Способы уплотнения бетонной смеси (цель и методы)

Способы уплотнения бетона

Способы уплотнения бетона.
Производство бетона высокого качества требует правильной разработки технологии бетонирования и четкого её соблюдения. В состав бетонной смеси должны входить чистые и качественные материалы. Чтобы полноценно использовать их свойства, после бетонирования формы для производства ЖБИ смесь необходимо уплотнить. Целью уплотнения является более плотная укладка щебня, удаление воздушных пузырьков и избыточной воды. Уплотненная смесь лучше заполняет опалубку и образует более прочную связь с армирующей конструкцией. У обработанного бетона более высокие эксплуатационные характеристики, чем у обычного, и это положительно сказывается на сроке службы готовых ЖБИ.
Уплотнение бетона на производстве ЖБИ может быть выполнено следующими способами:
• Штыкованием;
• Трамбованием;
• Вакумированием;
• Вибрированием.
Первые три способа уплотнения бетона применяются значительно реже, чем последний.
Штыкование
Этот способ уплотнения бетона наиболее прост и не требует особых инструментов. Штыкование выполняют при помощи длинного и тонкого штыря, реже трубы. Хорошо подходит отрезок арматуры, найти который на производстве не составляет проблем. Инструмент медленно погружается в бетон, раскачиваясь из стороны в сторону, и вытаскивается аналогичным способом. Рекомендуется пробивать штыком смесь на всю толщину. При извлечении инструмента воздух и вода поднимаются наверх.
В основном штыкование используется для уплотнения небольших объемов смеси, поскольку процесс достаточно трудоемок и отличается низкой производительностью. Крупные объемы смеси обрабатывают данным способ только при уплотнении тонкостенных конструкций. Наиболее эффективно штыкование при уплотнении смесей с высокой подвижностью.
Трамбование
Инструментом для трамбования служат ручные или пневматические трамбовки. Ручные трамбовки имеют вид бревна или стальной плиты с рукоятками. Трамбовка поднимается за рукоятки и с силой опускается на бетонную поверхность. Пневматические трамбовки более технологичны. Они выполняют много ударов за минуту.
Трамбование применяется только при обработке жестких смесей, которыми заливаются малоармированные конструкции. Ручное трамбование, как и штыкование, очень трудоемкая операция.
Вакуумирование
Уплотнение бетона при помощи вакуума предполагает удаление из смеси избыточной воды и пузырьков воздуха. Установка уменьшает давление до 0,07. 0,08 МПа. В результате воздействия частицы бетона сближаются, снижается его пористость и улучшается качество в целом. Прочность возрастает на 15-20%.
Вакуумированию подвергают тонкие слои бетона, имеющие значительную поверхность. Этим способом можно обрабатывать весьма сложные поверхности, в том числе своды и купола. Уплотнить бетон при помощи вакуумирования можно на глубину до 30 см.
Оборудование для уплотнения бетона, которым выполняется вакуумирование, состоит из: насоса, ресивера, шлангов и щитов разной формы. Различается устройства для обработки горизонтальных и вертикальных поверхностей. Непосредственно с бетоном контактирует вакуум-щит, который имеет квадратную или близкую к ней прямоугольную форму со стороной около 1 м.
Основным недостатком вакуумирования является низкая скорость процесса. Для качественной обработки устройству требуется 1-2 минут на 10 мм толщины. Также наблюдается неравномерность уплотнения – после 120-150 мм толщины бетона эффективность обработки быстро понижается. У массивных железобетонных конструкций при помощи вакуумирования можно уплотнить только поверхностный слой.
Вибрирование
Уплотнение бетона при помощи вибрации является самым распространенным. Он позволяет просто получить качественный результат и не обладает серьезными недостатками.
При вибрации бетонной смеси слои материала преодолевают внутренне трение, в результате чего текучесть резко повышается. Смесь лучше заполняет опалубку. Особенно эффективно виброуплотнение при густом армировании. Вибрирующие частицы пытаются занять устойчивое положение, благодаря чему плотность материала возрастает. Этот процесс приводит к повышению давления, которое, в свою очередь, способствует вытеснению воздуха и лишней воды. Таким образом, получается плотный бетон с минимальным количеством воздушных пор.
У процесса вибрирования можно выделить две характеристики – частота и амплитуда. Мощность установки является второстепенным параметром и оказывает влияние только на производительность. Частота и амплитуда взаимосвязаны, при понижении одной характеристики возрастает другая. К низкочастотным вибраторам относятся механизмы, совершающие до 3500 колебаний в минуту, среднечастотным – от 3500 до 9000, остальные являются высокочастотными. Вибраторы с низкой частотой используются в уплотнении бетонных смесей с крупным уплотнителем, высокочастотные устройства – наоборот.
Вибраторы можно разделить на глубинные, поверхностные и площадочные.
У глубинных рабочий орган погружается в раствор и воздействует на него изнутри. Устройства с жестким валом называют вибробулавы. Длина такого вала весьма ограничена. Гибкие валы могут иметь длину до 6 м. При помощи глубинного вибратора мощностью в несколько кВт можно быстро обработать большой объем бетона на всю глубину.
Поверхностные вибраторы устанавливаются на залитый слой бетона. Они передают колебания при помощи рабочей площадки или вибробруса. К устройствам такого типа относятся виброрейки, длина которых может доходить до 8 м. Виброрейки применяются при уплотнении огромных площадей уложенного бетона. В основном они имеют бензиновый двигатель, что позволяет использовать их вдали от источников энергии. Максимальная глубина слоя бетона 30 см.
Площадочные вибраторы промышленного назначения крепят при помощи болтового соединения на специальные площадки, которые имеют особую жесткость и приварены непосредственно к металлоформам ЖБИ, виброрамы которых через резиновые опоры или пружины соединены с несущим поддоном и формовочными элементами. Источником колебаний являются эксцентрики при помощи регулировки их положения можно изменять амплитуду колебаний и настроить вибратор для любого объема бетона. Применение площадочных вибраторов – самый распространенный способ проведения процесса виброуплотнения при производстве ЖБИ разными технологиями.
Продолжительность обработки бетона вибрацией в одном месте зависит от мощности установки и характеристик смеси, особенно подвижности. Чем меньше этот показатель, тем длительнее требуется воздействие. Если бетон обработать недостаточно, то он останется рыхлым и с низкими прочностными показателями. Слишком длительное вибрирование также ухудшает качество бетона – смесь расслаивается. Слишком сильное вибрирование приводит к закипанию смеси и противоположному эффекту – вовлечению воздуха в тело бетона.

