ГлавнаяРазноеУплотнение бетонной смеси

Строй-мат / 38 Укладка и уплотнение бетонной смеси. Уплотнение бетонной смеси


38 Укладка и уплотнение бетонной смеси

38 Укладка и уплотнение бетонной смеси.

Приготовленная бетонная смесь должна по возможности быстро доставляться к месту укладки и уложена в форму или опалубку. Допустимый промежуток времени с момента приготовления до укладки не должен превышать времени начала схватывания, и за этот срок бетонная смесь не должна существенно терять свои свойства (подвижность, жесткость). Транспортные средства (автосамосвал, автобетоновоз, ленточный конвейер и  т.д.)   должны  обеспечить доставку  бетонной  смеси  однородной, нерасслоившейся.

Бетонная смесь должна быть уложена и уплотнена так, чтобы бетон в изделии был однородным и хорошо уплотненным. От качества уплотнения так же,  как и от других  технологических процессов

(перемешивания, твердения), зависит качество бетона. При укладке бетонную смесь необходимо распределять по форме или опалубке равномерными слоями или дозами.  Уплотнение же осуществляют различного рода виброприспособлениями: в построечных условиях —4 поверхностными и глубинными вибраторами (иногда навесными), в| заводских — на   вибростолах,    виброплощадках   или   в   кассетных формах.  При вибрировании  частицам бетонной смеси сообщаются механические колебания, в результате чего связи между частицами нарушаются, силы трения и сцепления уменьшаются, бетонная смесь приобретает свойства тяжелой жидкости и под действием сил тяжести растекается, заполняя форму. Длительность вибрирования зависит от свойств  смеси  и  характера  формуемого  изделия.   Ее  определяют экспериментально  по   получаемой  плотности  бетона.   В   заводских условиях нередко используют вибрирование с пригрузом сверху, что обеспечивает получение более плотного бетона. Уплотнение бетона при изготовлении в заводских условиях труб нередко осуществляется за счет  центрифугирования или центрифугирования с  вибрацией. Существуют и другие приемы уплотнения.

Для хорошо уплотненной бетонной смеси коэффициент уплотнения, т.е. отношение плотности полученного уплотненного бетона к расчетной, должен быть не менее 0,98 и приближаться к 1,0. Одним из предварительных приемов оценки достаточности вибрирования является прекращение оседания бетонной смеси и появление на поверхности изделия цементного молока. Существуют и более сложные, но также далеко не достаточные методы определения оптимальной длительности вибрирования. Следует помнить, что недоуплотнение приводит к резкому снижению качества бетона и в первую очередь прочности.

Способы уплотнения бетонной смеси:

Вибрирование — уплотнение бетонной смеси в результате пере­дачи ей часто повторяющихся вынужденных колебаний, в совокуп­ности выражающихся встряхиванием.

Центрифугирование — уп­лотнение бетонной смеси в результате действия центро­бежных сил, возникающих в ней при вращении.

При вакуумироваиии в бетонной смеси создается разрежение до 0,07...0,08 МПа и воздух, вовлеченный при ее приготовлении и укладке в форму, а также немного воды удаляется из бетонной смеси под действием этого разрежения: освободившиеся при этом места занимают твердые частицы и бетонная смесь приобре­тает повышенную плотность.

Прессование — редко применяемый способ уплотнения бетон­ки смеси в технологии сборного железобетона, хотя по техниче­ским показателям отличается большой эффективностью, позволяя Получать бетон высокой плотности и прочности при минимальном расходе цемента (100...150 кг/м3 бетона).

studfiles.net

Уплотнение бетонных смесей | Технология бетона и изделий из него

При изготовлении сборных железобетонных конструкций очень важно выбрать способ уплотнения смесей, обеспечивающий выпуск изделий требуемого качества при минимальных затратах труда и времени. В практике современного заводского и полигонного производства сборных железобетонных конструкций применяют следующие основные способы уплотнения бетонорастворных смесей: вибрирование, центрифугирование, прокат, прессование, трамбование; в отдельных случаях — комбинированные случаи (центрифугирование, прокат и т.п.).

Благодаря эффективности уплотнения и простоте оборудования наибольшее распространение в промышленности сборного железобетона получил способ уплотнения вибрированием. Уплотнение вибрированием бетонных смесей основано на их свойстве изменять свою структурную вязкость при определенных напряжениях сдвига, которые надо сообщить частицам, чтобы они начали перемещаться относительно друг друга. При вибрировании частые гармоничные колебания, создаваемые вибрационными механизмами, передаются смеси в виде импульсов, под воздействием которых частицы ее начинают совершать непрерывные колебательные движения около своего среднего положения. В результате происходящего при этом резкого уменьшения сил трения и сцепления между частицами жесткая бетонная смесь приобретает свойства «тяжелой» жидкости и становится подвижной (текучей). Частицы бетонной смеси, находясь под воздействием лишь собственной массы, скользят друг по другу, укладываются более компактно и вытесняют наружу часть имеющегося в смеси воздуха, что обеспечивает получение бетона требуемой плотности.

Полученная в процессе вибрирования текучая смесь, подчиняясь законам гидростатики, оказывает давление на стенки формы, что способствует лучшему заполнению опалубки даже при сложных ее очертаниях. После прекращения вибрирования бетонная смесь теряет временно приобретенную подвижность и, будучи уплотненной, имеет бОльшую структурную прочность, чем до вибрирования. Свойство бетонных смесей при достижении определенных напряжений сдвига, сообщаемых ее частицам, переходить из упруго-пластического или вязкого состояния в состояние временной текучести и возвращаться в первоначальное состояние после прекращения внешних воздействий называют тиксотропией.

