Цель уплотнения бетонной смеси

Уплотнение бетонной смеси

Уплотнение бетонной смеси – важная строительная операция, обязательная при монолитном бетонировании и изготовлении ЖБИ. Ее цель – удаление лишних воздушных пузырьков, снижающих прочность и, следовательно, надежность и эксплуатационный период конструкций и изделий. Для уплотнения бетона используются специальные устройства – вибраторы различных типов, уменьшающие объем бетонной смеси до 30 % за счет удаления воздуха и равномерного распределения крупно- и мелкофракционных заполнителей.

Как правильно выбрать режим уплотнения

Понятие «режим уплотнения» включает несколько характеристик:

частота – количество колебаний в единицу времени;
амплитуда – наибольшее расстояние от точки вибрирования до линии равновесия;
время, в течение которого осуществляется процесс.

Частота и амплитуда колебаний – параметры, связанные между собой. Низкочастотные устройства имеют большую амплитуду колебаний и наоборот – высокочастотные модели отличаются низкой амплитудой колебательных движений.

Режим уплотнения бетонной смеси после укладки выбирается в соответствии с ее составом. Для материалов с крупнофракционным заполнителем (50-70 мм) подходят низкочастотные колебания с большой амплитудой. Мелкофракционные смеси с зернами до 10 мм трамбуют устройствами, способными обеспечить высокую частоту при небольшой амплитуде. Среднечастотные устройства применяют для трамбования при крупности зерен 10-50 мм. Бетоны, в которых присутствуют неоднородные по фракциям заполнители, рекомендуется уплотнять после укладки оборудованием с непостоянной частотой.

Производители предлагают сегодня три типа вибраторов:

с низкой частотой колебаний до 3500 в минуту и амплитудой до 3 мм;
среднечастотные – 3500 колебаний/мин, амплитуда – до 1,5 мм;
высокочастотные – до 20000 колебаний/мин, амплитуда – до 1 мм.

Способы уплотнения бетона вибрированием и оборудование для их реализации

Технологию уплотнения выбирают в соответствии с габаритами, густотой армирования и другими характеристиками строительных конструкций и изделий. Оборудование по типу энергии, обеспечивающей его работу, разделяют на следующие виды: ручное, электромеханическое, гидравлическое, пневматическое, работающее на бензиновых и дизельных двигателях.

Глубинное виброуплотнение бетона

Выполняется глубинными вибраторами. Это основная технология уплотнения бетонной смеси при послойной укладке. Высота каждого слоя – 10 см и более, оптимально – 30-50 см. Глубинное вибрирование востребовано для проработки крупногабаритных конструкций, фундаментов, балок.

Глубинный вибратор погружают в бетонную смесь. С помощью электрического, бензинового, дизельного двигателя создаются колебательные движения, которые передаются в материал через гибкий вал и наконечник. Производительность механизма во многом зависит от диаметра наконечника. Колебательные движения, которые генерирует глубинный вибратор, повышают пластичность материала, что способствует заполнению всех сложных зон. Воздух при этом поднимается к поверхности смеси.

Для уплотнения крупных бетонных массивов необходимы мощные механизмы, которые используют поодиночке или пакетом. Крупные модели перемещают с помощью подъемных кранов. Правильное применение глубинных вибраторов позволяет получать качество бетонных элементов аналогичное качеству ЖБИ, уплотняемых на вибростолах.

Типы приводов для глубинных вибраторов:

Электродвигатель. Электромеханические устройства – компактные, отличаются невысоким уровнем шума при работе и отсутствием выхлопных газов. Для питания электровибраторов небольшой мощности используют бытовые электросети напряжением 220 В. Мощные устройства рассчитаны на подключение к трехфазным электросетям. Электровибраторы классической конструкции состоят из двигателя, к которому присоединяется гибкий вал и наконечник. В современных высокочастотных моделях двигатель встроен в наконечник (булаву).
Бензиновый или дизельный двигатель. Вибраторы с ДВС – автономные, обычно мощные, крупногабаритные, способные функционировать длительное время без перерыва (особенно дизельные модели).
Пневматические. Существенный плюс таких устройств – их абсолютная электрическая безопасность. Поэтому они могут использоваться в условиях, в которых применение электрических приборов не допускается. Другие преимущества пневмовибраторов – небольшая масса, сниженное ощущение вибраций (что важно для оператора при длительной непрерывной работе), простое техобслуживание и практически неограниченный эксплуатационный период.

Поверхностное уплотнение

Этот процесс виброуплотнения смеси осуществляется механизмами, передающими колебания смеси через плоскую рабочую площадку. Этот способ применяется при обустройстве автотрасс, взлетно-посадочных дорог, заливке бетонных стяжек пола, пешеходных дорожек, отмосток вокруг строения. В конструкцию поверхностного вибратора могут входить:

рабочая площадка;
двигатель;
два дебаланса, генерирующих колебания площадки.