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.

Основные способы уплотнения бетонных смесей

При формовании железобетонных изделий и конструкций при­меняют различные способы уплотнения бетонной смеси: прессова­ние—воздействие на бетонную смесь значительных давлений; цент­рифугирование— воздействие на бетонную смесь центробежной силы при производстве трубчатых изделий; вакуумирование — от­сос из бетонной смеси избыточной воды и воздуха; вибрирование – воздействие на бетонную смесь колебательных движений.

Наиболее распространен последний способ уплотнения. Соче­тание вибрации с другими способами значительно повышает эф­фективность процесса уплотнения бетонной смеси. Так, сочетание вибрации с прессованием — виброштампование — используется пр» производстве сборного железобетона, сочетание вибрации с ваку – умированием — вибровакуумирование — широко используется при возведении монолитных конструкций, а также при производстве отдельных типов железобетонных изделий.

Рассмотрим воздействие вибрации на процесс уплотнения бе­тонной смеси. До воздействия вибрации на бетонную смесь уме­ренной жидкости она представляет собой аморфную рыхлую массу. При воздействии вибрации частицы заполнителей приводят­ся в интенсивное движение, в результате которого происходит их взаимное перемещение, проскальзывание одних частей относитель­но других в объеме системы. При этом достигается значительная скорость движения каждой частицы относительно ее центра мас­сы. При некоторой скорости сдвига частиц заполнителей наступа­ет проявление вязких свойств (текучесть) бетонной смеси, и она переходит в состояние «тяжелой жидкости», приобретая заданную геометрию изделия. Такого рода вязкость называют структурной вязкостью. Текучесть бетонной смеси может наступить только при условии, если будут разрушены структурные связи между части­цами заполнителя, т. е. структурная вязкость достигнет опреде­ленного предела, который будет зависеть от скорости деформации сдвига частиц. Эти изменения в структуре бетонной смеси назы­вают тиксотропними превращениями. Структурная вязкость и тик – сотропия бетонной смеси непосредственно связаны с понижением действительного и видимого коэффициентов трения.

