Вибрирование бетона — одна из составляющих качества бетонных конструкций

06.10.2017

 Уплотнение бетонной смеси глубинным вибратором
Уплотнение бетонной смеси глубинным вибратором

Вибрирование бетона — это один из эффективных методов уплотнения бетонного раствора в период его заливки в опалубочную форму конструкций.

Основные характеристики бетона, такие как однородность структуры, прочность, долговечность, закладываются на этапе производства бетонных работ. Одним из технологических факторов, влияющих на дальнейшие эксплуатационные характеристики конструкций, является обязательное вибрирование бетонной смеси в период формования или возведения железобетонного монолита.

Механизм виброуплотнения бетонной смеси

Зачем вибрировать бетон? На эти другие вопросы, связанные с укладкой бетона в опалубку, постараемся детально ответить в этой статье.

Бетоны представляют собой искусственные материалы, которые на этапе приготовления выглядят в виде смеси, состоящей из вяжущего, крупного или мелкого заполнителя и воды. В результате прохождения химических реакций между вяжущими веществами (цементом) и водой, формируется цементный камень, заполняющий свободное пространство между песком и щебнем.

 Расслоение бетонной смеси
Расслоение бетонной смеси

На технологию производства бетона и его укладку существенное воздействие оказывает количество вяжущих компонентов и воды, которые определяют удобоукладываемость бетонной смеси. Помимо этого, физико–механические характеристики бетона, такие как: прочность, морозостойкость, водонепроницаемость напрямую зависят от однородности бетонной смеси, которая в свою очередь зависит от равномерного распределения компонентов смеси в структуре материала.

Во время транспортировки и последующей заливке бетона в опалубку может происходить нарушение водоцементного соотношения смеси и завоздушивание бетонного раствора, что в значительной мере влияет на качество проведения бетонных работ. Поэтому, если не вибрировать бетонную смесь, пузырьки воздуха и остаточная влага, не удаленные из раствора при помощи вибрирования, в период эксплуатации бетонных конструкций будут способствовать появлению трещин и крошению бетона.

 Непровибрированный бетон
Непровибрированный бетон

Порядок укладки бетонных смесей

Вибрирование бетона СНиП 3.03.01-87 регламентируют порядок и нормы укладки бетонных растворов.

Основные положения этого документа, касающиеся виброуплотнения бетона, выглядят следующим образом:

  • Перед производством бетонных работ, арматурный каркас и опалубку следует очистить от ржавчины, грязи, масляных пятен и др.
  • Бетонные смеси необходимо заливать таким образом, чтобы не происходило расслоение раствора, которое может возникнуть в случае ненормированной высоты сбрасывания бетонной смеси. Оптимальная высота для подачи бетонного раствора по желобам для тяжелых бетонов должна составлять не более 2,0 м.
  • Бетонные растворы необходимо укладывать последовательными горизонтальными слоями в одном направлении во всех слоях.
  • При уплотнении бетона глубинным вибратором, толщина слоя бетонной смеси не должна превышать 125% длины булавы инструмента.
  • Коэффициент уплотнения бетона при вибрировании глубинным вибратором должен иметь значение не ниже К ³ 0,98.
  • Укладка каждого последующего слоя бетонного раствора допускается только после завершения вибрирования предыдущего, не допуская при этом схватывания бетона предыдущего слоя (максимум 2 часа).
  • Если предусмотрена укладка бетона в несколько приемов, то место разрыва монолитной конструкции необходимо оборудовать рабочим швом, перпендикулярным оси бетонируемой конструкции.
  • Возобновление бетонных работ на этом участке возможно только после достижения предыдущим слоем бетона прочности 1,5 Мпа и выше (примерно 8 ч).

Виды и способы уплотнения бетонных смесей при помощи вибраторов

Процесс виброуплотнения бетона заключается в передаче бетонному раствору механических колебаний при помощи вибратора. При этом, благодаря вибрированию, разрушается первоначальная структура укладываемой бетонной смеси и наблюдается переход раствора в разжиженное, пластичное состояние. В результате чего, бетонный раствор уплотняется с одновременным вытеснением пузырьков воздуха и излишков воды на поверхность смеси.

