Ущільнення бетонної суміші
характеристика
Чи не найважливіше властивість бетонної суміші - властивість розтікатися під впливом своєї маси або додаткового навантаження.
бетонна суміш володіє одним дуже важливою властивістю - властивістю розтікатися, завдяки чому можна виготовити вироби самої різної форми.
Саме завдяки цій властивості з неї можна отримати величезну кількість виробів найрізноманітніших форм, і крім того, є можливість застосувати її для різних способів ущільнення. Властивості суміші, такі як її плинність, і те, яким чином вона була ущільнена, тісно взаємоповязані. Наприклад, з малою плинністю потребують енергійному ущільненні, і формування бетонних виробів з них має супроводжуватися активним ущільненням у вигляді інтенсивної вібрації або вібрації з додатковим вантажем. Інші з відомих способів ущільнення - пресування, трамбування, прокат.
Суміші з великою рухливістю швидше і легше всього ущільнювати, застосовуючи вібрацію. Стискають види ущільнення, такі як прокат, пресування або трамбування, навпаки, непридатні для них. Під напором ударів трамбування або сильних пресуючих рухів бетон з великою плинністю розбризкається трамбуванням або легко витече з-під преса.
У литих є здатність збільшувати щільність під впливом своєї ж маси. Для того щоб додатково ущільнити бетон, іноді використовується короткочасна вібрація.
Визначення жорсткості бетонної суміші за допомогою спеціального приладу
Підводячи підсумок сказаному, можна виділити наступні методи ущільнення: вібрування, прокат, пресування, лиття, трамбування і штиковка. Вібрація є найефективнішим способом як в економічному, так і в технічному відношенні. Його з успіхом застосовують, поєднуючи з іншими видами механічного ущільнення - пресуванням (вібропресуванням), трамбуванням (вібротрамбованіем), прокатом (вібропрокату). Одним з видів механічного ущільнення бетонної суміші з великою плинністю є центрифугування, яке використовують при формуванні порожнистих всередині виробів круглого перетину. В отриманні сумішей високої якості добре зарекомендувала себе операція вакуумування бетону під час його механічного ущільнення вібрацією, хоча через велику тривалості цього процесу його економічний ефект помітно знижується.
способи ущільнення
Штикуванням називається проштовхування шматочків щебеню, що застрягли між прутами арматури. Для штикування в процесі укладання та вібрації розчинів з осадкою конуса 40-80 мм в конструкціях з великою кількістю арматури використовуються шурування, зроблені з арматурної сталі. Крім того, їх застосовують при ущільненні пластичних сумішей з осіданням конуса більше 80 мм, які розшаровуються при віброукладке.
Під час вібрації частки бетону намагаються прийняти більш зручне положення, в якому вібрація буде впливати на них по мінімуму, в результаті бетонна суміш ущільнюється.
Вібрація - ущільнення бетону, яке полягає в передачі бетонної суміші вимушених коливання, які полягають у струшуванні. Перебуваючи в підвішеному стані під час струшування, звязок частинки розчину з іншими частинками постійно порушується. Завдяки впливу сили поштовху і під впливом власної маси при падінні, частки прагнуть зайняти більш компактне положення, в якому вплив поштовхів на них мінімальне. В результаті більш щільною упаковки вся бетонна суміш ущільнюється. Ще однією причиною ущільнення є так звана тиксотропність - властивість тимчасового переходу в більш текучий стан під впливом зовнішньої сили. Перебуваючи в рідкому стані, суміш краще розтікається під час вібрування, набуваючи форму містить її ємності з наступним ущільненням під дією сили гравітації. І остання, третя причина, по якій суміш ущільнюється - це високі технічні показники бетону.
Значна ступінь ущільнення в результаті застосування вібрації обумовлена застосуванням обладнання з незначною потужністю. Наприклад, масиви бетону обємом в пару кубометрів ефективно ущільнюються пристроями з споживаної потужністю всього в межах 1-1,5 кВт.
Здатність сумішей бетону до тиксотропності залежить від плинності самої суміші і швидкості, з якою переміщаються її частки один відносно одного. Суміші з великою рухливістю легко переходять в більш текучий стан і не вимагають великої швидкості переміщення при вібрації. При збільшенні жорсткості рухливість суміші зменшується і властивість до Тиксотропна розрідженню втрачається, що вимагає збільшення швидкості вібрації для ущільнення бетону і, відповідно, більш високих витрат енергії.