Электрические модели подсоединяются к питающей сети через понижающие трансформаторы, что обеспечивает электробезопасность бетонных работ.

Одна из популярных разновидностей поверхностных уплотнителей – виброрейки, в конструкцию которых входят:

Каркас с ручками. Выполняется из прочной стали. Конструкцию стараются сделать максимально облегченной. Складные ручки, которые можно регулировать по высоте и углу наклона, обеспечивают удобное перемещение оборудования в нужную сторону.
Правило (рейка). В стандартных вариантах ее длина составляет 800-1200 мм. Рейка может быть одинарной или двойной. Чем больше ее длина, тем выше производительность работ.
Двигатель – электрический или бензиновый. Отвечает за создание вибрационных движений.

Виброрейки могут быть предназначены для трамбовки бетонных смесей или выравнивания цементно-песчаных стяжек пола. Инструменты второго типа – более легкие и компактные – позволяют подготовить практически идеальную поверхность под укладку финишных напольных покрытий: плитки, ламината, линолеума, паркета.

Виброрейки имеют постоянную или настраиваемую конфигурацию. Оборудование второго типа может быть телескопического или секционного исполнения.

Наружное вибрирование строительных конструкций

Вибрационное оборудование закрепляется с наружной части опалубки и не контактирует напрямую с бетонной смесью. Востребовано в следующих случаях:

уплотнение бетона после укладки при создании тонких деталей и густоармированных элементов;
при производстве сборных ЖБИ;
для ускорения выгрузки высоковязких смесей из автоцистерн и бункеров.

Наиболее популярны электромеханические (с круговыми или направленными колебательными движениями) и пневматические модели, рассчитанные на производство прямолинейной или трубной продукции. Пневматические навесные вибраторы могут использоваться на элетро- и взрывоопасных участках.

Уплотнение бетонных и железобетонных изделий

Вибрационные площадки – стационарные установки, применяемое на предприятиях, которые специализируются на производстве железобетонных изделий. По типу привода они могут быть – электромеханические, электромагнитные, пневматические. Виброплощадки, в зависимости от модели, могут создавать движения – круговые, горизонтальные, вертикальные. Вибрационный стол (площадка) может представлять сплошную раму с вибровалами, или включать несколько виброблоков. Для прочной фиксации форм с бетонной смесью на вибростоле используют механические зажимы или электромагниты.

Эффективной является технология, объединяющая вибрационные движения с прессованием. Полусухим вибропрессованием бетона изготавливают прочную и долговечную тротуарную плитку с нескользящей поверхностью, элементы сборных инженерных сооружений, изделия, используемые при благоустройстве ландшафта.

Дополнительные способы уплотнения бетонной смеси

Помимо перечисленных выше популярных способов уплотнения бетона применяются и другие, менее распространенные методы.

Штыкование

Штыкование – технология уплотнения бетона, применяемая в основном в частном домостроении при выполнении небольшого объема бетонных работ. Этапы процесса:

Выбор инструмента. Это может быть – деревянный брусок, стальной профиль, арматура.
Равномерное прокалываение смеси выбранным инструментом движениями «вверх-вниз» и в стороны.
Труднодоступные участки штыкуют инструментом оптимальной конфигурации.

Тяжелые бетонные смеси с крупнофракционным заполнителем обрабатывать штыкованием сложно. В этом случае для уплотнения бетона более эффективны трамбовки с ручкой, их масса – 15-30 кг.

Вакуумирование

Технология вакуумирования заключается в удалении из бетона излишних количеств воды и воздуха с использованием вакуум-опалубок, вакуум-ящиков, вакуум-трубок, комбинированными способами.

Вакуумирование применяют при бетонировании сводов, куполов, оболочек и других токностенных конструкций. Максимальный слой, который можно проработать по этой технологии, – 300 мм.

Центрифугование

Бетонную смесь уплотняют вращением в центрифуге. Во время этого процесса выдавливается лишний воздух и примерно 30% воды. Расход цемента при использовании центрифугования значительно возрастает.

Коэффициент уплотнения бетона – показатель эффективности проведенной операции

Качество укладки бетонной смеси в крупных объемах определяется с помощью коэффициента уплотнения, который равен отношению первоначального объемного веса материала к фактическому показателю после уплотнения. ГОСТ 7473-2010 регламентирует 5 марок по этому показателю – от Ку1 до Ку5 (коэффициент от 1,04 до 1,45). В частном домостроении эту характеристику обычно не рассчитывают.

