वह बस उछल जाए। इसके अलावा, शैंक की मोटाई सामान्य कीलों की तुलना में लगभग 15 से 20 प्रतिशत अधिक होती है। यह अतिरिक्त मोटाई इस बात की गारंटी करती है कि वे हथौड़े से पीटने पर आसानी से नहीं मुड़ेंगे, जो कठोर सतहों के साथ काम करने के लिए बहुत महत्वपूर्ण है।
लकड़ी के काम के लिए बनाई गई सामान्य लोहे की कीलें अलग तरीके से काम करती हैं क्योंकि उनके नुकीले सिरे होते हैं जो लकड़ी के तंतुओं को आसानी से काट देते हैं। कॉन्क्रीट की कीलें पूरी तरह से अलग दृष्टिकोण अपनाती हैं, जिनके सिरे कुंद होते हैं ताकि कठोर सतहों जैसे कॉन्क्रीट में ठोंकने पर वे नुकसान न पहुंचाएं। ये विशेष कीलें उच्च कार्बन इस्पात से बनी होती हैं जिन्हें उच्च तापमान पर इलाज करके कठोरता प्रदान की गई है, जिससे उनके रॉकवेल कठोरता स्तर C45 और C55 के बीच पहुंच जाते हैं। इससे वे सामान्य कम कार्बन या जस्ता युक्त इस्पात से बनी अधिकांश सामान्य कीलों की तुलना में काफी मजबूत होती हैं। इस बढ़ी हुई कठोरता के कारण कॉन्क्रीट की कीलें पत्थर की दीवारों में लगभग ढाई गुना अधिक पकड़ बनाती हैं, लेकिन इसका एक नुकसान भी है कि वे स्थापना के दौरान अधिक लचीली नहीं रहती हैं। इसलिए जब एक बार वे स्थापित हो जाती हैं, तो वे अच्छी तरह से ठीक रहती हैं, लेकिन यदि स्थापना के दौरान कुछ गलत हो जाए, तो वे आसानी से मुड़ नहीं पातीं।
कॉन्क्रीट के नाखूनों की उत्कृष्ट शक्ति 0.6%–1.0% कार्बन युक्त उच्च-कार्बन इस्पात मिश्र धातुओं से आती है, जो 1,200–1,500 MPa की तन्य शक्ति प्रदान करती हैं। यह संरचना नाखून को संरचनात्मक अखंडता बनाए रखने में सक्षम बनाती है जब उसे घिसने वाले कॉन्क्रीट में डाला जाता है, नरम लोहे के नाखूनों की तुलना में विरूपण का प्रतिरोध करते हुए जो स्थापना के दौरान सामान्य रूप से प्रभावित होते हैं।
आकार देने के बाद, कॉन्क्रीट के नाखूनों को तेल में ठंडा करने और सुधारने से 55–60 HRC की सतह कठोरता प्राप्त होती है। यह प्रक्रिया एक दोहरी-सतह संरचना बनाती है: प्रवेश के लिए अति-कठोर बाहरी भाग और प्रभाव को सोखने के लिए एक मजबूत कोर, जो सघन समाहित या स्टील की छड़ के संपर्क में आने पर टूटने के जोखिम को कम करता है।
कठोर वातावरण में सेवा जीवन बढ़ाने के लिए, कई कंक्रीट की कीलों पर हॉट-डिप जस्ता या एपॉक्सी कोटिंग होती है। 2023 स्थायी निर्माण रिपोर्ट के अनुसार, कोस्टल इंस्टॉलेशन में जस्ता लेपन कोटिंग स्थायित्व को पांच गुना तक बढ़ा सकती है। ये कोटिंग ड्राइविंग घर्षण को भी कम करती हैं, जिससे आवश्यक हथौड़ा बल में 18â€"22% की कमी आती है।
भंगुर विफलता से बचने के लिए, निर्माता मिश्र धातु में 0.3%â€"0.6% मैंगनीज़ जोड़ते हैं, जो कि लचीलेपन को बढ़ाता है बिना कठोरता को खोए। यह सावधानीपूर्वक संतुलन सुनिश्चित करता है कि कीलें स्थापना के दौरान मुड़ने का प्रतिरोध करें और कंक्रीट में कठिन समावेशन के सामने आने पर आपात स्थिति के टूटने से बचें।