Таким образом, виброуплотнение бетонной смеси позволяет снизить содержание воздуха и расход воды для изготовления бетона, а значит увеличить плотность и прочность бетонных конструкций.

 Укладка бетонной смеси
Укладка бетонной смеси

По способу активного воздействия на бетонные смеси вибраторы разделяются на:

глубинные;

поверхностные;

наружные;

виброплощадки (вибростол).

Наиболее распространенными являются поверхностные и глубинные вибраторы.

Глубинные вибраторы для уплотнения бетона опускаются в бетонную смесь и передают механические колебания раствору. Применяются для укладки бетонных смесей в неармированных или армированных массивных конструкциях: фундаментах, колоннах и др.

Поверхностные вибраторы (виброрейки) служат для уплотнения бетонных покрытий и формования сборного железобетона: плит перекрытий, стеновых панелей и др.

Наружные вибраторы крепятся к опалубке или формам. Применяются при бетонировании тонкостенных бетонных конструкций с высокой частотой армирования, а также для облегчения разгрузки бетонных смесей из бадей, бункеров, автосамосвалов.

Вибростол (виброплощадка) применяется при промышленном производстве сборного железобетона (виброплощадка) или изготовлении мелкоштучных тротуарных покрытий (вибростол).

Оборудование для уплотнения бетонов

Вибрирование бетонной смеси определяется двумя показателями: амплитудой и частотой колебаний. Амплитуда — это наибольшее отклонение вибрирующих частиц от положения равновесия. Частота и амплитуда взаимосвязаны — высокочастотные вибраторы имеют меньшую амплитуду колебаний, низкочастотные — наоборот.

 Оборудование для вибрирования бетона
Оборудование для вибрирования бетона

Вибраторы, производимые современной промышленностью, по физико–механическим характеристикам и своему назначению можно разделить на несколько видов:

  • Низкочастотные до 3500 кол/мин. Применяются, как наиболее эффективные, для уплотнения бетонов с фракцией заполнителей 50–70 мм.
  • Среднечастотные в пределах 3500–9000 кол/мин. Фракция заполнителей 10–50 мм.
  • Высокочастотные с частотой колебаний 10000–20000 кол/мин. Применяются для укладки мелкозернистых бетонов с фракцией заполнителя до 10 мм.

Глубинные вибраторы

 Уплотнение бетона глубинным вибратором
Уплотнение бетона глубинным вибратором

При уплотнении бетонов, наконечник (булава) глубинного вибратора погружается в бетонную смесь. За счет механических колебаний, возникающих в корпусе булавы, происходит вибрирование и уплотнение бетонного раствора.

Продуктивность глубинного вибратора напрямую зависит от длины и диаметра булавы. Чем больше диаметр булавы и длиннее ее наконечник, тем быстрее и качественнее будет выполнена укладка бетона.

В зависимости от привода, который установлен на вибраторе, они подразделяются на следующие категории:

электромеханические;

пневматические;

бензиновые.

Электромеханический глубинный вибратор

 Глубинный вибратор на электроприводе
Глубинный вибратор на электроприводе

Конструкция глубинного вибратора на электромеханическом приводе состоит из следующих элементов:

электродвигатель;

вибронаконечник (булава);

гибкий вал, служащий для передачи вращательного момента от привода к механизму наконечника вибратора.

Вибронаконечник представляет собой следующую конструкцию:

цилиндрический стальной корпус;

шпиндель с шарикоподшипниками;

муфта, передающая вращательные движения от шпинделя к бегунку.

Пневматический глубинный вибратор

Для производства бетонных работ в условиях где невозможно применение электромеханических вибраторов — высокая загазованность, повышенная влажность или отсутствие электрических сетей, используются пневматические глубинные вибраторы (см. фото).