Для оценки коэффициента уплотнения в условиях строительной площадки с помощью специализированного прибора, состоящего из двух бункеров и цилиндрического сосуда.

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:

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.

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.

Способ уплотнения бетонной смеси при бетонировании монолитных сооружений Советский патент 1982 года по МПК B28B1/08

Уплотнение вибрацией

Уплотнение бетонной смеси вибраторами производится с соблюдением следующих требований:

а) продолжительность вибрирования на каждой позиции должна обеспечивать достаточное уплотнение бетонной смеси, основными примпаками которого служат прекращение ее оседания и появление цементного молока на поверхности;
б) шаг перестановки вибраторов должен соответствовать радиусу их действия и гарантировать отсутствие непровибрированных участков;
в) опирание вибраторов во время их работы на арматуру в монолитных конструкциях не допускается. Легкобетонные смеси следует уплотнять поверхностными вибраторами. При применении внутренних вибраторов верхний слой бетонной смеси должен дополнительно уплотняться поверхностными вибраторами или вибропригрузом.

Методы уплотнения бетона

Среди основных способов уплотнения бетонных смесей можно выделить:

ручные: штыкование;
трамбовка.

механические:

виброуплотнение;

центрифугирование;

вакуумирование;

прессование.

Вручную

Уплотнение бетона вручную в основном применяется при небольших объемах бетонных работ. Используемый инструмент для штыкования: лом, лопата, отрезок металлической арматуры и т.д. Рекомендуется проводить штыкование на всю толщину залитого бетона, что позволяет уплотнить щебень, удалить излишки воды, а также полностью вытеснить содержащийся воздух.

Ручная трамбовка производится послойно, при этом толщина слоя не должна превышать 0,15 м. Чаще всего используется при заливке тяжелых бетонов.

Механическим способом

При больших объемах бетонных работ невозможно добиться высокого качества уплотнения при низкой себестоимости без использования специализированного инструмента и приспособлений. Наиболее часто применяется виброуплотнение с помощью стационарных (на заводах ЖБИ) и переносных механизмов с частой 2500-20000 колебаний в минуту.

Переносные вибраторы бывают:

глубинные — рабочая часть погружается в бетонную смесь;
поверхностные – виброрейки, уплотняющие поверхностный слой;
наружные – закрепляются снаружи опалубки.

Центрифугирование применяется при заливке бетона в формы. Смесь уплотняется за счет вращательного движения в результате которого выводится до 30% содержащейся в ней воды.

Вакуумирование – достаточно дорогой способ уплотнения. Его используют чаще всего при заливке тонких бетонных конструкций толщиной до 0,3 м, которые имеют большую развернутую поверхность: своды, купола.

Прессование несмотря на возможность получить бетонные изделия высокой прочности применяется крайне редко из-за высокой стоимости.

Вакуумирование бетона

Вакуумирование бетона рекомендуется применять в целях экономии цемента, ускорения распалубки и увеличения долговечности открытых бетонных поверхностей в конструкциях плит, балок, сводов, степ, дорог и т. п. Толщина слоя бетона должна быть не более 25 см. Для вакуумирования применяются вакуум-камеры (щиты), накладываемые на открытую поверхность бетона, или вакуум-опалубка. Осадка конуса при уплотнении обычными вибраторами должна быть 2—5 см. При меньшей осадке предварительное вибрирование должно производиться высокочастотными вибраторами (с частотой колебаний более 5000 в мин.).

Вакуумирование бетона должно производиться с соблюдением следующих требований:

а) бетонная смесь должна предварительно уплотняться вибраторами;
б) открытая поверхность конструкции, подлежащая вакуумированию, должна быть выровнена, не иметь выступающих зерен крупного заполнителя и не допускать прососа воздуха в вакуум-полость;
в) разрывы между вибрированием и вакуумированием должны быть минимальными — не более 15 мин. в жаркое летнее время и не более 5 мин. в холодное время года;
г) степень разрежения, определенная непосредственно в вакуумполости прибора вакуумирования, должна быть не менее 500 мм рт. ст. при применении мелких вакуум-щитов и не менее 350 мм рт. ст. при применении крупнопанельных вакуумщитов;
д) продолжительность вакуумирования конструкций толщиной до 200 мм должна обеспечивать отсос воды не менее 15% воды затворения и конструкций толщиной более 200 мм — не менее 5 л на 1 м2 вакуумированной поверхности.

Способы уплотнения бетона

Уплотнить бетонную массу можно несколькими способами, все зависит от масштабности проекта и возможностей строителей. При небольших объемах стройки часто применяют ручной способ, на крупных объектах не обойтись без специального автоматического оборудования.

