Способы уплотнения бетонной смеси ,виды вибраторов

Задача процесса уплотнения бетонной смеси состоит в предельной упаковке различных по форме и величине частиц, составляющих многокомпонентный конгломерат — бетонную смесь. Плотность бетона по сравнению с бетонной смесью при ее хорошем уплотнении возрастает с 2,2 до 2,4...2,5 т/м3.

Уплотняют бетонную смесь трамбованием, штыкованием и вибрированием.

Трамбовки — ручные или пневматические — применяют при укладке жестких смесей в бетонные и малоармирован-ные конструкции, когда нельзя применять вибраторы (например, опасаясь воздействия вибрации на работающее оборудование).

Для штыкования (проталкивания кусков щебня, зависающих между стержнями арматуры) при укладке и вибрировании смесей с осадкой конуса 4...8 см в густоармированных конструкциях используют шуровки из арматурной стали. Шуровки применяют также для уплотнения расслаивающихся при виброукладке пластичных смесей с осадкой конуса более 8 см.

Вибрирование — основной способ уплотнения бетонных смесей с осадкой конуса от 0 до 9 см. Суть процесса состоит в том, что при помощи вибраторов, устанавливаемых на поверхности или опущенных в укладываемый слой бетонной смеси на некоторую глубину, расположенные вблизи компоненты смеси вовлекаются в колебательные горизонтальные и вертикальные движения, развиваемые вибратором с определенной, присущей ему частотой и амплитудой колебания. Энергия вибрационных колебаний преодолевает силы внутреннего трения между частицами смеси. Жесткая и рыхлая бетонная смесь в зоне действия вибратора становится подвижной и стремится занять наименьший объем.

Вибрирование — непродолжительный процесс. Через 30... 100 с (в зависимости от условий вибрации) прекращается оседание бетонной смеси и на поверхности уплотняемого бетона появляются цементное молоко и пузырьки воздуха, что свидетельствует об окончании воздействия вибрации.

Дальнейшее вибрирование может привести к расслоению смеси вследствие опускания крупных частиц.

Вибрирование пластичных смесей с осадкой конуса более 9 см неэффективно, поскольку в данном случае силы трения из-за большой подвижности смеси невелики, и энергия колебаний растрачивается на расталкивание крупных составляющих, которые в результате оседают, расслаивая смесь.

Виброуплотнение положительно влияет на качество бетона. При его использовании на приготовление жестких смесей расходуется цемента на 10... 15 % меньше, поэтому уменьшаются осадка бетона и выделение тепла во время твердения, что снижает опасность возникновения трещин. Уменьшение содержания воды в бетонной смеси при неизменном расходе цемента увеличивает прочность бетона, его водонепроницаемость, морозостойкость, сопротивление истиранию и скорость твердения, улучшает сцепление бетона с арматурой. Кроме того, сокращаются сроки распа-лубливания.

Степень уплотнения бетонной смеси зависит от того, насколько частота, амплитуда и форма колебаний, длительность и мощность вибрирования соответствуют составу бетонной смеси и ее подвижности.

Частота (количество колебаний в минуту) и амплитуда колебаний (наибольшее отклонение колеблющейся частицы от положения равновесия, обычно от 0,1 до 1,2 мм) взаимосвязаны. Это дает возможность применять различные режимы вибрирования для смесей разного состава. Смеси с крупными по величине зернами заполнителя вибрируют при низкой частоте колебаний (от 3000 до 6000 мин""1), но большой амплитуде, а при уплотнении мелкозернистых бетонных смесей применяют вибрацию высокой частоты (до 20 000 мин), но малой амплитуды.

Форма колебаний может быть направленного или ненаправленного действия. Вертикально направленные колебания затухают быстрее, чем горизонтальные, поэтому рациональнее помещать вибратор в толще уплотняемой бетонной смеси, т. е. применять глубинные (внутренние) вибраторы и тем самым использовать лучше энергию вибрации. Поскольку бетонная смесь содержит заполнители разной крупности, во многих случаях целесообразно применять поличастотное вибрирование, при котором зона уплотнения подвергается одновременно вибрации высокой и низкой частоты.

В современных вибраторах, применяемых для уплотнения бетонной смеси в монолитных сооружениях, вибрация возбуждается в результате быстрого вращения неуравновешенных масс — одного или нескольких дебалансов, насаженных на ось, или планетарным механизмом, в котором колебания создаются бегунком, обкатывающимся вокруг центрального пальца или внутри втулки, закрепленной в корпусе вибратора. Если применять неуравновешенный относительно своей геометрической оси бегунок, при его вращении получаются сложные колебания двух разных частот.