Бетонная смесь представляет собой трехфазную грубодисперс – ную систему (твердая фаза — фракции щебня или гравия и песка, жидкая — цементный раствор, газообразная —находящийся в мас­се смеси воздух—10. 15% от объема смеси). В процессе уплот­нения смесь разрушается и в конце его переходит в двухфазную систему (твер­дая + жидкая фазы), при содержании в ней воздуха не более 2 . 3%. В результате процесса виброуплотнения тело бетона (железобетона) получает однородную плотную структуру, что обеспечивает гото­вым железобетонным изделиям заданные физико-механические показатели.

Рис. 18.1. Схема переда­чи колебаний от вибро­возбудителя внутрь бе­тонной смеси

Получение такой структуры уплотненно­го тела бетона может быть обеспечено только при правильной оценке динамиче­ского состояния системы в условиях вибрационного и других механических
воздействий. Структура бетона в основном определяется ее реологическими свойствами: вязкостью цементного раствора, сила­ми трения и сцепления между частицами заполнителя, наличием тиксотропних превращений смеси, сохранением целостности упру – говязких каналов цементного раствора. Для обеспечения управ­ления данными реологическими свойствами необходимо правильно назначить вибрационный режим работы уплотняющей машины (устройства). Под вибрационным режимом понимают вид и ха­рактер колебаний, их направление относительно сечения уплотняе­мого тела бетона, а также колебательные параметры (угловая частота со и амплитуда колебаний) и динамический режим рабо­ты машины.

Бетонная смесь при уплотнении представляется в виде крупно­го заполнителя, окруженного раствором из мелких зерен, объеди­ненных между собой поверхностными силами сцепления. Такая смесь будет обладать упруговязкими свойствами и при небольших деформациях передача колебаний будет происходить по каналам, уподобляющимся пружинам с упруговязкой характеристикой.

При этом (рис. 18.1) частицы заполнителей, как правило, кон­тактируют между собой через упруговязкие каналы и в отдельных случаях непосредственным контактом. Тогда колебания перего­родки 1 передадутся частице Лі, в свою очередь, частица А пере­даст колебания частице А% непосредственным контактом и части­цам А з и Л4 — через упруговязкие каналы и т. д. Такая взаимо­связь частиц А заполнителей исключает возможность их изолиро­ванного колебания. Возбужденные частицы А заполнителей ко­леблются вынужденной частотой вибровозбудителя, но с различ­ными амплитудами колебаний в зависимости от их масс и жест­кости упруговязких каналов раствора. Несмотря на определенную условность представленной схемы, на ее основе можно сделать следующие выводы:

1) выбранный динамический режим работы виброуплотняющей машины должен обеспечить сохранность упруговязких каналов цементного раствора, иначе возникнут турбулентные перемещения

Частиц заполнителя смеси, которые вызовут ее расслоение, сопровож­даемое выбросом частиц заполните­ля А на поверхность изделия и зна­чительным подсосом атмосферного воздуха;

Рис. 18.2. Зависимость эффектив­ности вибраций от угловой час­тоты

2) вид и направление колебания рабочего органа машины должны приниматься с учетом его конструк­ции, типа формуемого изделия и способа формования. Конструкция рабочего органа при правильно при­нятом виде и направлении колеба-
ний должна обеспечить передачу последних сечению изделия в на­правлении наибольшей свободы перемещения частиц заполните­ля А, эффективное удаление включенного воздуха, получение одно­родной, пло. тной структуры уплотненного бетона;

3) характер колебаний рабочего органа машины должен вы­бираться с учетом требований, предъявляемых к формуемому из­делию (прочность, водонепроницаемость, морозостойкость, долго­вечность) ;

4) выбранный вибрационный режим уплотнения бетонной сме­си должен обеспечить возбуждение наибольшего числа единиц А, входящих в состав смеси фракций крупного заполнителя, и эф­фективное использование порожденных сил инерции для разруше­ния начального структурного состояния частиц заполнителя си­стемы с последующим сближением.