कंक्रीट की कीलों के डिज़ाइन का तरीका इस बात में अहम भूमिका निभाता है कि वे कितनी मज़बूती से पकड़ रखती हैं। उदाहरण के लिए, फ़्लूटेड शैंक (fluted shanks) की बात करें तो इन पर लंबी खांचें होती हैं जो उन्हें कंक्रीट में जाने के दौरान घर्षण को कम करने में मदद करती हैं। इसके अलावा, ये खांचे कील के चारों ओर की सामग्री को हटाकर एक बेहद सघन फिट बैठाते हैं। इसके अलावा, थ्रेडेड शैंक (threaded shanks) में सर्पिलाकार उभरी हुई रिज़ होती हैं जो कंक्रीट के सूक्ष्म छिद्रों में अच्छी तरह से धंस जाती हैं और भार को सतह पर बेहतर तरीके से फैलाती हैं। कुछ निर्माता तो ऐसे सर्पिल शैंक भी बनाते हैं जो दोनों दृष्टिकोणों को एक साथ जोड़ते हैं। जब इन्हें डाला जाता है, तो ये थोड़ा घूमते हैं, जिससे कंक्रीट की दीवार के संपर्क में आने वाले सतह क्षेत्र में वृद्धि होती है। नियंत्रित परिस्थितियों में किए गए परीक्षणों के अनुसार, सामान्य सख्त कंक्रीट में फ़्लूटेड कीलें सादे सुचारु शैंक वाली कीलों की तुलना में लगभग 15 प्रतिशत अधिक मज़बूती से पकड़ रखती हैं। वास्तविक निर्माण परियोजनाओं में यह अंतर काफ़ी मायने रखता है, जहां विश्वसनीयता का बहुत महत्व होता है।
| विशेषता | थ्रेडेड शैंक | पसलीदार शैंक्स |
|---|---|---|
| इंस्टॉलेशन गति | धीमा (सटीक संरेखण की आवश्यकता होती है) | तेज (स्व-केंद्रित डिज़ाइन) |
| अधिकतम भार | 1,200â€"1,500 psi | 900â€"1,100 psi |
| कंक्रीट घनत्व | >4,000 psi मिश्रणों के लिए आदर्श | 2,500â€"4,000 psi के लिए सबसे अच्छा |
| उपकरण सामंजस्यता | रोटरी हथौड़ा ड्रिल की आवश्यकता होती है | मानक नेल बंदूकों के साथ काम करता है |
थ्रेडेड शैंक्स अल्ट्रा-हाई-स्ट्रेंथ कंक्रीट में 23% अधिक खींचने के प्रतिरोध प्रदान करते हैं (पावर्स 2022), जबकि फ़्लूटेड संस्करण प्री-स्ट्रेस्ड मैसनरी में स्प्लिटिंग जोखिम को 40% तक कम कर देते हैं, जिससे नाजुक स्थापनाओं के लिए उन्हें अधिक पसंद किया जाता है।
तीन प्रमुख ज्यामितीय कारक प्रदर्शन को प्रभावित करते हैं:
बाहरी अनुप्रयोगों में सेवा जीवन को अनुकूल ज्यामिति चयन द्वारा 12 वर्षों तक बढ़ाया जा सकता है, क्योंकि उग्र थ्रेडिंग तापीय प्रसार और संकुचन से उत्पन्न थकान का सामना करने में मदद करती है।
प्री-ड्रिलिंग पायलट होल्स - आमतौर पर नेल व्यास से 1/16" छोटे - नाजुक कंक्रीट में स्प्लिटिंग को कम करने के लिए महत्वपूर्ण है। यह कदम विशेष रूप से पुराने या उच्च शक्ति वाले कंक्रीट में, जहां अनड्रिल्ड इंस्टॉलेशन दरार के जोखिम को 40% तक बढ़ा देता है, नेल को अत्यधिक त्रिज्य तनाव उत्पन्न किए बिना चिकनी तरह से बैठने की अनुमति देता है। (कंस्ट्रक्शन मैटेरियल्स जर्नल 2023)