Вибрирование применяют для уплотнения только жестких и малоподвижных смесей. Для подвижных смесей кратковременное вибрирование используют не для уплотнения, а для механизации ее укладки в формы, так как продолжительное вибрирование вызывает расслоение смеси. Величина напряжения сдвига, при которой смеси в процессе вибрирования приобретают текучесть, связана с параметрами вибрирования: частотой колебаний и их амплитудой.

Последними исследованиями установлено, что эффективность вибрирования находится в прямой зависимости от так называемого показателя интенсивности, представляющего собой совместную функцию скорости и ускорения, пропорциональную мощности потока энергии, расходуемой на колебания. Для круговых колебаний этот показатель И (см2/с3) можно выразить как произведение скорости на ускорение

N=0,001A2n3

Опытами установлено, что показатель интенсивности вибрирования для большинства смесей, используемых в производстве сборных железобетонных изделий, составляет 80-300 см2/с3. Показатели интенсивности вибрирования, рекомендуемые «Инструкцией по продолжительности и интенсивности вибрации…» (НИИЖБ, 1968), при различных соотношениях амплитуды и частоты колебаний, обеспечивающие требуемое уплотнение бетонной смеси с заданной удобоукладываемостью в сравнительно короткий срок, приведены ниже.

Соотношение между амплитудой и частотой колебаний при различной интенсивности вибрации (кривые равной интенсивности)
вибрация бетонных изделий - зависимости между амплитудой и частотой

Значения частоты и амплитуды колебаний для каждой смеси должны быть согласованы друг с другом таким образом,  чтобы обеспечить при вибрировании незатухающие колебания частиц смеси. Зная оптимальную величину интенсивности вибрирования для каждой смеси, можно определить предельную величину амплитуды, соответствующую различным частотам, при которых достигается наилучшее уплотнение смеси. Одновременно с этим амплитуда колебаний должна быть согласована с размерами частиц смеси. С уменьшением крупности заполнителя амплитуда должна уменьшаться, а частота колебаний соответственно увеличиваться. исследованиями установлено, что при наибольшей крупности заполнителя 40 мм оптимальная частота равна 33 Гц (2000 кол./мин), при крупности зерен 20 мм — 50 Гц (3000 кол./мин), а при максимальных размерах кусков 10 мм — 100 Гц (6000 кол./мин). При уплотнении мелкозернистых бетонных смесей в процессе формования тонкостенных конструкций наиболее целесообразным является вибрирование с частотой 100-133 Гц, 6000-8000 кол./мин.

Увеличение частоты колебаний сверх рекомендуемой (при оптимальной величине амплитуды) хотя и не приводит к повышению степени уплотнения смеси, но позволяет уменьшить продолжительность процесса и увеличить радиус действия вибратора. Поскольку зерна заполнителя неодинаковы по размеру и массе, следует стремиться к различным частотам колебаний при вибрировании: более низкой — для уплотнения крупного наполнителя и более высокой — для мелкого. С этой целью ведется конструирование разночастотных вибромеханизмов. До их массового внедрения приходится принимать значения амплитуды и частоты, соответствующие средним по величине и массе частицам каждой бетонной смеси. В некоторых случаях двухчастотное вибрирование можно осуществлять и на обычном оборудовании. Например, при изготовлении панелей с вибропригрузом виброплощадка или вибровкладыши могут иметь одну частоту колебаний, а вибропригруз — другую.

Вследствие сопротивления, оказываемого вязкой бетонной смесью, интенсивность вибрационных импульсов по мере удаления от мест их непосредственного приложения постепенно уменьшается, поэтому расчетная амплитуда колебаний вибромеханизма принимается выше оптимальной для смеси с учетом коэффициента затухания. Коэффициент затухания зависит в основном от вязкости смеси и принятой скорости колебаний. Для каждой бетонной смеси при установленных параметрах вибрирования имеется критическая продолжительность вибрирования, ниже которой прочность бетона уменьшается, а с повышением ее — не возрастает.

Оптимальная продолжительность вибрирования при постоянном режиме в зависимости от свойств бетонной смеси принимают равной показателю удобоукладываемости смеси, определяемому с помощью технического вискозиметра и увеличенному на 30 с. Назначение длительности вибрирования при амплитуде колебаний, отличающейся от стандартной (0,35 мм) при частоте колебаний 47 Гц (2800 кол./мин), производят по графику, в котором учтено увеличение времени уплотнения на 30 с. Сокращение времени вибрирования может быть достигнуто за счет повышения (до известного предела) интенсивности вибрирования и создания небольшого давления на поверхности уплотняемой смеси с помощью пригруза. Характерными признаками окончания процесса уплотнения при вибрировании являются прекращение оседания смеси и появление на ее поверхности цементного молока.

Зависимость параметров вибрирования от жесткости смеси
Зависимость продолжительности вибрирования бетона при разной жесткости бетонной смеси и амплитуде вибрации

По способу передачи колебаний от вибратора к бетонной смеси вибрирование бывает: объемное (полное или частичное), выполняемое на виброплощадках с пригрузом или без него; внутреннее, осуществляемое вибровкладышами (вибросердечниками), виброгребенками и разделительными стенками кассетных установок; наружное (поверхностное), производимое площадочными переносными вибраторами, вибронасадками, вибропыжами, виброрейками (вибробрусом), виброштампами и виброформами; комбинированное (смешанное), сочетающее несколько способов вибрирования.