Эффективность вибрации при уплотнении бетонной смеси со­стоит в том, что приводятся в движение частицы относительно друг друга в объеме системы, и, кроме того, возбужденные части­цы развивают значительные скорости относительно своих центров масс. Эффективность вибрирования характеризуется отношением полуразмаха скорости зерен заполнителя относительно окружаю­щей среды к амплитуде скорости приведенной вибрации. На рис. 18.2 приведены кривые зависимости параметра эффективности вибрации і] от угловой частоты (со) при постоянной амплитуде скорости (aco=const), для пяти значений размера зерен заполни­телей, причем г : г2: гз: a : г5=1 : 2 : 5 : 10 : 20. Проведя прямую, параллельную оси со на уровне необходимой эффективности ту (пунктирная линия), находим на пересечении с кривыми частоты, необходимые для поддержания колебаний частицы разных разме­ров скорости возбуждения при одинаковой амплитуде. Если ка – кая-то частота обеспечивает необходимые относительные колеба­ния частиц данного размера, она заведомо обеспечивает эффек­тивные колебания частиц больших размеров. Рационально выбранный вибрационный режим процесса уплотнения бетонной смеси должен оптимизировать динамическую систему, т. е. обес­печить ей такое состояние, при котором наблюдается наименьший уровень реологических сопротивлений. Этим создается условие снижения энергоемкости процесса виброуплотнения бетонной сме­си при формовании. Степень уплотнения бетонной смеси оценива­ется коэффициентом уплотнения /Супл — отношением фактической плотности бетона к теоретической массе — плотности (/СуПл^0,98). Плотность бетона повышается с уменьшением водоцементного от­ношения В/Ц смеси, что обосновывает широкое применение жест­ких бетонных смесей.

Уплотнение бетона: методы и оборудование

Уплотнение бетонной смеси является одной из самых важных операций при бетонировании. Во время изготовления бетонной смеси в нее проникает воздух. Если вовремя не позаботиться о его удалении, то готовый строительный материал будет обладать пористостью и низкими прочностью и долговечностью. Для устранения воздушных пузырьков и равномерного расположения составляющих бетон уплотняют с помощью различных приспособлений, называемых вибраторами.

Выбор режима уплотнения

Для каждой смеси в зависимости от размера фракций и ее подвижности необходимо выбирать индивидуальный вибрационный режим, основными характеристиками которого являются:

• амплитуда колебаний — максимальное удаление вибрирующей точки от центра колебания;
• частота колебания — число колебательных циклов, совершенных в единицу времени;
• время протекания процесса уплотнения.

Как же правильно определить режим вибрирования бетонной смеси?

• Для смесей с крупными размерами заполнителей оптимальными являются низкочастотные колебания с значительной амплитудой.
• Если для изготовления бетона использовались мелкие заполнители — вибрирование должно осуществляться с значительной частотой и низкой амплитудой.
• Для смесей с различными размерами фракций заполнителя используют поличастотные механизмы для уплотнения. Способ вибрирования с изменяющейся частотой колебаний является самым эффективным и перспективным.

Частота колебаний вибраторов находится в пределах — 2800-20000 циклов в минуту, амплитуда 0,1-3,0 мм.

Методы уплотнения бетонной смеси

Вибраторы различных конструкций имеют различные способы воздействия на бетонные смеси, по этому признаку механизмы этой группы разделяют следующим образом:

• У глубинных (внутренних) вибраторов рабочая часть погружена в смесь, колебания передаются посредством корпуса.
• Поверхностные механизмы для уплотнения устанавливаются на поверхность смеси, колебания передаются через рабочую площадку.
• Вибраторы наружного типа крепятся к опалубке.
• Виброплощадки относятся к стационарному формующему оборудованию, используемому на заводах ЖБИ.

