Вопрос № 109

Бетонная смесь обладает рыхлой нестабильной структурой с высокой пористостью и большим объёмом вовлеченного воздуха. Необходимое условие получения однородности по плотности и прочности бетона – это уплотнение смеси на стадии формирования изделия.

Основными способами механического воздействия на бетонную смесь является вибрирование; прессование и центрефугирование.

Вибрирование сводится к разрушению сложившейся первоначальной структуры бетонной смеси и переводу её в состояние эластично вязкого течения, при котором смесь подчиняется действию силы тяжести, свободно растекается и хорошо заполняет форму. Эффективность вибрации характеризуется коэффициентом уплотнения или прочностью бетона, так как прочность – функция плотности бетона при прочих равных условиях. Основными параметрами вибрации являются: амплитуда колебаний (А), частота колебаний (f) и время вибрирования (t).

Для каждой бетонной смеси существуют свои оптимальные значения этих показаний. Для зерен различной крупности соответствует своя собственная частота колебаний. На практике для обычных бетонных смесей используют частоту 2800 – 3000 колебаний/мин. Оптимальная амплитуда колебаний зависит от жесткости смеси и НКЗ. Чем жестче смесь и чем выше НКЗ, тем больше должна быть амплитуда колебаний. При формировании изделий и бетонных смесей на плотных заполнителях при частоте колебаний 3000 кол./мин. Амплитуда должна быть 0,35 – 0,4 мм для смесей с жесткость 15 – 20с. Для надлежащего уплотнения жестких легкобетонных смесей необходимо повышать как эффективность виброуплотнения, так и его продолжительность.

Важнейшей характеристикой уплотнения является интенсивность вибрирования, равная скорости колебаний умноженное на их ускорение.

[ ]

Af – скорость;

Af² – ускорение.

Одинаковая степень уплотнения бетонной смеси данного состава и заданной подвижности в одно и то же время t возможна при разных значениях амплитуды и частоты вибрирования, если соблюдается данное условие:

Для большинства бетонных смесей интенсивность вибрирования изменяется от 80 до 300 см²/с³.

Каждой смеси соответствует своя интенсивность вибрации, причём с увеличением жесткости должен быть и выше показатель интенсивности.

Амплитуду колебаний выбирают в зависимости от крупности заполнителя; чем больше размер заполнителей, тем меньше f. При крупности заполнителя 10, 20, 40 мм оптимальная частота равна 100, 50, 33 Гц.

Продолжительность вибрирования зависит от интенсивности колебаний, жесткости бетонных смесей и может быть от нескольких секунд до 3-5 минут. С возрастанием U, t, понижается.

Достичь одинаковой степени уплотнения можно соблюдая условия:

k – величина, зависящая от консистенции смеси

При жесткости равной 100 – 300с, k = 2, t = 8 – 10, f = 3000, А = 0,5 мм.

ВОПРОС № 110

Эффективность вибрации характеризуется коэффициентом уплотнения или прочностью бетона, так как прочность – функция плотности бетона при прочих равных условиях. Чем выше коэффициент уплотнения, тем выше прочность.

ВОПРОС № 111

Затухание колебаний - уменьшение интенсивности колебаний с течением времени, обусловленное потерей энергии колебательной системой.

Потери энергии в системе, вызывая затухание колебаний, нарушают их периодичность, поэтому затухающие колебания не являются периодическим процессом и, строго говоря, к ним неприменимо понятие периода или частоты.

При изготовлении изделий из малоподвижных и жестких смесей целесообразно применять объемное уплотнение на виброплощадках с пригрузом, благодаря чему повышается качество уплотнения смеси и обеспечивается получение более ровной поверхности изделий. Величина пригруза назначается в зависимости от свойств смеси и составляет для малоподвижных и жестких смесей 0,1-0,3 Па (10-30 г/см2) и особо жестких 0,3-0,5 Па (30-50 г/см2).

На заводах и полигонах применяют следующие виды пригрузов: статический, представляющий собой металлический щит требуемой массы; вибрационный, состоящий из щита с укрепленными на нем вибраторами или дебалансными валами с приводом; рычажные - в виде щита, прижимаемого к поверхности смеси несколькими парами неравноплечих рычагов с грузами; пневматический, состоящий из двух легких щитов и резиновых баллонов, расположенных между ними; вибропневматический, представляющий собой пневматический пригруз, на нижнем щите которого установлены вибраторы или приводной вибровал.

Щиты пригрузов обычно проектируют в виде рамы из швеллеров, к нижней стороне которой приварен стальной лист. Чтобы не допускать значительного снижения полезной грузоподъемности виброплощадок, следует использовать такие вибропригрузы, которые, повышая эффективность вибрирования, не увеличивают существенно нагрузку на виброплощадку. В этом отношении лучшими являются рычажные, пневматические и вибропневматические пригрузы. В рычажных пригрузах рабочий щит прижимается к поверхности смеси с помощью грузов, установленных на рычагах, благодаря чему при относительно небольшой их массе достигается необходимая нагрузка на смесь (например, пригруз площадью 6-7 м2 с четырьмя грузами по 60 кг и соотношением плеч в рычагах 1:13 при собственной массе 1,5 т создает давление около 45 кН.

В пневмопригрузах, разработанных на Ленинградском заводе "Баррикада", за счет того, что верхний щит прикреплен гибкими стяжками к подвижной раме виброплощадки, на нее передается только небольшая масса нижнего щита пригруза. Необходимое давление на смесь создается за счет соответствующего давления в резиновых баллонах с помощью компрессора.

При формовании изделий в матрицах и неподвижных формах вместо рычажных и пневматических рекомендуется применять более простые по конструкции и удобные в эксплуатации вибрационные пригрузы. Наиболее интенсивное уплотнение смесей достигается при двухстороннем (комбинированном) вибрировании. В случае формования плоских (в том числе и пустотелых) конструкций двустороннее вибрирование осуществляют с помощью виброплощадок или вибровкладышей и вибрационных или пневмовибрационных пригрузов, а при изготовлении изделий с большой высотой сечения - путем установки вибромеханизмов на стенках и днище формы (вибропоршень).