По принципу действия различают вибраторы электромеханические, пневматические и электромагнитные. Благодаря простоте конструкций, надежности в работе и возможности изменения параметров вибрирования наибольшее применение на заводах сборного железобетона получили электромеханические и пневматические вибраторы.

  1. Бетоноведение
  2. Технология изготовления сборных железобетонных конструкций и деталей
  3. Бетонные работы в зимних условиях
  4. Производство сборных конструкций и деталей из легких бетонов
  5. Производство сборных изделий из плотных силикатных бетонов и бетонов на бесклинкерном вяжущем
  6. Производство бетонных и железобетонных изделий на полигонах
  7. Общие правила техники безопасности и противопожарные мероприятия на строительной площадке

technology-jbi.ru

Уплотнение бетонной смеси

Категория: Фундамент

Уплотнение бетонной смеси

Ручное уплотнение бетонной смеси

Самой ответственной операцией при укладке бетонной смеси является искусственное уплотнение. От него зависят конечная плотность бетона, его прочность, долговечность.

При выполнении мелких работ или при ремонте бетонную смесь уплотняют вручную с помощью лома, лопат, всевозможных штыковок и трамбовок путем штыкования бетонной смеси.

Уплотнение бетонной смеси с помощью глубинных и поверхностных вибраторов

Для уплотнения бетонной смеси в большинстве случаев применяются электромеханические вибраторы с большой частотой колебаний (2800—20000 в мин), но малой амплитудой (величиной). Под воздействием колебаний бетонная смесь делается подвижной, растекается и заполняет опалубку, все промежутки между стержнями арматуры.

Различным способам уплотнения соответствуют определенные типы вибраторов.

При возведении монолитных конструкций наиболее рациональный способ внутреннего вибрирования, при котором наконечник вибратора погружают в бетонную смесь на всю глубину. Это делают при возведении толстых стен и мощных фундаментов.

При бетонировании оснований под полы, покрытий дорог и других конструкций, имеющих большую поверхность и малую толщину, уплотнение производят поверхностными вибраторами. За один прием эти вибраторы уплотняют слой бетона толщиной до 20 см. При большой толщине конструкции уплотнение производят послойно. При уплотнении поверхности дорожных покрытий, имеющих постоянную ширину, большую протяженность и малую толщину, применяют виброрейки. Вибрирование каждого слоя бетона продолжается в течение 30—40 с до появления цементного молока на поверхности бетонной смеси.

—-

При приготовлении, транспортировании и укладке бетонная смесь чаще всего находится в рыхлом состоянии; частицы заполнителя расположены неплотно и между ними есть свободное пространство, заполненное воздухом. Назначение процесса уплотнения—обеспечить высокую плотность и однородность бетона. В основном бетонную смесь уплотняют вибрированием. Под действием вибрирования частицы заполнителя приходят в колебательное движение, бетонная смесь как бы разжижается, приобретает повышенную текучесть и подвижность. В результате она лучше распределяется в опалубке и заполняет ее, включая пространство между арматурными стержнями.

Под действием вибрации в бетонной смеси распространяются механические колебания в виде волн, которые создают в бетонной смеси динамическое давление. Волны, распространяясь в смеси, совершают работу по сближению отдельных частиц, в результате чего силы трения между зернами заполнителя снижаются и смесь приходит в состояние тяжелой вязкой жидкости.

По мере прохождения в бетоне волна теряет часть своей энергии (затухает) и на некотором расстоянии от вибратора становится неспособной к уплотнению смеси. Каждый из вибраторов имеет свой радиус действия, который зависит от его конструктивных особенностей и характеристик смесей.

Жесткие смеси требуют длительного воздействия вибрации и более частой перестановки вибратора. При уплотнении смеси глубинными вибраторами максимальное давление наблюдается в нижней зоне наконечника, минимальное — в верхней. Перепад давлений в слоях смеси способствует выдавливанию воздушных включений к открытой поверхности бетона, повышает плотность бетона и качество поверхностей. При этом крупный заполнитель стремится занять устойчивое положение, обеспечивающее плотную пространственную структуру бетона.

При прекращении вибрации свойства бетонной смеси резко изменяются, она приобретает определенную структуру, обладающую некоторой прочностью. Так, после извлечения или перестановки вибратора уплотненная смесь может воспринимать нагрузку: например, рабочий может перемещаться по поверхности бетона, не нарушая его структуры. >

Вибрационное воздействие характеризуется двумя параметрами: частотой и амплитудой колебаний. Частота колебаний определяется числом колебаний в единицу времени (минуту, секунду) и выражается в герцах (Гц). Амплитуда колебаний выражается в миллиметрах. Параметры амплитуды и частоты взаимосвязаны. Так, низкочастотные вибраторы имеют большую амплитуду колебаний, а высокочастотные — меньшую.

