Безвибрационные способы уплотнения бетонной смеси

Способы уплотнения бетонной смеси

Для обеспечения получения проектного бетона с соответствующими физико-механическими свойствами необходимо качественное уплотнение бетонной смеси.

Существуют следующие способы уплотнения бетонной смеси:

• вибрацией в процессе укладки бетонной смеси;
• методом укатки в процессе бетонирования;
• методом вакуумирования после укладки бетонной смеси.

Бетонная смесь – это многокомпонентная смесь с рыхлой структурой и упроговязкими свойствами, содержащая значительное количество воздуха. Сущность уплотнения состоит в том, чтобы удалить воздух и лишнюю воду из бетонной среды и сделать ее более плотной.

Вибрационное уплотнение бетонной смеси

Сущность вибрационного уплотнения состоит в том, что при воздействии вибрации частицы бетонной смеси совершают вынужденные колебания, перегруппировываются под действием гравитационных сил и занимают по отношению к друг другу более близкое и устойчивое положение; при этом защемленные пузырьки воздуха высвобождаются и удаляются из бетонной смеси. Режим вибрирования бетонной смеси характеризуется амплитудой, частотой колебаний и продолжительностью вибрирования.

Степень уплотнения бетонной смеси зависит от ее состава, подвижности, размеров крупного заполнителя.

Для вибрационного уплотнения используют вибраторы.

Их классифицируют по способу передачи колебаний по диапазону вибрационных параметров, по виду энергии, воздействующей на вибратор.

По способу передачи колебаний вибраторы бывают: глубинные (внутренние), наружные и поверхностные.

По диапазону вибрационных параметров:

• низкочастотные; они имеют частоту колебаний 3500 мин-1 и амплитуду до 3 мм;
• среднечастотные; у них частота колебаний 3500-9000 мин-1, амплитуда – 1,5 мм;
• высокочастотные; с частотой колебания 10000-20000 мин-1 и амплитудой 0,1-1,0 мм.

По виду энергии, воздействующей на вибратор, применяют электромеханические и пневматические вибраторы.

Уплотнение бетонной смеси глубинными вибраторами

Их применяют при бетонировании массивных бетонных конструкций, фундаментов, колонн, балок, прогонов, стен и др.

Глубинные вибраторы выпускают с вибробулавой, с виброштыком (для вибрирования бетона в густоармированных конструкциях).

Продолжительность вибрирования определяется опытным путем. Визуально можно установить уплотненную бетонную смесь по следующим внешним признакам:

• появление на поверхности смеси цементного молока;
• прекращение оседания бетонной смеси;
• прекращение появления пузырьков воздуха.

Ориентировочно, продолжительность вибрирования при одном погружении вибратора – 20-50 с.

Поверхностные вибраторы применяют при бетонировании плит перекрытий и тонкостенных «распластанных» конструкций, подготовок под полы и др. Для поверхностного вибрирования применяют виброплощадки, виброрейки и вибробрусы.

Поверхностные вибраторы должны быть жесткими, обеспечивать равномерное распределение гармонических колебаний по площади и глубине бетонируемых конструкций.

Уплотнение бетонной смеси «распластанных» конструкций осуществляется полосами. Наибольшая толщина уплотняемого слоя бетона не должна быть более 200 мм при однорядном и 120 мм – при двухрядном.

Наружные вибраторы крепят к опалубке с наружной стороны; колебания от вибратора через опалубку передаются уложенной бетонной смеси.

Уплотнение бетонной смеси укаткой. Этот метод используется при устройстве дорожных покрытий, возведении плотин и др., когда предусматривается очень высокая интенсивность бетонирования.

Уплотнение бетонной смеси вакуумированием

Сущность вакуумирования состоит в том, что введенная в бетонную смесь до укладки избыточная вода (10-15 %) после укладки извлекается из бетонной смеси. При удалении свободной воды происходит уплотнение бетонной смеси за счет заполнения ею пор, из которых извлекается вода.

Вакуумирование выполняется с помощью вакуум-установки.

Вакуум-установка состоит из вакуум-насоса с двигателем, ресивера, водосборника и приборов вакуумирования.

Вакуум-насосы применяют ротационные и поршневые. Они отличаются высокий воздухопроизводительностью (до 27 м3/мин), предельным разрежением и мощностью установленного двигателя.

В качестве ресиверов применяют герметически закрытые емкости, выдерживающие давление не менее 0,1 МПа.

Водосборники имеют относительно небольшую емкость – до 100 л; это позволяет их относительно легко перемещать в процессе перестановки приборов вакуумирования.

Приборами вакуумирования являются вакуум-щиты, вакуум-маты, вакуум-опалубки, вакуум-трубки. Вакуум-щит – это герметизированный короб (рис. 1), состоящий из верхней (1) и нижней (2) частей. Верхняя часть выполняется из водостойкой фанеры, стеклопластика, реже стали. Вакуум-щит укладывают на поверхность уложенного бетона. Нижняя часть представляет собой вакуум-полость – два слоя разделительной сетки (тканая (6) и плетеная (5). С целью исключения уноса из уложенного бетона цементных частиц вакуум-полость снизу покрывается фильтрующей тканью (7).

