ТЕХНОЛОГИЯ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИИ

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ ВИБРИРОВАНИЯ БЕТОННОЙ СМЕСИ

Данной бетонной смеси, можно получить предельные значения амплитуды в соответствии с принятой частотой колебаний, при которых достигается наилучшее уплотнение бетона и, как след­ствие, наибольшая прочность.

Другие исследователи пришли к выводу, что лучший резуль­тат уплотнения может быть получен как функция величины максимального ускорения колебаний А о[3].

Проф. А. Е. Десов, всесторонне исследовавший процессы виброуплотнения, считает, что эти параметры недостаточно ха­рактеризуют эффект вибрирования., т. е. достигаемую прочность бетона или необходимую продолжительность вибрирования.

Интенсивность вибрирования. Установлено, что одинаковая степень уплотнения бетонных смесей одного и того же состава может быть достигнута в равные промежутки време­ни при различных сочетаниях амплитуд и частот вибрирования при условии, если между этими параметрами соблюдается опре­деленная зависимость [102].

Afi=Afl= . . . =Al fn = const,

Где F — частота вертикальных колебаний *.

Следовательно, одинаковая степень уплотнения может быть достигнута, если величина произведения квадрата амплитуды на куб частоты в каждом случае будет одинаковой, так как при этом мощность потока энергии, воздействующей на бетонную смесь, остается неизменной.

Этот показатель, называемый Интенсивностью вибрирования, Объединяет рассмотренные выше параметры, так как Является произведением максимальной скорости на максимальное ускоре­ние колебаний. Чем больше жесткость смеси, тем больше долж­на быть интенсивность вибрирования, иначе смесь не получит необходимого уплотнения. Чрезмерная интенсивность колебаний бесполезна и может вызвать нарушение однородности бетонной смеси (расслоение).

Весьма важным является критерий постоянства эф­фективности вибрации для различных бетонных сме­сей. Он показывает, что одинаковая степень уплотнения бетон­ных смесей может быть достигнута при различных вариантах интенсивности и продолжительности вибрирования

И$ = И212= . . . =HntK„ = Const,

Где И—интенсивность вибрации;

^продолжительность уплотнения, смеси;

&—величина, зависящая от жесткости смеси.

По данным В. Н. Шмигальского, для смесей с показателем жесткости до 60 Сек /е=2; при жесткости 60—100 Сек /е — 3; при 100—200 Сек к=А.

Рассмотренные зависимости дают возможность более точно устанавливать параметры вибрирования и определять необходи-

Мую его продолжительность для различных бетонных смесей; однако все эти характеристики вибрирования нуждаются еще в дальнейших исследованиях.

Амплитуда и частота колебаний. При создании но­вых виброплощадок, виброштампов и вибровкладышей руко­водствуются опытом эксплуатации аналогичных машин, зависи­мостью принимаемых параметров машин от жесткости и состава уплотняемой смеси, экономическими соображениями и, наконец, требованиями техники безопасности.

Правильный выбор амплитуды колебаний является основным условием высокой производительности виброустройства и полу­чения равномерной структуры бетона с минимальным количест­вом пор.

Амплитуда колебаний может быть выбрана по графику, от­ражающему зависимость амплитуды колебаний от частоты ко­лебаний при определенной интенсивности вибрации (рис. 45). Заштрихованная площадь графика соответствует наиболее рас­пространенным амплитудам и частотам.

Величина амплитуды колебаний принимается в соответствии с преобладающим размером крупного заполнителя. С уменьше­нием крупности заполнителя амплитуда колебаний должна уменьшаться, а частота соответственно увеличиваться.

Так как частицы бетонной смеси различны по своим разме­рам, то при уплотнении целесообразно применять одновременно разные частоты вибрирования: более низкую — для. уплотнения частиц крупного заполнителя и более высокую — для мелких частиц. Большие амплитуды колебаний вызывают при объемном и поверхностном вибрировании подсос воздуха в бетонную смесь, что отрицательно сказывается на прочности бетона, сни­жая эффект вибрирования. Это явление объясняется тем, что вынужденные колебания формы и бетона при вибрировании не совпадают, и чем больше величина амплитуды колебаний, тем интенсивнее засасывается воздух вследствие образования ваку­ума между стенкой формы и бетоном.

Поэтому при необходимости следует увеличивать интенсив­ность вибрации путем увеличения частоты колебаний. Увеличе­ние амплитуды вдвое повышает интенсивность вибрации в 4 ра­за, а увеличение частоты колебаний в 2 раза повышает интен­сивность вибрирования в 8 раз.

Опыты, проведенные в НИИЖБ для выяснения влияния ве­личины и формы колебаний на прочность бетона с жесткостью 75 и 150 Сек, показали, что при эллипсоидальных колебаниях с частотой 3000 КолЫин предельная величина амплитуды состав­ляет соответственно 0,35 и 0,45 Мм; при вертикально направлен­ных колебаниях предельная величина амплитуды колебаний снижается до 0,15—0,2 Мм. Продолжительность вибрирования в обоих случаях принималась равной показателю жесткости смеси.

Число колебаний 3000 в Мин практически наиболее выгодно. При меньших частотах увеличивается продолжительность уп­лотнения смеси. Получение больших частот связано с усложне­нием вибрационного оборудования.

Эффективность вибрирования в разных местах формуемого изделия может быть правильно оценена, если известно, как рас­пространяются от источника вибрации колебания внутри бетон­ной смеси, это дает возможность установить зону его действия.

Распространение колебаний внутри бетонной смеси зависит от вида применяемой вибрации (внутренней, по­верхностной, объемной) и носит затухающий характер вследст­вие сопротивления вязкой среды. Уплотнение происходит лишь в той зоне бетонной смеси, где интенсивность вибрации характе­ризуется минимальной амплитудой, при которой еще возможно уплотнение смеси.

Коэффициент затухания зависит, главным обра­зом, от вязкости бетонной смеси, а также от вида вибрирова­
ния. Объемное вибрирование характеризуется более интенсив­ной передачей колебаний с меньшим затуханием. Имеются опыт­ные значения коэффициента затухания, позволяющие рассчи­тать необходимую величину амплитуды у источника вынужден­ных колебаний (вибратора).

Продолжительность вибрирования. Для полного уплотнения бетонной смеси необходимо произвести определен­ную работу, которая соответствует подвижности смеси. При принятом способе уплотнения не­обходимое количество работы характеризуется продолжитель­ностью вибрации и в зависимо­сти от степени подвижности бе­тонной смеси может колебаться от нескольких секунд до 3—5 ми­нут и более. Недостаточная про­должительность вибрирования вызывает недоуплотнение смеси И, Следовательно, понижение прочности бетона.

Зависимость прочности бето­на от продолжительности вибри­рования показана на рис. 46. До определенного времени, соответ­ствующего достижению полного уплотнения, прочность бетона быстро возрастает, дальнейшее вибрирование не дает существенного увеличения прочности. В исследованиях проф. В. И. Сорокера получены следующие приросты прочности бетона после длительного вибрирования, выраженные в процентах от прочности полностью уплотненного бетона [89]:

Продолжительность вибрирования лос

Ле уплотнения бетонной смеси, Мин 0 10 15 20

Прочность бетоиа на сжатие, лроц. . 100 103 105 110

Длительное вибрирование, незначительно повышая прочность бетона, увеличивает износ механического оборудования и форм, резко снижает производительность предприятий.

Формование изделий из жестких бетонных смесей следует производить в короткие сроки, для этого целесообразно повы­шать интенсивность вибрирования и применять пригрузку.