पाउडर-एक्चुएटेड टूल्स 400 फीट/सेकंड से अधिक की गति से नेल्स ड्राइव करते हैं और कठोर सुरक्षा उपायों की आवश्यकता होती है:
ये उपकरण मैनुअल विधियों की तुलना में 30% तेज इंस्टॉलेशन की अनुमति देते हैं, लेकिन अनुचित उपयोग नौकरी स्थल की चोटों का एक प्रमुख कारण बना हुआ है।
काम के लिए अत्यधिक दबाव या गलत कीलों का चुनाव करना समय के साथ चीजों को कमजोर करने वाले छोटे दरारों का कारण बन सकता है। अधिकांश लोग इसे ध्यान में रखते हैं जब पुराने उपकरणों या उपकरणों के साथ काम करते हैं जो बस सही तरीके से मेल नहीं खाते। कुछ परीक्षणों से पता चलता है कि 4,000 PSI के रेटिंग वाले कंक्रीट के लिए रोटरी हथौड़ों के साथ 3.2 मिमी की कीलों का उपयोग करना सबसे अच्छा होता है। ये कीलें स्थापना के बाद अपने असली बल का लगभग 85% तक बनाए रखती हैं। जहां वजन का महत्व होता है, वहां संरचनात्मक कार्यों में उन कीलों को कई बार नहीं ठोंकना चाहिए। प्रत्येक प्रहार से तनाव बढ़ता है और अंततः सूक्ष्म दरारें बनती हैं जो समय के साथ जमा होकर समस्याओं का कारण बनती हैं।
कंक्रीट की कीलें निर्माण स्थलों के आसपास कई संरचनात्मक कार्यों में अपना स्थान पाती हैं। अक्सर देखा जाता है कि वे कंक्रीट के फाउंडेशन डालते समय फॉर्मवर्क को एक साथ रखने में, कंक्रीट के स्लैब पर दीवार प्लेटों को ठीक करने में, और यहां तक कि फर्श के अंडरलेमेंट्स को सुरक्षित रखने में मदद करती हैं। इन कीलों के अच्छा काम करने का क्या कारण है? उबड़-खाबड़ शैंक्स गीले कंक्रीट में काफी प्रभावी ढंग से धंस जाते हैं। यह विशेषता इन्हें इलेक्ट्रिकल बॉक्स या HVAC ब्रैकेट्स जैसी चीजों को माउंट करने के लिए उपयुक्त विकल्प बनाती है, जिन्हें मशीनरी से उत्पन्न कंपन के बावजूद भी स्थिर रहना होता है। प्लंबर्स भी पाइपों को समय के साथ ढीला हुए बिना जगह में रखने वाले धातु के स्ट्रैप्स को लगाने के लिए इन पर भरोसा करते हैं।
जब बात मैसनरी सतहों पर चीजों को संलग्न करने की होती है, तो कंक्रीट की कीलें वास्तव में प्लास्टिक एंकरों से कहीं बेहतर होती हैं। परीक्षणों में पता चला है कि ASTM A153-22 मानकों के अनुसार इनकी अपरूपण शक्ति लगभग 40% अधिक होती है, और यहाँ तक कि पेंचों के साथ अक्सर होने वाले धागों के खराब होने की चिंता भी नहीं होती। एक्सपैंशन एंकर अलग तरीके से काम करते हैं। वे दीवार के खिलाफ बाहर की ओर धकेलते हैं, जो समय के साथ चारों ओर के कंक्रीट को कमजोर बना सकता है। लेकिन जब कीलों को सही ढंग से सामग्री में ठोका जाता है, तो वे तनाव बिंदुओं के बजाय संपीड़न क्षेत्र बनाते हैं। यह कंक्रीट की संरचनात्मक अखंडता को बनाए रखने में मदद करता है। इसी कारण से कई ठेकेदार भूकंप प्रभावित क्षेत्रों में भवनों के पुनर्निर्माण के लिए इन कीलों को प्राथमिकता देते हैं, जहाँ संरचनाओं को विफल हुए बिना दोहराए गए तनाव चक्रों का सामना करने की आवश्यकता होती है।