Большое влияние на процесс уплотнения оказывает характер взаимодействия вибратора с бетонной смесью и опалубкой формы, а также его расположение в плане. Так, очень близкое расположение глубинного вибратора к опалубке формы способствует не уплотнению, а разрушению структуры бетонной смеси за счет высокого динамического давления в этой области. Удаление вибратора от опалубки может привести к недоуплотнению прилегающих к опалубке участков смеси, что повышает пористость и снижает прочность бетона. Поэтому, в каждом конкретном случае с учетом радиуса действия вибратора определяют его местоположение, чтобы обеспечить нормальное и однородное уплотнение смеси.

Продолжительность вибрирования зависит от типа вибратора и технологических характеристик бетонной смеси: чем меньше подвижность уплотняемой смеси, тем более длительной вибрации она требует. При недостаточной продолжительности вибрирования смесь недоуплотняется, а при избыточной – расслаивается. Такие смеси резко теряют свои физико-механические свойства. Во избежание этого в каждом конкретном случае опытным путем определяют оптимальное время вибрирования, при котором достигается плотная структура бетона без ухудшения его свойств.

При использовании смесей с осадкой конуса более 10 см во избежание расслоения требуется кратковременное воздействие вибраций.

Основными признаками достаточного уплотнения являются прекращение оседания бетонной смеси, появление на ее поверхности цементного молока и прекращение выделения пузырьков воздуха.

Для получения качественного бетона тщательно уплотняют смесь в углах опалубки, в густоармированных местах. Чтобы не нарушить сцепления арматуры и закладных частей с бетоном, не следует устанавливать на них работающие вибраторы.

В исключительных случаях для уплотнения бетонной смеси в тонкостенных и густоармированных конструкциях, где невозможно использовать вибраторы, применяют штыкование.

Для уплотнения жестких бетонных смесей при устройстве бетонных покрытий небольшой толщины может быть использовано трамбование. Применяют пневматические или ручные трамбовки, а также виброкатки. Смеси уплотняют слоями толщиной 10…15 см.

Фундамент - Уплотнение бетонной смеси

gardenweb.ru

Способы уплотнения бетонной смеси и типы вибраторов + фото

Бетон является одним из основных строительных материалов, сегодня он применяется при возведении почти каждого здания. Качество изделия определяется не только классом используемого цемента, но и способом уплотнения бетонной смеси, выбор которого зависит от состава раствора, представляющего собой рыхлую массу, испещренную воздушными пустотами, в качественном изделии их количество не должно превышать 2-3% от общего объема смеси.

Фото бетонной смеси

Правильная укладка цементно-песчаного раствора подразумевает его плотное прилегание к арматурному каркасу, опалубке, а также закладным частям сооружения. Существует несколько способов воздействия на бетонные смеси, которые приводят к повышению ее плотности и однородности. Длительность обработки раствора зависит от его начальной жесткости и, как правило, не превышает пары минут, так как может произойти расслоение бетона – тяжелые зерна опустятся на дно формы, в результате чего может произойти деформация армирующей сетки.

Способы уплотнения и укладки смеси для различных конструкций

  1. Приготовление смеси строительнойК прессованию прибегают редко вследствие его высокой стоимости. В частном строительстве оно применяется только как дополнительная нагрузка. Прокат – один из наиболее популярных видов прессования. Давление смеси в данном случае передается посредством небольшой площади формовочного катка, что приводит к уменьшению расхода энергии.
  2. Основной и наиболее распространенный способ уплотнения при монолитной кладке – вибрирование. Его сущность состоит в сообщении раствору частых, небольших по силе ударов. При таком воздействии частицы смеси приходит в движение, связь между ними ослабевает, бетон становится текучим, приобретая способность проникать в углы и углубления. Вибрирование осуществляется при помощи вибробулав, погружаемых в труднодоступные места между стержнями армирующей сетки. Проработка верхнего слоя цементно-песчаного раствора обеспечивается поверхностными виброустройствами, существенно упрощающими процесс бетонирования полов.

    Каждому типу вибраторов для уплотнения бетона соответствует своя зона эффективности, определяемая толщиной бетонной массы.

  3. Сущность вакуумирования заключается в создании низкого давления внутри забетонированной конструкции, что позволяет ликвидировать имеющиеся там пустоты и излишки воды. Максимальная толщина слоя, поддающегося обработке вакуумом, составляет 15 см. К техническим недостаткам этого способа специалисты относят большую длительность процесса: в среднем на обработку 1 см толщины уходит 1-2 минуты. Эффективно уплотнять бетонные смеси метод позволяет только в сочетании с вибрированием. Во время обработки раствора, находящегося под воздействием вакуумной установки, имеющиеся в нем твердые компоненты начинают заполнять поры, которые появляются на месте воздушных пузырьков и капель воды.
  4. Центробежный метод уплотнения и укладки бетона способен обеспечить полное прилегание бетонной массы к внутренней части опалубки. Вода из смеси удаляется в результате ее постоянного вращения в специальном устройстве — центрифуге. Единственным недостатком метода является разделение раствора на несколько слоев: тяжелые частицы под действием центростремительной силы прижимаются к краям, в то время как малые оказываются в центре. Во избежание этого следует обеспечить достаточную связность бетонной массы, существенно увеличив количество цемента. Метод используется, в основном, для формирования стоек для фонарей и труб, а также для производства опор линий электропередач.