Независимо от применяемого способа уплотнения смеси следует добиться результата, установленного стандартами для различных строительных объектов. Т.е. в каждом конкретном случае разрабатывается свой показатель плотности, обеспечивающий безопасное использование объекта в будущем. Только вовремя принятые меры по достижению соответствующего качества бетона повысят степень защиты будущих конструкций и позволят сэкономить средства на ремонтных и реставрационных работах.

Выбор того или иного способа уплотнения бетона зависит от многих факторов. При необходимости следует проконсультироваться со знающими специалистами. Максимальное качество бетона может быть достигнуто при правильных работах по его уплотнению следующими способами:

Штыкование – процедура проталкивания щебня, оставшегося между используемой в бетоне арматуры. После изготовления смеси рекомендуется провести этот процесс по всему объему занятой емкости. Основной инструмент для штыкования — металлическая шуровка, представляющая собой армированный прут или балку весом до 4 кг.
Вибрирование – способ уплотнения бетона, при котором специалист осуществляет колебательные движения и встряхивания. Нужный результат по плотности и пластичности достигается гораздо быстрее чем при штыковании. Вид оборудования зависит от типа производителя. Промышленное изготовление осуществляется с использованием виброплощадок, частные производители применяют виброустановки для поверхностных и внутренних работ по уплотнению.
Прессование – предполагает оказание давления на подготовленную смесь. Хотя такой способ и обеспечивает высокую прочность бетона, он применяется довольно редко. Дорогое по стоимости оборудование — прессы, в большинстве случаев оказываются экономически нецелесообразным вложением средств производителя. Однако в некоторых областях без прессования не обойтись, например, кораблестроение предполагает использование только такого бетона.
Центрифугирование – вращательная технология позволяет избавиться от воздуха и жидкости в смеси, увеличивая плотность бетона. Такой метод белее эффективен по сравнению с вибрированием, но его применение требует добавления в смесь большего объема цемента.
Вакуумирование – особенность способа заключается в подаче давления на смесь с разреживанием воздуха. Эффективность такого способа приравнивается к прессованию. Если ваккумирование проводить совместно с вибрированием, можно добиться сверхпрочного результата: благодаря вакууму удаляются воздух и вода, а вибрация смеси позволяет заполнить образовавшиеся пустоты твердыми компонентами.

Для получения необходимого результата от использования выбранного метода следует учитывать время работ. Слишком долгий процесс может стать причиной разделения смеси: наполнитель окажется внизу, а раствор – наверху.