Вплив амплітуди і частоти коливання
Частота коливання частинок і їх амплітуда взаємоповязані, що дозволяє застосовувати в промислових умовах різні режими вібрації для сумішей різної консистенції. Суміші з крупнозернистою фракцією заповнювача вібрують при порівняно невисокій частоті (3000-6000 коливань в хвилину), але досить великій амплітуді, тоді як при віброущільненням дрібнозернистих сумішей використовується вібрація високої частоти - до 20000 коливань в хвилину, але з малою амплітудою.
Схема варіантів ущільнення бетону: а) глибинним вібратором- б) пакетом глибинних вібраторов- в) вібратором з гнучким валом- г) поверхневим вібратором- д) зовнішнім вібратором- е) зміна міцності бетону в залежності від часу його ущільнення.
Крім таких параметрів роботи вібромеханізму, як амплітуда і частота, на якість ущільнення в результаті вібрації впливає і тривалість самого процесу. Для всіх видів бетонних сумішей, в залежності від їх плинності, є своє оптимальне час ущільнення вібрацією, протягом якого суміш ефективно ущільнюється і після закінчення якого витрати енергії непропорційні ефективності подальшого ущільнення. При продовженні ущільнення понад цього часу приросту щільності не спостерігається в цілому. Більш того, існує ризик, що бетонна суміш почне розшаровуватися на окремі компоненти в залежності від їх властивостей - наприклад грубозерниста фракція заповнювача і цементний розчин. В результаті якість кінцевого бетонного виробу буде знижено через нерівномірний розподіл щільності і зниженою міцності в окремих частинах його частинах.
Тривале вібрація в економічному відношенні невигідно, так як повязано з великими витратами електроенергії і трудомісткістю всього процесу, через що продуктивність формувальної лінії істотно знижується.
Позитивно впливає на ефективність ущільнення збіг частоти власних коливань частинок розчину з частотою вимушених коливань віброущільнювачі. Але тут потрібно брати до уваги той факт, що суміш є сукупністю різних фракцій з різними розмірами частинок - від мікрометрів для цементного розчину до декількох сантиметрів для великого бетонного заповнювача. Відповідно, найбільш ефективною технологією ущільнення буде застосування різних частот - так званого полічастотних ущільнення, так як частота власних коливань для частинок різного розміру і маси буде різною.
При проведенні техніко-економічної оцінки необхідно враховувати вищесказане - при збільшенні енергії ущільнення ефективність ущільнення зростає, що також знижує тривалість процесу і підвищує рентабельність.
Вібростановкі і віброплощадки
Віброущільнення бетонного розчину проводиться як стаціонарними, так і переносними засобами. Використання переносних засобів в технології ущільнення для збірного залізобетону досить обмежена. Їх промислове використання в основному зводиться до формування великих, великовагових виробів на стендах.
Віброплощадки застосовуються в заводському виробництві збірного залізобетону тих типів заводів, які працюють по конвеєрній і поточно-агрегатної схемами. Існує велика різноманітність конструктивних особливостей і типів віброплощадок - електромагнітні, електромеханічні, пневматичні. За характером коливань - ударні, гармонійні, комбіновані. За формою коливань - кругові спрямовані, горизонтальні, вертикальні. За конструктивними схемами столу - суцільна верхня рама, яка утворює стіл з одним або декількома вібраційними валами або збирається з окремих віброблоков, які в цілому являють собою одну вібраційну поверхню з розташованої на ній формою з сумішшю. Щоб міцно закріпити форму з розчином, на столі майданчики передбачені пневматичні електромагніти або механічні затискачі.
Схема вібростола з розмірами
Вібромайданчик виповнюється у вигляді плоского столу, що спирається за допомогою пружинних опор на станину (раму) або на нерухомі опори. Призначення пружин - гасити коливальні рухи столу, таким чином не допускаючи їх впливу на опору, що неминуче призвело б до руйнування. У нижній частині до пристрою кріпиться вібровал з розташованими на його поверхні ексцентриками. Вал приводиться в обертання від електромотора, рух ексцентриків викликає коливання столу, які потім передаються масі бетону і викликають ущільнення бетонної суміші. Потужність виброплощадки вимірюється її вантажопідйомністю - масою бетонного вироби, взятого разом з формою, - і коливається в межах від 2 до 30 т.
Заводи, що виробляють збірний залізобетон, зазвичай обладнуються уніфікованими вібороплощадкамі з амплітудою коливань 0,3-0,6 мм і частотою 3000 коливань в хвилину. Такі майданчики добре справляються з ущільненням жорстких бетонних сумішей для конструкцій з довжиною до 18 м і шириною до 3,5 м.