По способу воздействия на уплотняемую бетонную смесь различают вибраторы глубинные, поверхностные и наружные, прикрепляемые тисками к опалубке

Глубинные вибраторы выполняют с электро- или пневмодвигателем, встроенным в наконечник (вибробулава, с электродвигателем, вынесенным к ручке, и с вынесенным к ручке двигателем и гибким валом. Частота колебаний вибраторов с дебалансным возбудителем — до 6000 мин, а с планетарным — до 20 000 мин. Вибрацию с большей частотой не применяют, так как при малой амплитуде колебаний снижается эффективность уплотнения.

Двухчастотные планетарные вибраторы выпускаются с колебаниями высокой частоты — до 20 000 мин и низкой — до 3600 мин.

Выбирая тип и размер глубинного вибратора, учитывают расстояние между стержнями арматуры. Принято считать густоармированными конструкциями такие, у которых расстояние между стержнями не более 100 мм; среднеармированными — от 100 до 300; малоармированными — более 300 мм.

При бетонировании мало- и среднеар-мированных конструкций применяют глубинные вибраторы с встроенным в корпус вибровозбудителем — вибробулавы— — диаметром 76, 114 и 133 мм с частотой от 5700 до 11000 мин

Для уплотнения смеси при бетонировании тонких и густоармированных конструкций используют вибраторы с гибким валом (одно- или двухчастотные) и пневматические двухчастотные вибраторы.

Электромеханические вибраторы с гибким валом снабжены вибронаконечниками диаметром 28, 51 и 76 мм. Частота их колебаний — от 10 000 до 20 000 мин"1 при амплитуде 0,4...0,7 и 1,2 мм.

Пневматические глубинные поличастотные вибраторы с частотой колебаний 18000/3600 и 14 000/3600 мин имеют вибронаконечники диаметром 34, 50 и 75 мм для бетонирования густо- и среднеармированных конструкций. Радиус действия при вибрировании смесей с осадкой конуса 3 см составляет соответственно 30, 45 и 60 см. Эти вибраторы отличаются простотой конструкции, малой массой, надежностью и удобством в работе и обслуживании.

При укладке бетонной смеси в крупные массивы и фундаменты используют мощные одиночные и пакетные глубинные вибраторы, подвешиваемые на крюке крана.

Вибропакет состоит из 4 или 8 вибраторов; диаметр рабочей части вибраторов — до 194 мм, длина — до 1000 мм. Вибропакет из 15 вибраторов с частотой до 5500 мин"1, применяемый в гидротехническом строительстве, имеет массу до 5500 кг.

Производительность глубинных вибраторов определяется объемом бетона V, уплотненного с одной стоянки, и продолжительностью вибрирования этого объема, включая время перестановки с одного места на другое

При коэффициенте, учитывающем перекрытие зон действия машины, равном приблизительно 0,65, техническая производительность, м3/ч,

Оптимальное время вибрирования, при котором вибромашина имеет наибольшую производительность, принимается обычно равным 30 с.

В качестве поверхностных вибраторов применяют площадочные, снабженные рабочим органом в виде гладкой плиты или поддона, к которому через амортизаторы жестко прикреплен вибратор и две ручки. Радиус действия площадочных вибраторов не превышает 25 см. Продолжительность вибрирования на одной позиции — от 20 до 60 с.

Наружными (тисковыми) вибраторами уплотняют бетонную смесь в густо-армированных конструкциях. Для этой цели применяют электромеханический вибратор с радиусом действия до 80 см, который крепят снаружи к опалубке двумя винтовыми зажимами. Колебания через опалубку передаются на бетонную смесь.

В последнее время стали применяться плоскостные виброуплотнители, представляющие собой жесткую плиту с двумя возбудителями. Радиус действия — до 1,5 м.

при вибрировании воздействии механических колебаний на бетонную смесь значительно улучшается ее подвижность, что дает возможность уплотнять также жесткие бетонные смеси;

- производительность вибратора. Оценивается по энергии возбуждения колебаний. Амплитуда и частота воздействующих на бетон колебаний определяют интенсивность вибрирования;

- предельный радиус действия вибратора достигается тогда, когда вследствие затухания интенсивность вибрации становится минимальной, требуемой для уплотнения данной бетонной смеси;

- для равномерного уплотнения бетонной смеси необходима равномерная интенсивность вибрации. Это достигается при оптимальных продолжительности вибрации и расположении вибратора.

- для виброуплотнения пригодны смеси с консистенцией V1—V3; виброуплотняемость можно улучшить путем оптимизации состава смеси что уменьшает затраты труда по уплотнению;

- консистенция, состав смеси и мощность вибратора должны быть согласованы;

- при значениях В/Ц<0,23 виброуплотнение невозможно; воздухововлекающие и пластифицирующие добавки улучшают виброуплотняемость.