Способ уплотнения бетонной смеси

(22) Заявлено 19,09.77(21) 2523658/29-33с присоединением заявки РЙ(5 )М. Кл. В 28 В 1110 Веудерстеенны 1 кеиитет СССР ао делен изаеретеиий н етирнтий(53 ) УД К 693. 5 (088. Дата опубликования описания 20,02,80.(54) СПОСОБ УПЛОТНЕНИЯ БЕТОННОЙ СМЕСИ Изобретение относится к производству строительных материалов, в частности к производству бетонов.Известен способ уплотнения смесей путем воздействия на нее ферромагнйтными телами в переменном магнитном поле 11. Однако этот способ неприменим для уплотнения тяжелой бетонной смеси, так.16 как вес ее не дает возможности ферромагнитным телам под действием движущегося переменного магнитного поля свободно перемещаться в ее объеме, что не ведет к повышению прочности и плотности затвердевшего бетона.Бель изобретения — повышение плотности и прочности бетона.Эта цель достигается в соответствия с предлагаемым способом послойной подачей и уплотнением бетонной смеси при высоте подаваемого слоя 1-6 см.Бетонную смесь дозируют в формупорциями. После подачи первой порции бетона и форму (или вместе с ней) загружают ферромагнитные тела, которые, интенсив-. но двигаясь, уплотняют нижележащие слои бетона и выходят по пути наименьшего сопротивления на поверхность уплотненного слоя. Затем подают следуюшую порцию бетонной смеси (с расчетом, чтобы слой бетона в форме составлял 1-6 см), ферромагнитные тела начинают аналогичным образоМ уплотнять этот слой и т.д.В результате образуется монолитное прочное и плотное изделие.В зависимости от жесткости бетонной смеси и максимальной крупности заполнителя диаметр ферромагнитных тел может изменяться от 2 до 20 мм, а их коли чество от 1 до 8% по отношению к бетонной массе. Время уплотнения смеси по тем же причинам может колебаться от 30 до 190 с.П р и м е р 1. Для проверки эффективности предлагаемого способа уплотнения бетонной смеси стандартиым методом715325тном образцов. Прочность на растяжение бета 460, тона, определенная методом рвскалыввБ — 0,37 ния, составила 32,2 и 24,3 кгс/смддя опытных и контрольных образцовядась на 5 соответственно. Объемная масса опытныховадвсь образцов увеличилась с 23 10 дом. Одна 2625 кг/м, а нх поверхность бйлашью гладкой, без обычных вакуумных раковин.радицион- Структура бетона опытных образцовстоле 1 О была заметно однородней, чем у ихь конт- контрольных аналогов.П р и м е р 2, По описанной методиобразцов ке определялось изменение прочностинения и объемной массы цементно-песчаноголедуюшем. 5 бетона состава 1;3,ь в соле- Испъггания по ГОСТ 10180-67 поременно- казали, что прочность опытных образцовй часто- повысилась с 322,8 до 402 кгс/см,сопротивление раскалыванию с 9,3 док источ 21,9 кгс/см , а объемная масса бетона2подаввди возросла с 2190 до 2310 кг/м . 3чподобран состав бегонв на гранишебне с расходом, кг/м: цеменщебня 1150, песка 432 при В/и жесткостью 60 с.Приготовленная смесь разделдве равные части, а затем формв кубах с размером ребра 10 счасть смеси формоввлась с помопредлагаемого способа, другая тным способом — на лабораторном по ГОСТ 10 180-67 и считвдас рольной.Порядок формования опыгныхпо предлагаемому способу уплотбетонной смеси заключается в сФорма для образца помешаласноид, являющийся источником пего магнитного поля промышленноты величиной 300 Э.После подключения соленоиданикупитанйя в форму по частямбетонную смесь и ферромагнитные гранулы диаметром 3-5 мм (магниты 26 И). Общее количество гранул составило 3% от массы бетонной смеси. Каждая порция бетона и соответствующая ей часть ферромагнитных гранул составила примерно одну пятую от кх общего количества.Контрольные и опытные образцы вы»держивались до термообработки 4 ч, а затем пропаривались по режиму 3+8+Зч.Испытание на прочность контрольных и опытных образцов производилось пб ГОСТ 10180-67.Испытания показали, что средняя прочность опытных образцов составила 465 против 423 кгс/см для контрольных формула изобретения Способ уплотнения бетонной смесипутем воздействия на нее ферромагнитными телами в переменном магнитномполе, о т д и ч в ю ш и й с я тем, что,с целью повышения плотности и прочности,подачу и уплотнение бетонной смеси ведут послойно, причем высота подаваемо,го слоя составляет 1-6 см.Источники информации,35 принятые во внимание при экспертизе1. Патент США Ио 3219318,кл. 259-1, опублик. 1961 (прототип).Составитель Л. БулгаковаРедактор И, Марголис Техред М. Келемеш Корректор Е. ПапиЗаказ 9418/13 Тираж 635 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-З 5, Раушская наб д. 4/5 Филиал ППП Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Смотреть