По виду питающей энергии различают механизмы: электромеханические, электромагнитные, гидравлические, пневматические, от двигателя внутреннего сгорания. При отсутствии механизированного инструмента возможно проведение ручного уплотнения бетона.

Наиболее эффективный способ получения качественно уплотненного бетона — послойная укладка смеси с ее глубинным вибрированием. Толщина каждого укладываемого слоя должна быть более 100 мм, оптимально — 300-500 мм, подвижность смеси — 6-8 см. Для обеспечения однородной структуры необходима равномерная подача бетона в сочетании с тщательно проведенным процессом вибрирования.

Строите высотные здания? Прочитайте статью про бетонирование скользящей опалубки.

У нас можно купить стальные трубы с доставкой и по демократичным ценам.

Ручное уплотнение бетонной смеси

При самодеятельном строительстве ручной труд занимает значительное место. Без применения механизмов можно уплотнять небольшие массивы бетонных смесей.

Уплотнение пластичных бетонов осуществляют способом штыкования. Для этой операции берут длинный штырь, кусок арматуры, тонкую трубу. Сначала этот инструмент погружают в раствор толчковыми движениями небольшой амплитуды. Дойдя до дна бетонной смеси, начинают качать штырь из стороны в сторону. Потом инструмент медленно вынимается с совершением вертикальных и горизонтальных колебательных движений.

Смесь должна быть проштыкована до самого дна.

Для жестких бетонов применяется трамбовка, изготовленная из отрезка бревна или бруса массой 15-30 кг. Для удобной работы с этим инструментом к нему прибиваются ручки. Нижний конец трамбовки обивается металлом для предохранения древесины от размокания и крошения.

Для трамбовки мелких бетонных деталей применяют более легкие трамбовки, напоминающие по форме швабру с прикрепленной внизу металлической площадкой или тяжелым бруском.

Глубинные вибраторы: характеристики и область применения

Глубинные вибраторы используют для армированных и неармированных блоков массивных сооружений, при изготовлении фундаментов, полов, балок.

Принцип работы электромеханического глубинного вибратора заключается в передаче колебаний высокой частоты наконечника к смеси через гибкий вал при помощи электродвигателя. Наконечник называется булавой. Булава погружается в смесь и создает высокочастотные волны, которые снижают трение частиц материала и делают его более пластичным. При этом вязкость смеси снижается и бетон растекается во всем требуемом объеме, заполняя самые труднодоступные места. Пузырьки воздуха при этом процессе выдавливаются на поверхность бетона.

Для уплотнения бетона в крупных массивах используют особо мощные вибраторы, которые перемещаются с помощью кранов. Глубинные вибраторы при необходимости объединяют в пакеты.

На не электрифицированных строительных участках используют вибраторы на приводах от двигателей внутреннего сгорания.

Поверхностные вибраторы: особенности конструкции

Поверхностные вибраторы используют для бетонирования армированных одиночной арматурой или неармированных полов, сводов, перекрытий, покрытий автомобильных трасс и аэродромов, имеющих толщину не более 250 мм. Если бетонируются конструкции с двойной арматурой — их толщина не должна превышать 120 мм.

Вибраторы этой группы состоят из рабочей площадки с установленным на ней электродвигателем. На валу электродвигателя находятся два дебаланса, вращение которых инициирует колебания. Вибрации посредством рабочей площадки передаются бетонной смеси.

Вибратор запитывается через понижающий трансформатор во избежание поражения рабочих электрическим током.

К поверхностным вибраторам относятся и виброрейки, которые представляют собой устройство для выравнивания и уплотнения смесей, заливаемых для устройства полов и оснований. Вибратор состоит из двух параллельных профильных деталей, которые жестко связаны с помощью поперечных связей. (Рис.1)

Как повысить прочность бетона? Здесь описаны самые современные методы.