Методы уплотнения бетона

Уплотнение смеси следует прекратить после появления на ее поверхности цементного молока, также о достаточной плотности и однородности раствора свидетельствует прекращение выхода из него воздушных пузырьков.

stoneguru.ru

Достижение необходимых свойств через уплотнение бетонной смеси - Статьи

Достижение необходимых качественных показателей бетона возможно лишь при тщательном уплотнении бетонных смесей. При поступлении из смесителя бетонная смесь имеет достаточно большое число воздушных пор. Жесткие смеси образуют неустойчивые рыхлые структуры с крупными воздушными полостями. Отношение для них объема воздушных пор к общему объему смеси достигает 40-50%. Пластичные смеси почти полностью водонасыщены, содержание воздуха в них может не превышать 5-20%. В среднем на каждый процент воздушных пор приходится 5-6% падения прочности. Эти данные получены для бетонов с содержанием цементного камня 300-500 л/м3. . При снижении расхода цемента недоуплотнение сказывается на прочности еще более заметно и может дойти до 7-8% на 1 % сохраняемого воздуха. Недоуплотнение отрицательно сказывается и на ряд других свойств затвердевшего бетона. Степень уплотнения бетонной смеси определяется коэффициентом уплотнения: Ку=1-П, где П - пористость уплотненной смеси.