Уплотнение бетонной смеси. Основы теории виброуплотнения

Высококачественный бетон можно получить при использовании качественных материалов, правильном подборе состава бетонной смеси, эффективном ее уплотнении и создании оптимальных условий для твердения бетона.
Бетонную смесь, укладываемую в монолитные конструкции, уплотняют штыкованием, трамбованием, вибрированием и вакууми-рованием. Цель уплотнения — обеспечить хорошее заполнение бетонной смесью опалубочной формы и добиться наилучшей упаковки входящих в нее частиц. Хорошо уплотненный бетон имеет более высокую плотность, его объемная масса по сравнению с неуплотненной бетонной смесью повышается с 2,2 до 2,4—2,5 т/м3. Возрастают прочность, морозостойкость, водонепроницаемость бетона, улучшаются другие его свойства.
Штыкование смеси ведут вручную с помощью шуровок. Из-за трудоемкости и низкой производительности этого способа его применяют в исключительных случаях для уплотнения бетонной смеси в тонкостенных и густоармированных конструкциях. Укладку высокоподвижных смесей (с осадкой конуса более 10 см) и литых ведут тоже с помощью шнуровок, чтобы избежать их расслоения при вибрировании.
Трамбование бетонной смеси ведут ручными и пневматическими трамбовками. Этот способ применяют редко — при укладке весьма жестких бетонных смесей в малоармированные конструкции, а также в тех случаях, когда применить вибраторы невозможно из-за отрицательного воздействия вибрации на расположенное вблизи оборудование.
Основным способом уплотнения бетонных смесей является вибрирование, или виброуплотнение. Этот способ применяют для уплотнения смесей с осадкой конуса от 0 до 10 см.
Сущность процесса виброуплотнения упрощенно можно представить следующим образом. На бетонную смесь, представляющую» собой многокомпонентный конгломерат с рыхлой структурой и упруговязкими свойствами, воздействуют вибрацией. Вибраторы погружают в бетонную смесь, крепят к опалубке или устанавливают на поверхность слоя смеси. Энергия вибрационных колебаний ближайших слоев смеси преодолевает силы внутреннего трения и сцепления между ее компонентными частицами. В результате резка снижается вязкость смеси; в период вибрирования она приобретает свойства тяжелой структурной жидкости, обладающей значительной текучестью. При этом смесь хорошо заполняет опалубочную форму и пространство между густорасположенными арматурными стержнями.
Вместе с тем при снижении вязкости смеси в результате вибрирования ее частицы под действием гравитационных сил стремятся занять по отношению друг к другу наиболее устойчивое положение. Это приводит к взаимоукупорке частиц, т. е. к наиболее плотному их расположению в форме. Одновременно в зоне вибрации создается повышенное давление, вследствие чего воздух интенсивно вытесняется из бетонной смеси. Эти взаимосвязанные процессы обеспечивают получение бетона с плотной структурой и хорошего качества.
Вибрирование характеризуется двумя параметрами: частотой и амплитудой колебаний, причем в данном случае амплитуда — наибольшее отклонение колеблющейся частицы от положения равновесия, выраженное в миллиметрах. Эти параметры взаимосвязаны: низкочастотные вибраторы имеют большую амплитуду колебаний, и наоборот.
Выпускаемые нашей промышленностью вибраторы по вибрационным характеристикам можно подразделить на низкочастотные с числом колебаний до 3500 в 1 мин и амплитудой до 3 мм, средне-частотные, имеющие 3500—9000 кол/мин и амплитуду 1—1,5 мм; высокочастотные с частотой 10 000—20 000 кол/мин и амплитудой 0,1—1 мм.
Низкочастотные вибраторы с наибольшим эффектом применяют для уплотнения бетонных смесей с крупностью заполнителя 50— 70 мм и более, среднечастотные — при крупности 10—50 мм, высокочастотные — при крупности до 10 мм, т. е. мелкозернистых бетонов.
По способу воздействия на бетонную смесь вибраторы подразделяют на внутренние (глубинные), погружаемые рабочим органом (корпусом) в слой бетонной смеси, и непосредственно передающие колебания через корпус.
Внутренние вибраторы подразделяют на вибробулавы и вибраторы с гибким валом. Поверхностные вибраторы, устанавливаемые на слой бетонной смеси, передают ей колебания через рабочую площадку или вибробрус. Наружные в ибр а тор ы укрепляют на опалубке, через которую они передают колебания бетоннной смеси.
По роду питающей энергии различают вибраторы электромеханические, электромагнитные и пневматические.
По использованию вибраторы подразделены на одиночные и вибропакеты, используемые для уплотнения бетонной смеси в большеобъемных блоках.
При уплотнении бетонной смеси внутренними вибраторами толщину укладываемых слоев принимают не более 1,25 от их рабочей части. Для лучшего сцепления между отдельными слоями вибратор частично заглубляют в ранее уложенный слой. Продолжительность вибрирования в одной точке зависит от типа вибратоpa и технологических характеристик бетонной, смеси, в частности ее подвижности. Чем меньше подвижность уплотняемой смеси, тем больше длительность ее виброуплотнения.
Следует помнить, что при недостаточной продолжительности вибрирования смесь окажется недоуплотненной, а бетон — пористым и некачественным. Чрезмерно же длительное вибрирование приводит к расслоению смеси и ухудшению качества бетона. В каждом случае опытным путем определяют оптимальное время вибрирования. Ориентировочно для внутренних вибраторов оно равно 20—50 с.
Степень виброуплотнения определяют визуально. Основными признаками достаточного виброуплотнения служат: прекращение оседания бетонной смеси, появление на ее поверхности цементного молока и прекращение выделения пузырьков воздуха.
По окончании виброуплотнения смеси на одной позиции во избежание появления пустот вибратор медленно вытаскивают, не выключая его, и переставляют на новую позицию. Расстояние между позициями не должно превышать полутора радиусов действия вибратора, причем зоны вибрирования должны перекрывать друг друга. Радиус действия зависит от подвижности бетонной смеси и типа вибраторов. Для вибратора с гибким валом И-116А он колеблется от 25 до 50 см, для вибробулавы И-50А — от 45 до 50 см.
Для получения качественного бетона особенно тщательно необходимо вести виброуплотнение смеси в углах опалубки и у ее стенок, в местах с густорасположенной арматурой, на перегибах конструкции. Чтобы не нарушить сцепления бетона с арматурой или закладными деталями, не следует устанавливать на них работающие вибраторы.
Поверхностными вибраторами бетонную смесь уплотняют отдельными полосами с перекрытием провибрированной полосы на 10—15 см. Толщина слоев, прорабатываемых поверхностными вибраторами, составляет 25—30 см; продолжительность работы на одной позиции от 20 до 60 с. Окончание вибрирования определяют по внешним признакам, которые перечислены выше. При перестановке поверхностный вибратор специальным крючком отрывают от бетона и перемещают на новую позицию. Не рекомендуется медленно протаскивать работающий вибратор по поверхности бетона, так как при этом затруднительно вести контроль качества виброуплотнения. Вибробрус (виброрейку) в процессе виброуплотнения медленно перемещают по специальным направляющим, укладываемым по краям бетонируемой полосы.
Наружные вибраторы жестко крепят к опалубке. С их помощью можно уплотнять смесь на глубину до 25 см. При бетонировании высоких конструкций (например, колонн или стен) устанавливают несколько вибраторов по высоте, включая их по мере укладки бетонной смеси. Можно пользоваться одним вибратором, переставляемым с места на место, при наличии приспособлений для быстрого его закрепления. Продолжительность работы поверхностного вибратора на одной стоянке 50—90 с. Для обеспечения бесперебойного и качественного виброуплотнения на рабочем месте должны находиться запасные вибраторы.
Способ уплотнения бетонной смеси вакуумированием основан на принципе отсоса из нее излишней воды и воздуха. При отсосе частицы смеси сближаются, снижая ее пористость и усадку и улучшая качество бетона. Так, прочность вакуумированного бетона повышается на 15—20% по сравнению с визированным бетоном.
Вакуумирование применяют для уплотнения бетона в тонких конструкциях, имеющих большую развернутую поверхность (например, при бетонировании сводов, оболочек и куполов). Наибольшая толщина слоя бетона, прорабатываемого вакуумированием, 30 см.
Вакуумирование смеси можно вести несколькими способами: с помощью опалубочных вакуум-щитов (при бетонировании тонких вертикальных или наклонных стенок); переносными вакуум-ящиками, которые устанавливают сверху на уложенный бетон; при помощи вакуум-трубок, устанавливаемых внутрь бетонной конструкции; комбинированным способом, сочетающим в себе признаки первых трех.
В комплект оборудования для вакуумирования входят вакуум-насос, ресивер, всасывающие шланги и вакуум-щиты (вакуум-трубки). Вакуум-щит состоит из каркаса размером 100X125 см с герметизирующей прокладкой по контуру. В нижней части щита имеется основа из двух стальных сеток и натянутой по ним фильтрующей ткани. Между крышкой щита и фильтрующей частью образуется полость; при создании в ней вакуума из бетона отсасывается воздух и свободная вода, в результате чего бетон уплотняется. Вакуумирование смеси ведут при степени разрежения в системе не менее 70 кПа.
По окончании вакуумирования вакуум-щиты отсоединяют от системы. В полости попадает воздух, и они легко отстают от бетона. Щиты снимают и переставляют на новые позиции.