Вакуум-щит через систему рукавов и коллектор соединен с вакуум-насосом.

Для обеспечения герметизации вакуум-полости по всему контуру вакуум-щита приклеивают полосу мягкой резины.

Уплотнение бетонной смеси методом вакуумирования производят при бетонировании конструкции толщиной не более 300 мм.

Уплотнение бетонной смеси вакуумированием по сравнению с другими методами обладает рядом преимуществ:

• достижение сразу после вакуумирования необходимой для распалубливания прочности (0,3-0,5 МПа);
• уменьшение по сравнению с вибрированием усадочных деформаций;
• ускорение твердения бетона; прочность в возрасте 5–7 дней увеличивается на 30-40 %;
• повышение морозостойкости бетона.

Источник

Способы уплотнения бетонной смеси: основные цель и методы

Способы уплотнения бетонной смеси существуют разные и все они направлены на улучшение качества бетонного раствора, удаление воздушных пузырей из толщи залитого монолита, что повышает показатели прочности и стойкости к механическим воздействиям, надежности и долговечности. Если не уплотнить бетон, внутри структуры материала могут остаться полости с воздухом, что негативно влияет на эксплуатацию и несущие способности.

Уплотнение бетонной смеси может быть выполнено несколькими методами – ручным, механическим, с использованием специальных приспособлений и инструментов. Вибраторы бывают разных типов и методов воздействия, предполагают определенную частоту и вид колебаний. Режим уплотнения должен быть выбран в соответствии с характеристиками и особенностями бетонной смеси.

Как правильно определить режим вибрирования бетонной смеси

Чтобы верно выбрать подходящий метод уплотнения бетонной смеси, необходимо учесть характеристики самого раствора, условия его заливки и другие нюансы.

1. Смесь с крупным наполнителем – низкочастотные колебания с большой амплитудой.
2. Бетон с мелким наполнителем – вибрировать лучше с небольшой амплитудой, но большой частотой.
3. Растворы с наполнителями разной величины – желательно применять поличастотные механизмы: механизмы, вибрирующие с меняющейся частотой, наиболее эффективны в данном случае.

Методы уплотнения

Для уплотнения бетонного раствора используются разные методы и устройства. На современном рынке можно найти вибраторы разных конструкций, с тем или иным способом воздействия. Самый простой вариант – это ручное штыкование, которое выполняют металлическим прутом или любым другим подходящим инструментом. Вариант простой, дешевый, но и наименее эффективный, поэтому подходит лишь для домашней эксплуатации и заливке неответственных конструкций и сооружений без серьезных нагрузок.

• Внутренние (они же глубинные) вибраторы – рабочая часть механизма находится в смеси, а колебания передаются через корпус.
• Наружные вибраторы – их крепят к опалубочной конструкции.
• Поверхностные механизмы устанавливают на поверхность раствора, а колебания идут через рабочую площадку.
• Виброплощадки – это стационарное формующее оборудование, которое обычно используют лишь в условиях завода при производстве ЖБИ.

По типу питающей энергии вибраторы могут быть электромагнитными, электромеханическими, пневматическими, гидравлическими, а также берущими питание от двигателя внутреннего сгорания. Если механизированный инструмент отсутствует или его применение считается нерентабельным, бетон уплотняют вручную.

Самый эффективный вариант укладки бетонного раствора с максимальным уплотнением – это послойная заливка смеси с вибрированием глубинного типа. Каждый последующий слой кладется толщиной максимум в 10 сантиметров (но лучше 3-5 сантиметров), подвижность смеси составляет 6-8 сантиметров. Чтобы обеспечить однородную структуру, бетон в таких случаях подают четко, с определенными интервалами, оптимальными для выполнения вибрирования.

Ручное уплотнение

Если работы выполняются своими руками в домашних условиях и привлечение техники неоправданно, уплотнить бетонный раствор можно вручную. Такой вариант подходит для проработки небольших массивов смеси. Пластичные бетоны уплотняют методом штыкования: длинный штырь или кусок арматуры (в крайнем случае трубу) погружают в раствор, выполняя толчковые движения с небольшой амплитудой, а когда доходят до дна, начинают качать штырь из одной стороны в другую. Далее инструмент аккуратно и медленно вынимают, совершая горизонтальные и вертикальные колебательные движения.

Любую смесь нужно штыковать обязательно до самого дна. Если работа осуществляется с жесткими бетонами, то желательно сделать трамбовку из куска бруса или бревна весом в 15-30 килограммов. Чтобы работы было проводить удобнее, к инструменту прибивают ручку, а нижний конец трамбовки обивают куском металла (с целью защиты древесины от впитывания влаги и крошения).

Глубинные вибраторы: характеристики и область применения

Данный тип вибраторов актуален для работы с армированными и неармированными массивами сооружений – их используют в процессе создания фундаментов, заливки полов, балок. Электромеханический глубинный вибратор работает по такому принципу: он передает колебания наконечника большой частоты до раствора через гибкий вал с помощью электродвигателя.