Для бетонных смесей, находящихся в статическом состоянии, характерно наличие сухого трения между твердыми компонентами. Трение возрастает с уменьшением содержания раствора в бетонной смеси, уменьшением количества воды затворения, применении заполнителей остроугольной формы. Силы внутреннего трения уменьшаются до минимума при механических воздействиях на бетонную смесь, прекращение этих воздействий приводит к восстановлению внутреннего трения. Способность к тиксотропному разжижению под влиянием механических воздействий характерна для многих коллоидных систем, образование которых происходит за счет сил Ван-дер-Ваальса, в том числе и цементного теста. При механических воздействиях и особенно при вибрировании происходит резкое снижение сопротивления сдвигу и бетонная смесь начинает подчиняться законам гидростатики. Под действием градиента скорости, развиваемого при виброуплотнении, вязкость смеси снижается на несколько порядков. Основные способы механического воздействия на бетонную смесь с целью ее уплотнения и формования изделий можно разделить на 3 группы: - статические (прессование, укатка, вакуумирование), - динамические (вибрирование, трамбование), - комбинированные (вибропрессование, вибровакуумирование, виброштампование и др.). Более 90% всех бетонных изделий изготовляется с помощью вибрирования. Динамические воздействия при укладке бетонной смеси используются с 1860 г., тогда при укладке жестких смесей начали использовать трамбование. Вибрирование бетонной смеси при возведении крупных объектов начал применять Р. Фрейсинев 1917 г. Широко в строительстве вибрация стала применяться с 30-х годов XX столетия. По Фрейсине при вибрировании бетонных смесей происходит взаимное сближение и отталкивание частиц, сопровождающееся уменьшением внутреннего трения за счет перемещения вниз тяжелых и всплытия вверх более легких частиц. Современные представления о механизме уплотнения вибрированием дополняются волновым характером распространения механических колебаний и моделированием бетонной смеси акустической средой с высоким коэффициентом затухания. Энергия при распространении колебаний от излучателя расходуется в бетонной смеси на преодоление сил трения и сцепления между частицами, разрушение структуры цементного теста и снижение вязкости среды. Смесь приобретает свойства тяжелой жидкости и способность к течению и заполнению формы. Перепад давлений в различных слоях смеси способствует миграции и удалению воздушных включений. При этом частицы заполнителя стремятся занять устойчивое положение, обеспечивающее плотную пространственную структуру. По виду колебаний, возбуждаемых вибратором, различают периодические синусоидальные, периодические несинусоидальные, одночастотные и поличастотные колебания. Исследования показали, что оптимальное значение частоты вибрирования связано с амплитудой колебаний, крупностью заполнителя, удобоукладываемостью бетонной смеси и др. С уменьшением крупности заполнителя соответственно увеличивается частота колебаний. Так, например, при крупности заполнителя 40 мм оптимальная частота равна 38 Гц, при крупности зерен 20 мм - 50 Гц, а при максимальных размерах зерен 10 мм -100 Гц. Для уплотнения мелкозернистых бетонных смесей в густоармированных конструкциях целесообразно применять вибрирование с частотой 100-133 Гц. Увеличение частоты колебаний позволяет в целом ряде случаев уменьшить продолжительность вибрирования и увеличить радиус действия вибратора. Применение разночастотных режимов вибрации позволяет улучшить упаковку различного по крупности заполнителя. Для каждой бетонной смеси при принятых параметрах колебаний имеется оптимальная продолжительность вибрирования. При недостаточной его продолжительности наблюдается недоуплотнение бетона и снижение его прочности; слишком длительное вибрирование не дает заметного повышения плотности и прочности бетона и может вызвать расслоение пластичных смесей. Обычно рекомендуется продолжительность вибрирования принимать вдвое большей показателя жесткости бетонной смеси, определенной на стандартной лабораторной площадке. Процесс виброуплотнения бетонной смеси состоит из трех стадий: переукладки составляющих, их сближения и компрессионного уплотнения. Первая стадия заключается в разрушении первичной неустойчивой структуры, изменении взаимной ориентации зерен, перестройки «скелета», который образуют заполнители смеси, и минимизации его объема, удалении основной массы воздуха. Первая стадия виброуплотнения является наиболее короткой. В течение второй стадии уплотнения происходит сближение отдельных зерен в результате перераспределения по объему растворной составляющей и дополнительного удаления воздушных включений. Прохождению второй стадии уплотнения способствуют статические нагрузки. Завершение второй стадии определяется окончанием осадки бетонной смеси. Дальнейшее вибрирование не повышает плотность бетона на завершающей третьей стадии. Окончательное уплотнение бетонной смеси может достигаться дополнительным (компрессионным) обжатием. Оно позволяет обеспечить более равномерное распределение воды, содержащейся в порах, а также уплотнение контактов между зернами заполнителя. При вибрировании компрессионное обжатие достигается увеличением статического давления в два-три раза в течение нескольких минут. При безвибрационном уплотнении этот эффект возможен при прессовании и более длительной выдержке. На первой стадии уплотнение бетонной смеси подчиняется закономерностям сыпучей среды, на второй она ведет себя как упруговязкопластичное тело, на третьей - как многокомпонентная зернистая среда. По Б.В. Гусеву и В.Г. Зазимко на основе представлений о бетоне как композиционном материале предлагается разделять процесс виброуплотнения на две стадии: первую - перекомпоновку крупного заполнителя и образование макроструктуры и вторую -тиксотропные изменения цементного теста и формирование микроструктуры. На первой стадии рекомендуются колебания низкой частоты с большой амплитудой, когда преодолеваются силы сцепления и сухого трения неуплотненных частиц бетонной смеси. В зависимости от свойств смеси и размеров крупного заполнителя для преодоления предельного напряжения сдвигу необходимы колебания с амплитудой 1-5 мм и интенсивностью по ускорению (1,5-3,5)д. На второй стадии для достаточного тиксотропного разжижения растворной составляющей целесообразны повышенные частоты или введение пластифицирующих добавок. Оптимальный интервал выдерживания бетонной смеси до вибрирования зависит от ее состава, консистенции, вида вяжущего и температурно-влажностных условий. Например, дорожные цементно-бетонные смеси рекомендуется обычно уплотнять через 50-60 мин. после их изготовления при температуре окружающего воздуха ниже 15°С, через 40-30 мин. при температуре воздуха 15-20°С и через 20-30 мин. - выше 25 °С. Современные виброуплотняющие машины имеют разнообразную конструкцию. Основным их элементом являются инерционные вибровозбудители дебалансного или самобалансного типа. В качестве рабочих частот вибромашин обычно применяются частоты 50 Гц и выше. Традиционное виброоборудование как правило, не позволяет оптимизировать рабочие режимы уплотнения и обеспечить достаточно высокие санитарно-гигиенические характеристики. Находит применение вибрационное оборудование, создающее режимы линейного (синусоидального) знакопеременного силового воздействия при низких - до 33 Гц, средних - 33-66 Гц и высоких частотах. Ударные средства обеспечивают режим нелинейного напряжения, когда к смеси подводится ударный импульс с частотой приложения обычно от 25 до 7 Гц. В настоящее время для уплотнения подвижных смесей с предотвращением их расслаиваемости получает распространение вибрационное оборудование, обеспечивающее эффективные низкочастотные симметричные режимы с уменьшением уровня шума. Время уплотнения и показатель раствороотделения бетонных смесей при низких частотах в 1,5-2 раза меньше по сравнению с частотой 50 Гц. Для уплотнения жестких и сверхжестких смесей предложены эффективные низкочастотные ударно-вибрационные режимы с частотой 15-30 Гц. При низкочастотных асимметричных режимах более интенсивно проявляется эффект пластификации бетонных смесей добавками ПАВ, существенно улучшается качество поверхности изделий. Наряду с динамическими для уплотнения смесей применяют и статические силовые воздействия. Их величина, как правило, не превышает 0,015-0,02 МПа. Пригруз