Если ищете бетон В20, ознакомьтесь с нашими ценами. Бетон В20 обладает высокой прочностью и применяется для фундаментов, строительства отмосток, площадок, лестниц, дорожек и других целей.

Для предотвращения возможности деформирования рейки внутри профилей расположены натяжные устройства с бессрочной гарантией. Натяжение профилей регулируется винтами, расположенными на концах рейки. Виброрейки оснащаются съемными электрическими или бензиновыми вибро узлами.

Наружные вибраторы: разновидности и их характеристики

Для уплотнения бетона, укладываемого в тонкие элементы монолитных сооружений, при изготовлении деталей сборного железобетона, а также для побуждения и ускорения выгрузки вязких материалов из бункеров, автосамосвалов, бадей используют вибраторы, которые устанавливаются на опалубке, бункерах и других конструкциях снаружи.

Наиболее широко востребованы электромеханические вибраторы данной группы с круговыми и направленными вибрациями, а также пневматические вибраторы.

• Механизм с круговыми вибрациями состоит из мотора-вибратора, на валу которого расположены дебалансы. Величина вращательного момента регулируется перемещением дебалансов по валу.
• Вибраторы с направленными колебаниями, иначе маятниковые, представляют собой устройства с маятниковой подставкой и выдвижными дебалансами. С вибратором соединяются опорная плита и ось качания. Размах качания корпуса устройства вокруг оси ограничивается амортизатором.
• Пневматические вибраторы оснащены пневмодвигателем, находящимся в корпусе с кронштейнами для крепления к конструкциям, рукавом для подачи воздуха и пусковым устройством. Выпускаются модели пневмовибраторов, предназначенные для изготовления трубной продукции.

Пневмовибраторы благодаря своей электробезопасности могут использоваться во взрывоопасных условиях.

Виды виброплощадок

Виброплощадка состоит из двух рам. На подвижную верхнюю устанавливают емкость с бетонной смесью. Нижняя, неподвижная, закрепляется на фундаменте. Верхняя рама с расположенным на ней вибромеханизмом опирается на неподвижную раму посредством амортизаторов — пружин, рессор, резиновых прокладок.

Вибромеханизм, как правило, представляет собой валы с дебалансами, которые приводятся во вращение с помощью электродвигателя.

Верхняя подвижная рама должна обладать достаточной жесткостью. Иначе будет наблюдаться неравномерная амплитуда колебаний. На участках со слабыми колебаниями уплотнение смеси получится недостаточным.

Показатель качества укладки бетонной смеси

Качество укладки бетона характеризуется основным показателем: коэффициентом уплотнения. Эта величина равна отношению фактического объемного веса бетонной смеси к теоретическому, вычисленному с учетом полного отсутствия воздуха в уплотненной смеси. Коэффициент уплотнения зависит от: процента содержания воды в смеси, характера и формы поверхности заполнителей.

Хорошо уложенным считается бетон, коэффициент уплотнения которого колеблется в пределах 0,98-1,0.

Определить коэффициент уплотнения возможно в полевых условиях, используя специальное устройство. Этот прибор состоит из двух бункеров, которые имеют форму перевернутого конуса и сосуда цилиндрической формы.

Выполняем бетонные работы любого рода.

Качественное уплотнение смеси является одной из приоритетных задач при сооружении объекта любых габаритов и целевого назначения, поскольку именно от эффективности укладки бетона во многом зависит прочность и долговечность сооружения.

Уплотнение бетона

Технология возведения конструкций из бетона подразумевает приготовление бетонной смеси и ее уплотнение. Есть случаи, когда при замешивании раствора внутри появляются полости, которые могут нарушить структуру, снизить ее плотность. Из-за этого в изделии появляются трещины, что в конечном итоге способно привести к разрушению бетонных конструкций. В процессе уплотнения специалисты удаляют из раствора воздух, лишнюю жидкость, за счет чего он становится более плотным. Таким образом, изделие получается более прочным и долговечным.

Для чего применяется?