Другое название наконечника – булава. Она погружается в бетонную смесь, провоцирует высокочастотные волны, понижающие трение частиц материала, повышающие его пластичность. Вязкость смеси понижается, бетон свободно растекается в свободном объеме, таким образом заполняя наиболее труднодоступные места. Воздушные пузыри в процессе выдавливаются и выходят на поверхность.

Уплотнение крупных массивов требует применения мощных вибраторов, перемещающихся при помощи кранов. Такие вибраторы могут объединяться в пакеты при необходимости. На строительных объектах без доступа к электроэнергии используют вибраторы, работающие на базе приводов с двигателями внутреннего сгорания.

Поверхностные вибраторы: особенности конструкции

Вибраторы поверхностного типа применяют для обработки бетона, армированного одиночной арматурой либо неармированного – обычно это полы, перекрытия, своды, покрытия аэродромов и автомобильных трасс толщиной не больше 25 сантиметров. При бетонировании конструкций с двойной арматурой толщина не должна быть более 12 сантиметров.

Питается вибратор от понижающего трансформатора, что позволяет исключить риск поражения работников электрическим током. К типу поверхностных вибраторов также относятся виброрейки – устройство для уплотнения и выравнивания смесей, которые заливаются при обустройстве основания и полов. Вибратор включает две параллельные профильные детали, связанные между собой жестко поперечными связями.

Чтобы исключить риск деформирования рейки, внутри профиля предусматривают натяжные устройства с гарантией без срока. Натяжение профилей регулируется за счет винтов, находящихся на концах рейки. Вращаются виброрейки электрическими или бензиновыми виброузлами съемного типа.

Наружные вибраторы: разновидности и их характеристики

Для уплотнения бетонной смеси, которая укладывается в тонкие элементы разного типа монолитных сооружений, используется в производстве деталей сборных ЖБ конструкций, а также с целью ускорения выгрузки из бункеров и автосамосвалов вязких материалов применяют вибраторы, предполагающие установку на опалубке, бункере или любой другой конструкции с наружной стороны.

• Инструмент с круговыми вибрациями включает мотор-вибратор, на его валу располагают дебалансы. Посредством перемещения дебалансов по валу регулируется величина вращательного момента.
• Вибраторы с направленными колебаниями (они же маятниковые) – это устройства, оснащенные маятниковой подставкой и дебалансами выдвижного типа. С вибратором объединяются ось качания и опорная плита. Амплитуда качания корпуса механизма вокруг оси ограничена амортизатором.
• Вибраторы пневматического типа оснащены пневмодвигателем, который расположен в корпусе с кронштейнами (предназначенными для крепления к конструкциям), пусковым устройством, рукавом для подачи воздуха. Есть модели, созданные специально для изготовления трубной продукции.

Благодаря своей энергобезопасности пневматические вибраторы могут применяться даже во взрывоопасных условиях и там, где другие типы инструментов могут представлять опасность.

Виды виброплощадок

Любая виброплощадка включает две рамы. На верхнюю подвижную монтируют емкость с бетонным раствором. Нижняя неподвижная и крепится на основании. Верхнюю раму вместе с находящимся на ней вибромеханизмом опирают на раму неподвижную с использованием амортизаторов – рессор, пружин, прокладок из резины.

Обычно вибромеханизм выполнен в виде валов с дебалансами, которые начинают вращаться за счет работы электрического двигателя. Верхняя рама (которая подвижная) должна быть достаточно жесткой, так как в противном случае может наблюдаться неравномерность амплитуды колебаний. Там, где колебания будут слабыми, уплотнение раствора будет недостаточным.

Показатель качества укладки бетонной смеси

Для обеспечения достаточного уплотнения бетонной смеси нужно придерживаться определенных правил. Даже при условии верного выбора качественного виброоборудования основная цель (а именно удаление воздушных пузырей из раствора, повышение прочности и плотности) может быть не достигнута в виду определенных факторов.

• При монтаже деревянной опалубки нужно очень тщательно фиксировать все детали, исключая возможность появления щелей (через которые может выдавливаться раствор). Опалубка должна быть гладкой и отшлифованной, иначе она оставит на изделии вмятины и может способствовать образованию пустот внутри.
• Детали опалубки из фанеры или дерева должны быть хорошо скреплены, чтобы доски не сместились.
• Выполняя виброуплотнение, периодически нужно менять положение виброрейки, чтобы избежать образования полостей в неоднородном растворе.
• Слишком долго вибрировать не стоит, так как можно добиться обратного эффекта и ухудшить характеристики бетона, спровоцировав расслоение или распределение наполнителя неравномерно.

Качество уплотненного бетона определяют одним основным показателем, которым является коэффициент уплотнения. Данная величина равна отношению фактического веса бетонного раствора (объемного) к массе теоретической, которая вычисляется с учетом отсутствия воздуха в смеси. Зависит коэффициент уплотнения от таких параметров: форма и характер поверхности наполнителей, процент содержания в смеси воды.

Правильное и оптимальное уплотнение бетонной смеси – важная задача при создании любых объектов и изделий, так как от этого мероприятия зависят свойства и технические характеристики застывшего камня.

Источник