в сочетании с вибрированием позволяет существенно сокращать продолжительность формования жестких бетонных смесей, улучшает равномерность уплотнения, препятствует расслоению смесей, в особенности на легких заполнителях. Для уплотнения сверхжестких смесей эффективно вибропрессование, широко используемое для изготовления мелкоштучных изделий типа тротуарных плит, стеновых блоков и др. К разновидностям вибропрессования можно отнести виброштампование и силовой вибропрокат. При первом способе вибрационное воздействие и статическое давление создаются одним рабочим органом - виброштампом, при втором вибрирование сочетается с механическим давлением на бетон вибровалков прокатного стана. Вибропротяжная технология позволяет выполнять непрерывное безопалубочное формование с помощью специальных агрегатов, включающих вибробункер, питатель и виброформующее устройство. Роль статического давления осуществляет подпор смеси в вибробункере и ее сопротивление при формообразовании. При вибровакуумировании в бетонной смеси, предварительно уплотненной вибрированием, с помощью вакуумных устройств создается разрежение и, благодаря разности давлений, из бетона отсасываются воздух и избыточная вода. При вакуумировании также возникает прессующий эффект от давления вакуумщита на поверхность обрабатываемого слоя бетонной смеси. Этот эффект усиливают дополнительным давлением (вакуум- прессование). При вакуумировании отсасывается обычно 15-20% воды затворения и до 80% содержащегося в бетонной смеси воздуха, что дает возможность повысить прочность бетона на 40-60% через 2-3 дня и на 20-25% в 28-суточном возрасте. Глубина вакуумирования бетона не превышает 10-12 см, поэтому этот способ эффективен для тонкостенных конструкций. Возможно применение способа вибровакуумирования для улучшения качества поверхностного слоя («закалки») конструкций. Из безвибрационных способов уплотнения применяют прессование, роликовое формование, центрифугирование и литьевое формование. Способ прессования основан на уплотнении бетонной смеси с выделением свободной воды при объемном обжатии формуемых изделий. При этом целесообразно применять жесткие сыпучие смеси с малым водосодержанием. Возможно использование и подвижных смесей, когда статическим давлением иногда в сочетании с электроосмосом осуществляется отжатие избытка воды. Удаление жидкой фазы из бетонной смеси при прессовании сопровождается фильтрационными процессами, которые определяются градиентами давления, размером капилляров и др. При рассмотрении механизма уплотнения бетонной смеси прессованием наибольшее значение имеют свободная и капиллярная вода, а также вода адсорбционных оболочек. При достижении определенного давления твердые частицы бетонной смеси сближаются, в результате чего часть пленочной воды переходит в свободное состояние и может быть отжата. Отжимание воды под давлением носит затухающий характер и идет до тех пор, пока внешнее давление больше суммы сил внутрикапиллярного давления, сопротивления фильтрации и вязкости жидкой фазы. По И.Н. Дударю процесс отжимания остаточной воды из цементного теста при В/Ц > К н. г (где К н. г - нормальная густота) лимитируется сопротивлением фильтрации. Изменение давления на первом этапе влияет только на скорость фильтрации и незначительно на количество выжатой воды. Начиная с определенного расстояния, между частицами а = 10" ...10~9м необходимо учитывать силы молекулярного взаимодействия дисперсной фазы и дисперсионной среды. На втором этапе силового влияния давления большое значение приобретает трение между частицами цементного теста и его нелинейная деформация. В результате внутреннее сопротивление давлению увеличивается и фильтрация воды уменьшается. Роль давления заключается не только в снижении В/Ц. Дополнительный прирост прочности прессованных бетонов обеспечивается за счет формирования более качественной структуры и, в частности, уменьшения радиуса пор, устранения макродефектов контактной зоны и дефектов, связанных с седиментационными процессами. Динамика уплотнения цементного теста в условиях прессования и технологические особенности способов Уплотнения бетонной смеси с отжатием воды обстоятельно изучены И.Н. Ахвердовым. Им установлены закономерности сжимаемости цементного теста и влияния прессующего Давления на остаточное В/Ц - (В/Ц)ост По И.Н. Ахвердову максимальное сближение цементных частиц имеет место при Х = (В/Ц)нач/Кнт =0,876. Между (В/Ц)ост и прессующим давлением существует такая же функциональная зависимость, как между усилием и деформациями в реальных твердых телах. Уплотненное под давлением цементное тесто при (В/Ц)ост менее 0,876Кнг не проявляет обратимых тиксотропных свойств, в результате резкого возрастания сил взаимодействия между частицами. По мере уменьшения содержания воды затворения все более отрицательно на плотность и прочность цементного камня сказывается влияние упругого последействия после снятия внешнего давления. Более полному прохождению ионообменных процессов при гидратации цемента и повышению прочности способствует оптимальное время прессования. Интенсивный рост прочности цементного камня происходит до прессующего давления 100 МПа, на практике давление прессования обычно не превышает 10-15 МПа. Эффективным способом получения сверхпрочных бетонов и экономии цемента является длительное объемное прессование бетонной смеси. Как показано Е.М. Бабичем, в результате длительного (2-Зсут) прессования прочность бетона при сжатии увеличивается на 60-140% и может достигать 100-150 МПа. При заданной прочности возможна экономия цемента до 35%. Наибольший эффект длительного прессования достигается при применении давления (5-15 МПа) в интервале схватывания цемента. В результате отжатия воды водоцементное отношение длительно прессованных бетонов достигает 0,18-0,20. Экспериментальными исследованиями установлена целесообразность предварительного, до прессования, вибрирования бетонной смеси. Такая технология, реализуемая, например, при производстве виброгидропрессованных труб, позволяет обеспечить прочность бетона в 1,35-1,8 раз выше, чем при обычном вибрировании. Высокие физико-механические свойства бетона обеспечиваются также при термосиловой технологии, основанной на комплексном воздействии внешнего давления и нагревания. При этом бетон находится под действием давления и температуры до приобретения критической прочности, способной выдерживать напряжения, возникающие при снятии давления. При формовании изделий трубчатого сечения эффективен способ распределения и уплотнения бетонной смеси центрифугированием. Эффективным способом уменьшения расхода цемента (до 25-30%) и повышения однородности структуры центрифугированного бетона является применение виброцентрифугирования. Виброцентрифугированием можно формовать изделия кольцевого сечения из бетонной смеси при начальном В/Ц цементного теста, близком к его нормальной густоте (Кн г), в то время как при послойном центрифугировании оно составляет (1,2-1,3)Кнг. Виброцентрифугированием удается повысить прочность бетона при однослойном формовании примерно на такую же величину, как при трехслойном центрифугировании. К безвибрационным способам уплотнения относится бетонирование набрызгом, при котором бетонная смесь уплотняется под действием интенсивных инерционных сил. Характерным для метода набрызга является совмещение в едином производственном процессе транспортирования, укладки и уплотнения бетонной смеси при полной механизации всех технологических операций. На практике метод набрызга реализуется с применением пневматических аппаратов в виде «сухого» или «мокрого» торкретирования и шприцбетонирования. «Сухое» торкретирование заключается в нанесении на поверхность под давлением сжатого воздуха одного или нескольких слоев цементно-песчаного раствора, подаваемого по шлангу в виде сухой смеси, затворяемой водой при выходе из сопла. «Мокрое» торкретирование (способ пневмобетона) отличается применением готовых цементно-песчаных растворов, диспергируемых в отдельные гранулы, транспортируемые во взвешенном состоянии. Шприц-бетонирование заключается во введении в сухую смесь крупного заполнителя - щебня или гравия фракции до 25-30 мм, добавок-ускорителей схватывания и твердения и др. В последние годы шприц-бетон известен больше под общим названием набрызг-бетон. При торкретировании частицы удерживаются на бетонируемой поверхности силами поверхностного натяжения.