Уплотнение бетона считается самым ответственным этапом укладки цементных смесей. От того, насколько тщательно будет выполнено это действие, будут зависеть коэффициент бетона и основные характеристики изделия. В ходе процедуры специалисты обрабатывают бетонную поверхность вручную или при помощи механических устройств, удаляя полости. Это позволяет добиться однородности бетонного раствора, увеличить сцепление состава с другими элементами конструкции.

Способы

Строители используют следующие виды устройств при уплотнении смеси:

• поверхностные (для верхнего слоя цемента);
• глубинные (крупные бетонные конструкции);
• наружные (устанавливаются перед уплотнением с краю деревянной опалубки или емкости с цементным раствором);
• виброплощадки (применяются на специализированных предприятиях).

Существует разные способы уплотнить цементный раствор:

1. Вручную. Практикуется в основном при частных строительных работах, так как этот метод помогает сэкономить средства на приобретение оборудования. К уплотнению вручную прибегают в тех случаях, когда необходимо обработать смесь в небольшом количестве. Как правило, в таких случаях раствор также изготавливают своими руками. Бетонная поверхность обрабатывается ломом, трамбовкой, лопатой и пр.
2. Штыкование фундамента после заливки бетона.

Штыкование. Для выполнения этой процедуры используется стержень из металла (к примеру, армированный прут) весом до четырех килограммов. При этом желательно, чтобы кончик стержня был закругленным. Он применяется для того, чтобы «проткнуть» бетон. Специалисты рекомендуют проштыковывать всю поверхность емкости со смесью. Этот способ позволяет уплотнить щебень, вытеснить воздух и лишнюю жидкость.

Вернуться к оглавлению

Другие способы

К другим методам уплотнения относятся:

1. Механический. К этому способу строители прибегают при обработке значительных объемов цемента. Процесс выполняется с помощью специальных приборов, к которым относятся поверхностные и внутренние виброустройства. Также специалисты пользуются механизмами, которые крепятся на деревянную опалубку или емкость со смесью. В частности, поверхностные виброрейки позволяют уплотниться только верхнему бетонному слою. Поэтому строители применяют его для изделий из тонкого слоя бетона: оснований для плитки, полов, дорог и др. Внутренняя виброрейка, в свою очередь, считается самой эффективной в сравнении с другими механизмами. Помимо этого, такие устройства просты в эксплуатации, ими пользуются для обработки бетона в труднодоступных участках. Вибраторы, которые устанавливаются на деревянной опалубке либо форме, надежно крепятся, уплотняя смесь за счет колебаний опалубки, передаваемых цементному раствору. Устройства для опалубок незаменимы для бетонирования изделий необычной формы.
2. Виброуплотнение. Производится при помощи переносных и стационарных устройств. Применение переносных механизмов для сборных конструкций из железобетона ограничено. Ими пользуются при создании больших и тяжелых изделий. Виброплощадки необходимы в производстве железобетона на заводах, работающих по специальным схемам. Современный рынок предлагает большой выбор виброплощадок, среди которых электромагнитные, пневматические, комбинированные и др.
3. Прессование. Специалисты реже прибегают к данному методу уплотнения смеси, хотя он считается эффективным, поскольку позволяет повысить прочность раствора при небольших расходах цемента. Этот способ не получил широкого распространения из-за своей дороговизны. Давление, необходимое для прессования бетона, должно составлять от 10 Мпа. Прессы, которые обладают подобной мощностью, используются в судостроительной сфере для создания новых кораблей. Однако следует отметить, что стоимость таких устройств для прессования не позволяет ими пользоваться для проведения частных строительных работ. Во время приготовления цементных растворов прессование необходимо применять только в качестве дополнительной нагрузки при виброуплотнении. Необходимая степень давления может составлять не выше 1 кПа. На современном рынке представлены плоские и профильные штампы. В частности, профильные штампы нужны для придания нужной фактуры тому или иному изделию. Так изготавливаются бетонные панели, пролеты лестниц и другие элементы и конструкции из этого материала. Такой вид прессования называют штампованием. Еще одним видом прессования считается прокат. При этом давление на цементный раствор осуществляется за счет катка. Это позволяет сократить расход электроэнергии из-за снижения давления во время прессования. Но способ имеет один недостаток, связанный со свойствами раствора. В некоторых случаях может произойти смещение или разрыв материала валиком.
4. Бетонные полы, устраиваемые методом вакуумирования.