Уплотнение бетонной смеси: разбираемся во всех нюансах

Технология строительства сооружений из искусственного камня — бетона предполагает замешивание и обязательное уплотнение бетонной смеси. На этапе замешивания в растворе образуются пустоты, которые негативно сказываются на прочности материала, снижая его плотность. Утрамбованный бетон становится более плотным, прочным и долговечным, поэтому так важно не пропускать этот этап. Ведь от качества приготовленной склеивающей смеси зависит устойчивость и срок службы возводимой конструкции.

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.

Вернуться к оглавлению

Уплотнение бетона

Соблюдение пропорций смеси, качественное смешение состава не гарантирует достижения заявленных характеристик. Для того, чтобы бетон соответствовал требованиям ГОСТ нужно его уплотнить. Делается эта процедура для того, чтобы удалить попавший в процессе производства воздух, правильно распределить раствор в опалубке, избавившись от излишка воды. В домашних условиях можно использовать простые способы уплотнения бетонной смеси с помощью подручных средствами и специальными приспособлениями, сделанными своими руками. Например, игольчатым валиком при небольшой глубине заливки, или с помощью ручного вибратора.

Однако в промышленных масштабах такая методика не подойдет. Есть более мощные и производительные приспособления и устройства, гарантирующие высококачественное уплотнение бетонной смеси вибраторами при больших объемах заливаемой смеси. Среди основных показателей процесса отмечают следующие характеристики:

амплитуда вибрации — рабочий ход головки или площадки;
частота вибрации — количество циклов за единицу времени;
время обработки — указывается в документации к объекту или устройству.