Авторы: Л. И. Дворкин, О. Л. Дворкин

m350.ru

Уплотнение бетонной смеси - Специальные виды работ в строительстве

Уплотнение бетонной смеси  должно  вестись  механизированным путем. Для этой цели обычно применяют вибраторы, создающие колебания высокой частоты (от 3 до 10 тысяч в ми­нуту при амплитуде 0,3-0,8 мм). Благодаря такому воздейст­вию бетонная смесь приобретает свойства тяжелой жидкости и,  растекаясь, плотно заполняет опалубку.

При механизированном уплотнении достигаются большие  плотность, морозостойкость и прочность бетона, чем при ручной укладке (штыкование, трамбование). Кроме того, механизиро­ванное уплотнение дает возможность применять бетонные смеси с низким водоцементным отношением, в результате чего снижается расход цемента.

По роду привода вибраторы разделяют на электромеханиче­ские -(наиболее распространенные), электромагнитные и пневма­тические. Тип вибратора зависит также от вида, формы и раз­меров железобетонной конструкции. Так, для укладки бетона в сооружения с большими открытыми поверхностями используют поверхностные вибраторы (рис. 142), передающие коле­бания бетонной смеси через металлическую площадку или рейку. Глубина распространения колебаний в толщу бетонной

Рис. 142 Поверхностные вибраторы: а - площадочный; б -виброрейка; 1 - электровибратор; 2 - площадка; 3 - основание виброрейки; 4 - направляю­щая рейка

смеси достигает 10-30 см. Продолжительность вибрирования на одном месте составляет около 1 мин, после чего вибратор переносят на смежный участок.

Внешними признаками достаточного уплотнения служат прекращение оседания бетонной смеси и появление на ее по­верхности так называемого «цементного молока».

Для уплотнения крупных массивов, фундаментов, а также балок и колонн больших сечений применяют глубинные вибра­торы (рис. 143), наконечники которых погружаются в бетон­ную смесь.

Рис. 143 Глубинные вибраторы: а - со  сменным   наконечником;   б - вибробулава;   в - с гибким валом; 1 - электродвигатель; 2 - сменный наконечник;  3 - двигатель;   4 - гибкий   вал

В стенах, балках и колоннах малых сечений (до 30 см), не позволяющих применять глубинные вибраторы, используют на­ружные тисковые вибраторы, которые прикрепляются к ребрам опалубки и через нее передают вибрацию бетонной смеси.

При бетонировании массивных конструкций с горизонталь­ными или наклонными поверхностями вибрирование часто соче­тают с вакуумированием бетонной смеси. Это позволяет допол­нительно уплотнить бетонную смесь путем отсоса из нее излиш­ней воды с помощью вакуум-щитов. Кроме того, этим обеспечи­вается быстрое твердение бетона, а также повышаются его прочность, морозостойкость и водонепроницаемость.

Плотины бетонируют отдельными секциями (блоками), ко­торые разделяются вертикальными сквозными конструктив­ными швами, проходящими по всей высоте сооружения. Раз­бивка на блоки необходима для того, чтобы избежать появле­ния трещин в бетоне в результате температурных деформаций и неравномерной осадки плотины. Расстояние между конструк­тивными швами (ширина блока) обычно не превышает 15 м.

В целях быстрого рассеивания тепла, выделяющегося при твердении бетона, бетонирование блоков ведут слоями толщиной 1,5-2,5 м.

Строительные швы являются наиболее ненадежными участ­ками в теле плотины, так как сопротивляемость бетона в плос­костях этих швов ниже, чем в остальной массе сооружения. Кроме того, по рабочим швам возможна фильтрация воды, так как верхний слой ранее уложенного бетона получается более пористым вследствие выделения «цементного молока» и повы­шения водоцементного отношения при вибрировании бетонной смеси. Поэтому необходимо применять специальные меры для устранения этих недостатков:

- избегать излишнего вибрирования верхнего слоя бетонной смеси;

- поверхность рабочего шва делать не плоской, а штрабированной;

- перед началом укладки бетонной смеси поверхность ранее уложенного бетона тщательно очищать от грязи ипленки рас­твора при помощи металлических щеток или подаваемых под давлением воды и мокрого песка;

- расчищенную поверхность покрывать слоем цементного рас­твора (1-2 см), втирая его во все неровности, после чего не­медленно приступать к бетонированию.

Для повышения водонепроницаемости рабочего шва с напор­ной стороны устраивают простейшие уплотнения, втапливая в уложенную бетонную смесь стальные пластинки и т. п.

svaika.ru