Центрифугирование. При вращении состав уплотняется за счет прилегания к стенкам формы. После центрифугирования увеличивается плотность ингредиентов, входящих в цементный раствор. Помимо этого, из него выводится примерно 30 процентов воды. Это помогает повысить прочность бетона. Метод позволяет сделать долговечные изделия. Для центрифугирования потребуется больше цемента, чем для других видов уплотнения. Бетонный раствор будет обладать нужной вязкостью. Иначе под воздействием центрифуги состав расслоится. Технология помогает делать опоры ЛЭП, стойки и трубы.

Вернуться к оглавлению

Рекомендации

Чтобы цементный состав был равномерно уплотнен, необходимо придерживаться следующих рекомендаций:

1. Во время установки деревянной опалубки следует обратить внимание на надежную фиксацию деталей. На элементах конструкции не должно быть щелей (раствор бетона может выдавливаться через трещины). Необходимо, что опалубка быта отшлифованной и гладкой, в противном случае она будет оставлять вмятины на изделии. К тому же впоследствии в теле конструкции могут образоваться пустоты.
2. Детали деревянной или фанерной опалубки, в том числе клинья, должны надежно фиксироваться, чтобы не произошло смещение досок.
3. При виброуплотнении состава следует периодически менять положение виброрейки, иначе раствор будет неоднородным, образуются полости.
4. Специалисты советуют не тратить много времени на работы, поскольку это способно вызвать расслоение, которое появляется по причине того, что крупный щебень сбивается внизу, а наверху скапливается только раствор цемента.

Дефекты бетонных и железобетонных конструкций из-за недостаточного уплотнения бетонной смеси.

Поскольку использование поверхностных вибрирующих устройств не позволяет визуально определить степень плотности, при выполнении строительных работ часто применяют дополнительное средство, которое поможет гарантировать прочность состава. Для этого строители добавляют к имеющемуся составу раствор с высокой пластичностью. По этой причине возрастает риск расслаивания изделия. Чтобы избежать такого недостатка, советуют увеличить количество цемента.

Коэффициент уплотнения

Оценить качество бетонного состава можно при помощи одного важного критерия. Речь идет о коэффициенте уплотнения. Коэффициент определяется следующим образом: высчитывается соотношение удельной массы готовой смеси к значению, которое было получено при отсутствии пузырей воздуха внутри. Так, допустимым значением коэффициента считается 1. Достичь показателя можно разными способами уплотнения бетона, выбор методов будет зависеть непосредственно от состава, назначения и фракций. Автоматизированные виброрейки значительно увеличивают качество раствора.

От чего зависит коэффициент?

Этот показатель определяется зернистостью состава, а также объектом, который будет бетонироваться, будь то отмостки, трассы, дорожки.

Выводы

Опытные строители утверждают, что от плотности бетонного раствора будет зависеть устойчивость и долговечность конструкции. Это необходимо учитывать, если вы хотите, чтобы изделие прослужило вам не один год. Вовремя принятые меры помогут дополнительно повысить защиту конструкции от повреждений, сэкономить средства на реставрационных работах. Универсальные вибрационные устройства позволят получить высококачественный бетон. Перед выполнением строительных работ нужно заблаговременно проконсультироваться со специалистами и подобрать необходимое оборудование. Эргономичные виброустройства позволяют строителям уплотнять цемент в самых разных условиях.

Для выполнения небольшого объема строительных работ профессионалы рекомендуют пользоваться портативным вибратором, весом до пяти килограммов. Для более масштабных работ строители применяют большие инструменты, позволяющие эффективно уплотнять бетон на производстве при большом фронте бетонных работ.

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.

Выбор режима вибрирования для уплотнения бетона:

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.

Механизмы для вибрирования бетона:

• 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.

Основные виды наружных вибраторов:

• 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.

Рекомендации для равномерного уплотнения бетонной смеси:

• 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.