Уплотнение бетонной смеси

Одним из условий получения высококачественного бетона с заданными физико-механическими свойствами и высокой степенью удобоукладываемости является его уплотнение вибрацией в процессе укладки или вакуумированием сразу же после укладки в опалубку.
В неуплотненной бетонной смеси содержится значительное ко­личество воздуха: в смеси жесткой консистенции объем воздуха до-.стигает 40… 45%, в пластичной—10… 15%, причем ориентировоч­но считают, что каждый процент воздуха в смеси уменьшает проч­ность бетона на 3 … 5%.

При вибрировании бетонной смеси ей сообщают частые вынуж­денные колебания (импульсы), под действием которых удаляется находящийся, в смеси воздух, нарушается связь между частицами и происходит более компактная их упаковка. Это обеспечивает полу­чение более плотного бетона с морозостойкой, водонепроницаемой и прочной структурой. При этом уменьшается внутреннее трение, защемленные пузырьки воздуха всплывают на поверхность. В ре­зультате резко снижается вязкость смеси и она приобретает свойст­ва тяжелой структурной жидкости. Временно перейдя в текучее состояние, бетонная смесь приобретает повышенную подвижность, растекается по форме и уплотняется под действием, собственной массы.
Эффект от уплотнения бетонной смеси вибрированием зависит от частоты и амплитуды колебаний и продолжительности вибриро­вания.

Одним из условий получения высококачественного бетона с заданными физико-механическими свойствами и высокой степенью удобоукладываемости является его уплотнение вибрацией в процессе укладки или вакуумированием сразу же после укладки в опалубку.
В неуплотненной бетонной смеси содержится значительное ко­личество воздуха: в смеси жесткой консистенции объем воздуха до-.стигает 40… 45%, в пластичной—10… 15%, причем ориентировоч­но считают, что каждый процент воздуха в смеси уменьшает проч­ность бетона на 3 … 5%.
При вибрировании бетонной смеси ей сообщают частые вынуж­денные колебания (импульсы), под действием которых удаляется находящийся, в смеси воздух, нарушается связь между частицами и происходит более компактная их упаковка. Это обеспечивает полу­чение более плотного бетона с морозостойкой, водонепроницаемой и прочной структурой. При этом уменьшается внутреннее трение, защемленные пузырьки воздуха всплывают на поверхность. В ре­зультате резко снижается вязкость смеси и она приобретает свойст­ва тяжелой структурной жидкости. Временно перейдя в текучее состояние, бетонная смесь приобретает повышенную подвижность, растекается по форме и уплотняется под действием, собственной массы.
Эффект от уплотнения бетонной смеси вибрированием зависит от частоты и амплитуды колебаний и продолжительности вибриро­вания.
По диапазону вибрационных параметров различают вибраторы низкочастотные с числом колебаний до 3500 в 1 мин и амплитудой до 3 мм, среднечастотные с частотой колебаний 3500…9000 в 1 мин и амплитудой 1,5 мм, высокочастотные с частотой колебаний 10… …20 тыс. в 1 мин и амплитудой ОД…1 мм.
Применение высокочастотной вибрации позволяет уменьшить требуемую мощность вибраторов и сократить продолжительность вибрирования. Высокочастотное вибрирование особенно эффектив­но при бетонировании тонкостенных густоармированных конструк­ций бетонной смесью с мелкой фракцией.
Одним из направлений возможного повышения эффективности вибрационных воздействий мог бы явиться переход на поличастот­ную вибрацию. При этом предполагается, что отдельные частоты вынужденных колебаний вибратора будут раздельно в резонанс­ном режиме воздействовать на цементное тесто, песок и крупный заполнитель. Однако сложность создания многочастотных виб­рационных излучателей пока не позволяет широко реализовать этот принцип.
По виду привода вибраторы разделяются на электромехани­ческие и пневматические.
Наибольшее применение в строительстве находят электроме­ханические вибраторы. Пневматические вибраторы, будучи взры-вобезопасными, чаще используются в шахтном строительстве.
Электромеханический вибратор состоит их трехфазного элек­тромотора и эксцентрично насаженного на вал груза (дебаланса). В результате вращения дебаланса возникают гармонические ко­лебания, передаваемые бетонной смеси.
По способу передачи колебаний на бетон различают вибраторы внутренние   (глубинные),   погружаемые  корпусом   в   бетонную смесь;   наружные,   прикрепляемые к опалубке и передающие че­рез нее колебания на бетон: поверхностные, устанавливаемые на бетонируемую поверхность (рис. X. 39).
Внутренние вибраторы применяют при бетонировании массивов, фундаментов, колонн, прогонов, балок. Такие вибраторы выпуска­ют с вибробулавой, с суженным наконечником (виброштык) для вибрирования бетона в густоармированных конструкциях, с .гиб­ким валом и вибронаконечником с частотой колебаний 10…20 тыс. в 1 мин. Вибратор этого типа удобен при бетонировании подзем­ных конструкций в условиях влажной среды.
При бетонировании массивных малоармированных конструкций используют вибрационные пакеты, В таком пакете на одной траверее может быть сгруппировано несколько вибраторов. Вибро­пакет подвешивают к грузовому крюку крана. При уплотнении бетонной смеси глубинными вибраторами толщина уплотняемого слоя не должна превышать 1,25 длины рабочей части вибратора Шаг перестановки вибратора не должен быть больше 1,5 радиуса действия вибратора.
Одним из направлений повышения эффективности вибраций является применение виброизлучателей (рис. Х.40). Они представ­ляют собой жесткую стальную плиту толщиной 1…1.2 мм, объеди­няющую по два мощных вибратора. Такие спаренные излучатели особенно эффективные для вибрирования жестких бетонных смесей. Они в 1,5…2 раза производительнее, чем два таких же вибратора, работающих раздельно.