नेशनल एसोसिएशन ऑफ होम बिल्डर्स की रिपोर्ट में कहा गया है कि लगभग 72 प्रतिशत ठेकेदारों ने अब तक की दीवारों पर काम करते समय गोंद से सीमेंट की कीलों में परिवर्तन कर दिया है क्योंकि ये कीलें स्थापना के तुरंत बाद ही संरचनात्मक सहायता प्रदान करती हैं। व्यावसायिक निर्माण कार्यों के लिए, सीमेंट की कीलें उन विशेष पाउडर गनों के साथ बहुत अच्छा काम करती हैं जो कठिन सतहों में फास्टनर्स डालती हैं, इसी कारण से वाहन पार्किंग गैरेज में स्टील फ्रेम को सीमेंट के स्तंभों से जोड़ने के लिए यह बहुत लोकप्रिय हैं। घर के सुधार प्रेमियों को भी ये कीलें बहुत पसंद हैं जब वे भूमिगत तल के नवीकरण में लगे होते हैं क्योंकि इसमें पहले अलग से एंकर लगाने की परेशानी की आवश्यकता नहीं होती। और यह भी जान लीजिए - अट्ठारह अलग-अलग राज्यों में भवन निर्माण के नियमों में हाल ही में संशोधन किया गया है जिसमें आग प्रतिरोधी संरचनाओं के लिए सीमेंट की कीलों को स्वीकृत फास्टनर के रूप में आधिकारिक रूप से मान्यता दी गई है, जो कुछ ही साल पहले तक ऐसा नहीं था।
कॉन्क्रीट की कीलें उच्च-कार्बन इस्पात से बनी होती हैं और विशेष रूप से कठोर सतहों जैसे कॉन्क्रीट में घुसने के लिए डिज़ाइन की गई हैं। वे मोटी होती हैं, उनके सिरों को कुंद बनाया जाता है, और बेहतर पकड़ के लिए उनमें लहरियापन या धागे होते हैं, जो सामान्य कीलों से भिन्न हैं, जिनका उपयोग आमतौर पर लकड़ी और नरम सामग्री के लिए किया जाता है।
प्री-ड्रिलिंग से सुनिश्चित होता है कि कॉन्क्रीट की कीलों को डालते समय भंगुर कॉन्क्रीट सतहों में दरारें या अत्यधिक तनाव न उत्पन्न हो। यह कदम पुरानी या उच्च-शक्ति वाली कॉन्क्रीट में दरारें रोकने के लिए महत्वपूर्ण है।
कॉन्क्रीट की कीलों का उपयोग अक्सर निर्माण में फॉर्मवर्क को पकड़ने, कॉन्क्रीट स्लैब में दीवार प्लेटों को सुरक्षित करने और फर्श के अंडरलेमेंट्स को संलग्न करने के लिए किया जाता है। उच्च कंपन और संरचनात्मक तनाव के खिलाफ मजबूत और स्थायी कनेक्शन की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों में इन्हें वरीयता दी जाती है।
कॉन्क्रीट कीलें आमतौर पर प्लास्टिक के एंकरों की तुलना में बेहतर अपरूपण शक्ति प्रदान करती हैं और पेंचों के समान खरोंचने का खतरा नहीं होता है। प्रसार एंकरों के विपरीत, वे कॉन्क्रीट में तनाव के बजाय संपीड़न उत्पन्न करते हैं, जिससे संरचनात्मक अखंडता बनी रहती है।
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