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.
Критерии для выбора режима уплотнения:
- Частота колебаний – количество колебательных циклов, которые совершаются в одну единицу времени.
- Амплитуда колебаний – показывает максимальное удаление точки вибрирования от центра колебания.
- Время протекания процесса.
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:
- Смесь с крупным наполнителем – низкочастотные колебания с большой амплитудой.
- Бетон с мелким наполнителем – вибрировать лучше с небольшой амплитудой, но большой частотой.
- Растворы с наполнителями разной величины – желательно применять поличастотные механизмы: механизмы, вибрирующие с меняющейся частотой, наиболее эффективны в данном случае.
Современные вибраторы могут обеспечить частоту колебаний в диапазоне от 2800 до 20000 циклов за минуту, амплитуда колебаний может быть 0.1-3 миллиметра.
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).
Для качественной вибрации небольших бетонных деталей используют более легкие трамбовки, которые напоминают швабру по форме со смонтированной внизу площадкой из металла или деревянного бруска.
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.
Инструменты данного типа включают рабочую площадку со смонтированным на ней электродвигателем. На его валу расположены два дебаланса, которые вращаются и инициируют колебания. Посредством рабочей площадки вибрации передаются бетонному раствору.
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.
Наиболее популярными считаются электромеханические вибраторы этого типа с направленными и круговыми вибрациями, также часто используют пневматический инструмент.
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.
Уплотнение глубинными вибраторами
Уплотнение глубинными вибраторами. Глубинные вибраторы предназначены для уплотнения бетонных смесей при укладке их в бетонные или железобетонные конструкции с различной степенью насыщения арматурой. С помощью глубинных вибраторов можно хорошо уплотнять пластичные и малоподвижные бетонные смеси с осадкой конуса не менее 0,5—1 см.
Эффективность воздействия глубинных вибраторов на бетонную смесь определяется соотношением частоты и амплитуды колебаний, а также величиной активной поверхности его корпуса. Уплотняемый объем бетона при вертикальном положении вибратора И-86А имеет форму тела вращения с расширением книзу до высоты 10—15 см при подвижности бетонной смеси 4 см. Радиус действия глубинных вибраторов зависит от величины статистического момента дебаланса, частоты и амплитуды колебаний. Существует оптимальное значение частоты колебаний, что можно объяснить более быстрым затуханием высокочастотных вращений в бетонной смеси.
С повышением жесткости смеси радиус действия вибратора снижается. При этом оптимальная частота колебаний также снижается, а амплитуда возрастает. С увеличением активной (находящейся в контакте с бетонной смесью) поверхности вибратора растет рассеиваемая вибратором в бетонной смеси мощность и эффективность его работы.
Глубинные вибраторы с гибким валом предназначены для уплотнения бетонных смесей с осадкой конуса 3—5 см при укладке их в конструкции с различной степенью армирования или в элементы небольшого поперечного сечения. Вибраторы этого типа эффективны также при бетонировании тонкостенных конструкций с небольшой насыщенностью арматурой. Расстояние между стержнями арматуры должно быть не менее 1,5 диаметра вибронаконечника. Вибраторы ИВ-75, ИВ-66, ИВ-17 рекомендуются для уплотнения бетонной смеси в густоармированных конструкциях, а вибраторы ИВ-27, ИВ-67, ИВ-47 — в небольших армированных конструкциях.
Для запуска вибронаконечника с наружной обкаткой бегунка (ИВ-17, ИВ-27, ИВ-67, ИВ-75) необходимо 1—2 раза слегка ударить нижней частью корпуса о землю или деревянную опалубку. Все остальные типы вибраторов запускаются без толчков и ударов по корпусу. Вибратор погружают в бетонную смесь на всю длину рабочей части. При вибрировании необходимо вибронаконечник вводить в нижележащий слой бетона на 5—15 см, чтобы обеспечить надежную связь между отдельными слоями. Расстояние между местами погружения вибронаконечника не должно превышать 1,5 радиуса его действия.
Время вибрирования в одной точке должно быть равно 15— 30 сек в зависимости от параметров вибратора, подвижности бетонной смеси, степени армирования. Вынимать вибронаконечник из бетонной смеси следует медленно при включенном двигателе, чтобы в ней не образовались раковины.
Нельзя прижимать вибратор к арматуре или опалубке, так как в этом случае происходит перегрузка электродвигателя и возможен выход вибратора из строя. Необходимо исключить натяжения или перегибы гибкого вала, шланга или кабеля вибратора. Радиус изгиба гибкого вала должен быть не менее 300—350 мм.
Время работы вибратора на холостом ходу не должно превышать 5—10 сек—это время, достаточное для его перестановки с места на место.
Глубинные вибраторы со встроенным электродвигателем применяют для уплотнения бетонной смеси с осадкой конуса 1—5 см. При работе от одного преобразователя частоты вибраторы этого типа включают в работу по очереди с выдержкой, обеспечивающей полный запуск электродвигателя.
Работа вибратора на воздухе или с не полностью погруженной в бетонную смесь рабочей частью приводит к быстрому износу обмоток электродвигателя. Во время работы нельзя выключать вибратор, погруженный в бетонную смесь, зажимать его между арматурными стержнями, прижимать к опалубке.
Ручные пневматические глубинные вибраторы имеют ту же область применения, что и вибраторы с встроенным электродвигателем. Правила производства работ с электромеханическими вибраторами в равной степени относятся и к пневматическим.
Для нормальной работы глубинных пневматических вибраторов следует пользоваться шлангом с внутренним диаметром не менее 16 мм и длиной не более 8—10 см. При работе в зимних условиях необходимо обеспечить тщательную очистку сжатого воздуха от влаги во избежание замерзания конденсата и образования ледяных пробок.
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.
Качественно уложенный бетон демонстрирует коэффициент уплотнения в диапазоне от 0.98 до 1.0. Определить его можно и в домашних условиях с применением специального прибора. Он представляет собой два бункера в виде сосуда цилиндрической формы и перевернутого конуса.
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.
Цель уплотнения бетонной смеси
Одно из важнейших свойств раствора — он должен равномерно заполнять форму/опалубку, чтобы качественно объединить все компоненты и образовать цельный монолит. Текучесть повышают с помощью различных химических добавок, но без принудительного воздействия все равно не обойтись. Оно решает сразу несколько задач:
- равномерное распределение наполнителя и частичек цемента;
- снижение пористости застывшего бетона;
- повышение прочности конструкции.
Во время работы используют как подручные средства, так и механические инструменты.