Типы вибраторов

 
Х.39. Типы вибраторов
а — внутренний (глубинный); б —наруж­ный; в — поверхностный; 1 — опалубка; 2 — дебаланс; 3 — рабочая площадка вибратора; 4 — гибкая тяга для переста­новки поверхностного вибратора

Плоскостной глубинный виброуплотнитель

 
Х.40. Плоскостной глубинный виброуплотнитель
1 — электродвигатель; 2 — амортизаторы; 3 — гибкий вал; 4 — вал дебаланса; 5 —плита
 
Поверхностные вибраторы, выполненные в виде металлической площадки с установленным на ней вибрационным устройством или виброрейки, применяют при бетонировании плит покрытий, полов, дорог и т. д.
Бетонную смесь поверхностными вибраторами уплотняют по­лосами, равными ширине площадки вибратора. При этом каждая последующая полоса должна перекрывать предыдущую на 15… …20 см. Максимальная толщина слоя бетона, при котором использование поверхностных вибраторов эффективно, при однорядном армировании до 200 мм, при двойном — до 120 мм.
Для бетонирования покрытий дорог, покрытий на жестких бе­тонных смесях с двойной арматурной сеткой применяют тяжелые навесные виброрейки (вибробрусы).
Для легких поверхностных виброуплотнителей, рассчитанных на глубину проработки бетонной смеси 10…20 см, оптимальный диапазон частоты колебаний 1500…2000 мин-1 и амплитуда в пре­делах 0,35…0,5 мм. При больших амплитудах происходит подсос воздуха, что снижает качество бетона. Скорость передвижения по­верхностного вибратора 0,5…1 м/мин.
Наружные (прикрепляемые) вибраторы крепят к опалубке. Их используют при бетонировании густоармированных колонн и тон­костенных конструкций.
Уплотнение бетонной смеси будет эффективным лишь при креплении вибраторов к элементам жесткости опалубки (при установке на гибкие элементы вибрация затухает). Такие вибра­торы не следует устанавливать ближе чем на 0,8 м от жесткой за­делки опалубки.
Наружные вибраторы могут играть роль побудительных устройств, устанавливаемых на бункерах, бадьях, желобах для пе­ремещения бетонной смеси.