Оборудование имеет рабочие частоты от 2 800 д 20 000 циклов в минуту, при амплитуде 0,1 до 3 мм. В проектно-сметной документации указываются режимы, при которых делается уплотнение бетона. Если же приходится делать эту операции в домашних условиях, то следует соблюдать следующие правила:

смеси с крупными фракциями обрабатываются с низкой частотой, но значительной амплитудой;
мелкозернистые растворы подвергают интенсивной высокочастотной вибрации с незначительной амплитудой;
смеси, содержащие включение мелких и крупных частиц рекомендуется обрабатывать поличастотными механизмами.

Окончательные характеристики бетона зависят от выполнения всех рекомендаций к смеси и ее заливке. Чтобы получить минимальную деформацию, необходимо соблюдение следующих правил:

цемент более высоких марок дает меньшую усадку;
армирование существенно снижает риск деформации и появления трещин;
точно соблюдать пропорции всех ингредиентов;
соблюдать температурный режим при замесе и заливке;
обязательно сделать уплотнение бетонной смеси вибраторами;
обеспечить рекомендуемую влажность материала при застывании.

Особо ответственные конструкции, где нужна точность, делаются со специальных смесей, куда вносятся компенсирующие присадки. Режим зависит от состава и применяемых добавок. Делается уплотнение бетонной смеси вибраторами. Присадки придают необходимый уровень расширения раствора, который после затвердения не изменяет геометрии бетонного элемента. Для работы в мороз также есть добавки в рабочий раствор, однако использование их требует профессиональной подготовки и знаний. При температуре ниже 5 °С характеристики обычной бетонной смеси существенно меняются и работать в таких условиях не рекомендуется.

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.

Почему нужно уплотнение?

Упрочнение бетона позволяет устранить воздух в смеси, что улучшит сцепление материала с арматурой.

От того, насколько добросовестно проведено трамбование цементного раствора, зависят главные физико-технические характеристики готового сооружения. Уплотнение бетона освобождает его от пузырьков воздуха, в результате чего, строительная масса становится плотной и однородной при укладке, что позволяет равномерно заполнить опалубку. Такие манипуляции улучшают сцепку раствора с конструкцией армопояса и закладными элементами.

Существующие способы

Чтобы утрамбовать цементно-песчаную смесь, застройщики используют всевозможные виды приспособлений:

глубинные;
поверхностные;
наружные;
виброплощадки.

Утрамбовку раствора можно произвести без использования специальной техники, а применяя лопаты, в качестве уплотнителя.

Уплотнение бетонной смеси подразумевает и различные вариации:

Ручной. Чаще всего прибегают к такому варианту частные строители, которым нужно обработать небольшой объем раствора. Такой метод существенно экономит средства на покупку вибротехники, ведь в качестве уплотнителя используются лопаты, лом и прочий подручный инвентарь. Процесс утрамбовки заключается в периодическом поднимании приспособления вверх с последующим интенсивным погружением вниз.
Штыкование. Этот способ основан на применении металлического стержня с закругленным краем и весом до 4 кг, которым «протыкают» всю поверхность емкости с бетонной массой. В результате воздух вытесняется, щебень уплотняется и выходит излишняя жидкость.

Чем еще уплотняют?

Опытные застройщики знают и другие варианты уплотнения, которые подходят для бетона. Один из них — механический, применяемый при работе с большими объемами цемента. Используют специальные вибраторы (поверхностные, внутренние) либо механизмы, применяемые для крепежа на опалубку или резервуар с рабочей мешаниной. Поверхностные позволяют уплотнить только верхний слой бетона, поэтому такими агрегатами целесообразно пользоваться, когда слой раствора тонкий.

Внутренний уплотнитель по праву считается самым эффективным, поскольку обрабатывает все слои цементной смеси, доставая даже самые труднодоступные участки. Среди строителей большой популярностью пользуется электрический ручной вибратор «Калибр ВЭР-1500». Его актуально использовать для сжатия бетонного раствора в фундаментах, колоннах и цоколях. Аппарат работает от электросети напряжением 220 В и имеет следующие преимущества:

Электрический вибратор позволяет работать со слоями цемента, доставая даже труднодоступные места.

малый вес;
легкость управления;
защиту от повреждений;
быстрое подключение гибкого вала.

Еще один вид — прессование. Придание бетону прочности посредством прессования используется нечасто и только в качестве дополнительной нагрузки, поскольку стоимость такого метода довольно высока. Подвид прессовки — прокат, принцип работы которого заключается в оказании специальным катком давления на цементно-песчаную мешанину. Многие застройщики предпочитают уплотнять цемент методом вакуумирования, в следствие которого, воздух изгоняется из смеси под мощным давлением.

Press ESC to close