Формуючи вироби на виброплощадках, особливо якщо в витрата йдуть жорсткі, засновані на пористих заповнювачах, зазвичай з метою поліпшити структуру бетону використовуються вантажем.
При необхідності формування вироби із застосуванням нерухомої форми бетонну суміш ущільнюють, використовуючи поверхневі, глибинні і навісні вібратори, що прикріплюються до форми. При виготовленні виробів з використанням горизонтальних форм використовуються жорсткі бетонні суміші або суміші з малою текучестью- в вертикальних формах (касетах) - суміші з великою плинністю і осадкою конуса 80-100 мм.
процес пресування
Пресування як спосіб ущільнення при виготовленні залізобетонних виробів застосовується рідко, незважаючи на те що з технічних показаннями є досить ефективним, оскільки дозволяє отримати високоміцний бетон з великою щільністю при дуже незначній витраті цементу (100-150 кг / м3 бетону). Причини, що перешкоджають поширенню цього способу, носять суто економічний характер. Тиск, при якому бетон ефективно ущільнюється, становить 10-15 МПа і більше, тобто для того щоб ущільнити виріб з бетону, на кожен 1 м2 потрібно докласти зусилля, що дорівнює 10-15 МН (мільйонів Ньютон). Преси, що володіють такою потужністю, застосовують тільки в суднобудівництві для пресування корпусів кораблів, і їх вартість настільки висока, що повністю виключає економічну рентабельність при використанні.
при приготуванні бетонних сумішей пресування використовується лише як додатковий засіб механічного навантаження, що прикладається при її віброущільненням. При цьому потрібна величина тиску не перевищує 0,5-1 кПа. Технічно такий тиск досягається прикладанням статичного навантаження під час переміщення окремих частинок бетонного розчину.
Залежно від виду штампів, розрізняють пресування плоскими або профільними. Останні використовуються для передачі свого профілю бетонному виробу. Таким чином виготовляються деякі типи ребристих панелей і сходові марші. Пресування в процесі виготовлення ребристих панелей носить назву штампування. Однією з різновидів пресування є прокат. В даному випадку передача тиску бетонної суміші здійснюється за допомогою невеликої площі катка, що дозволяє зменшити витрату енергії через зменшення тиску пресування. Однак існує ризик, повязаний з пластичними властивостями суміші - при недостатніх може статися зсув бетонної маси або навіть розрив пресуючим валиком.
центрифугування
При центрифугуванні обертається суміш ущільнюється завдяки прилягання до внутрішньої поверхні форми. В результаті процесу центрифугування, через різної щільності компонентів бетонного розчину і міститься в ньому води з нього видаляється до 20-30% рідини, завдяки чому виходить високоміцний бетон.
Центрифугування дозволяє легко отримати з бетону вироби з високою щільністю, міцністю (40-60 МПа) і довговічністю. Для цього методу потрібно досить багато цементу, щоб кінцева бетонна суміш мала великий связностью (400-450 кг / м3). В іншому випадку під дією відцентрової сили відбудеться розподіл на кілька шарів, так як зерна більшого розміру і маси будуть сильніше прагнути притиснутися до краю форми центрифуги, ніж зерна меншого розміру. За допомогою цієї технології формують стійки під ліхтарі, опори ліній електропередач або труби.
Вакуумирование розчину
При використанні методу вакуумування створюють розрідження повітря до тиску в 0,07-0,08 Мпа, завдяки чому зайве повітря, залучений в розчин, і надлишки води віддаляються під дією різниць тиску. Бетон займає місце, що звільнилося при цьому місце, завдяки чому щільність суміші зростає. Присутність вакууму теж надає пресувальне вплив на бетонну масу, величина цього впливу дорівнює різниці між тиском вакууму і атмосферним тиском. Завдяки такому впливу суміш додатково ущільнюється.
Поєднання вакуумирования з вібрацією
Процес вакуумування воліють поєднувати з вібрацією. Під час вібрування бетонного розчину, схильного вакуумированию, тверді компоненти суміші інтенсивно заповнюють пори, що утворилися на місці бульбашок повітря і крапель води. Однак у Вакуумирование в технічному аспекті є істотний техніко-економічний недолік - велика тривалість процесу, який в залежності від властивостей бетону і величини розрізу на кожен 1 см товщини займає близько 1-2 хв.
Товщина шару, що піддається вакуумированию, не перевищує 12-15 см. З цієї причини вакуумируют переважно конструкції великих розмірів з метою надання їх поверхневого шару більшої щільності.
