Способы уплотнения бетона вибраторами

Уплотнение бетонной смеси глубинным вибратором

При заливке монолитный бетонных изделий для достижения лучшей прочности необходимо уплотнять бетонную смесь. В процессе уплотнения её частицы располагаются более компактно, ликвидируются пустоты в полости бетона, и находящийся в них воздух выходит наружу. Наиболее доступным и распространённым способом уплотнения является вибрирование с помощью глубинного вибратора. О том как им пользоваться и рассказывается в этой статье.

Глубинный вибратор

Этот инструмент преобразует вращение электродвигателя в механическую вибрацию. Вибратор состоит из следующих элементов:

• электрический двигатель мощностью от 1 кВт и выше
• гибкий вал, по которому вращение передаётся в наконечник
• рабочий наконечник, внутри которого находится вал со смещенным центром тяжести, его вращение приводит к вибрации.

Вибратор называется глубинным, потому что его наконечник при работе опускают в глубь бетонной смеси, где он и совершает всю работу.

Вибраторы различаются по мощности двигателя, амплитуде и частоте колебания, выбирать вибратор для работы нужно, руководствуясь следующими правилами:

• чем более вязкая бетонная смесь, тем больше нужна амплитуда для её уплотнения
• чем больше частота вибрирования, тем меньше будет радиус действия

Для плохо текучей бетонной смеси с крупным и средним размером заполнителя (щебень фракции 20 мм и больше) нужен вибратор с частотой 1500-2000 колебаний в секунду и амплитудой 1-1,7 мм. Для более жидких (более подвижных) смесей подойдёт вибратор с частотой 3000 и более колебаний в секунду и амплитудой 0,18-1 мм.

Правила укладки и вибрирования бетонной смеси

При работе вибратор нужно держать вертикально, и так же в вертикальном положение опускать его в бетонную смесь и доставать. Опускать наконечник вибратора надо быстро, вынимать по окончании работы на участком — наоборот медленно и постепенно, чтобы бетонная смесь полностью заполнила освобождающееся от инструмента пространство.

Длительность работы вибратора на одном участке должна быть такой, чтобы обеспечить наилучшее уплотнение бетонной смеси, но при этом не допустить её расслоения от излишнего вибрирования. Ориентировочное время обработки одного участка — от 20 секунд для подвижных смесей до 50 секунд для жестких и малоподвижных. Внешние признаки, означающие достаточное уплотнение, — это:

• бетонная смесь перестала усаживаться;
• на поверхности перестали выделяться пузырьки воздуха;
• на поверхности начинает выступать цементное молочко.

При укладке бетонной смеси её слой не должен быть больше, чем 125% размера рабочей части вибратора. Если укладывать слишком толстый слой, то вибратор не достанет до его дна и не провибрирует его. Если укладка бетона происходит в несколько слоёв, то при вибрировании наконечник вибратора надо заглублять в нижний слой на 5-10 см, чтобы обеспечить хорошую связь между залитыми слоями.

Рабочий наконечник вибратора нужно опускать в бетонную смесь полностью. Если погружать его в бетон только частично, то возможен перегрев наконечника и возрастает износ вибратора.

Радиус действия вибратора в зависимости от его мощности, частоты и амплитуды — от 25 см до 75 см; визуально его можно определить при работе, наблюдая за тем, на каком расстоянии от вибратора происходит уплотнение. Завершив уплотнение одного участка, можно переходить к следующему: вибратор извлекается из бетонной смеси и устанавливается в новом месте. Расстояние между соседними точками установки вибратора составляет:

— два радиуса действия минус 10 см для перекрытия соседних участков между собой.

При работе глубинный вибратор должен быть на расстоянии более 10 см от опалубки. Если вибратор находится ближе, то опалубка будет вибрировать вместе с бетоном, это может привести к расслоению бетонной смеси, в результате стены будут неоднородными и кривыми.

Вибратор не должен касаться арматуры: это приведёт к вибрированию всего арматурного каркаса и нарушению его связи с бетонной смесью (в том числе и на участках, где уплотнение уже было сделано); это можно определить по появлению воды около стержней арматуры. Так же прикосновение вибратора к арматуре может привести к повреждению вибрирующего наконечника.

После заливки железобетонных конструкций, таких как фундамент, бетонную смесь нужно уплотнять, потому что её частицы располагаются не самым оптимальным образом и между ними есть пузырьки воздуха. В этой статье речь пойдёт о вибрирование, как о способе уплотнения бетона.

Для повышения прочности бетона необходимо уплотнение бетонной смеси после заливки. Самый простой и распространённый способ — это вибрирование с помощью ручного глубинного вибратора.

Источник

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;

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