 Пневматический глубинный вибратор для бетона
Пневматический глубинный вибратор для бетона

Пневматический вибратор состоит из:

булава;

гибкий шланг;

пусковой механизм (вентиль для воздуха).

Воздух подается в центральную часть вибронаконечника и затем сквозь специальные радиальные отверстия попадает в рабочее пространство, воздействует на бегунок механизма, который приходит в движение и начинает совершать обороты вокруг оси статора со скоростью равной величине давления воздуха в системе.

В период работы вибратора на пневматическом приводе запрещаются резкие перегибы воздушного шланга или его предельное натяжение. При производстве бетонных работ в условиях низких температур, поступающий воздух должен быть очищен от влаги.

Бензиновый глубинный вибратор

Бензиновые вибраторы предусмотрены для укладки бетонных смесей в монолитные конструкции с любой степенью армирования. Также могут применяться в заводских условиях для производства сборного железобетона. Вибраторы на бензиновом приводе особо востребованы при выполнении бетонных работ в условиях невозможного подключения энергоснабжения строительной площадки.

 Глубинный вибратор на бензиновом приводе
Глубинный вибратор на бензиновом приводе

Рабочий комплект бензинового вибратора для любой модели состоит:

бензиновый двигатель;

несущая рама;

бронированный гибкий вал;

наконечник (булава).

Как правильно вибрировать бетон своими руками и что нужно знать для производства бетонных работ при строительстве собственного дома — читайте инструкцию ниже и смотрите видео в этой статье.

 Как вибрировать бетон
Как вибрировать бетон

Инструкция по укладке бетона в опалубку при помощи глубинных вибраторов:

  • Вибронаконечник, включенного глубинного вибратора опускают в бетонный раствор под углом 35°–45° с таким расчетом, чтобы булава прошла через границу старого и нового слоя на 10 см.
  • Толщина, уложенного пласта бетонного раствора, должна соответствовать 1,25 рабочей длины вибронаконечника.
  • Рабочий наконечник вибратора должен свободно проходить сквозь стержни арматурного каркаса. Приемлемое расстояние между арматурными стержнями должно равняться 1,5 диаметра булавы глубинного вибратора.
  • Не допускается защемление наконечника между щитами опалубки и арматурным каркасом.
  • При перестановке вибратора из одной точки вибрирования в другую, вибратор поднимают медленно и переносят на следующую позицию. Зоны работы вибратора должны пересекаться — расстояние между точками вибрирования не должно превышать полтора радиуса предыдущей зоны вибрирования.
  • Продолжительность вибрирования бетона зависит от подвижности бетонной смеси и мощности вибратора. Чем больше подвижность бетонной смеси, тем меньше времени нужно затратить на ее уплотнение.
  • Окончание вибрирования бетонной смеси можно определить по следующим признакам — прекращение усадки бетонного раствора, отсутствие пузырьков воздуха и появление цементного молочка на поверхности уплотняемой смеси.

Внимание! – во избежание нарушений арматурного каркаса, не устанавливайте работающий вибратор на арматурные стержни.

Поверхностные вибраторы для уплотнения бетона

По типу конструкций поверхностные вибраторы подразделяются на площадочные и виброрейки. Принцип работы вибраторов такого типа основан на передачи механических колебаний через прямоугольную металлическую площадку (площадочный вибратор) или через удлиненную металлическую рейку (виброрейка).

Площадочные поверхностные вибраторы

 Площадочный вибратор
Площадочный вибратор

Применяются для уплотнения бетона в армированных или неармированных монолитных конструкциях: полы, перекрытия, дорожные покрытия с толщиной уплотняемого слоя бетона не более 250 мм.

 Схема площадочного вибратора
Схема площадочного вибратора

Конструкция площадочного вибратора состоит из следующих деталей:

ручка для переноски;

электродвигатель;

кабель электропитания;

дебаланс;

площадка (основание).

 Мобильный поверхностный вибратор
Мобильный поверхностный вибратор

Поверхностный вибратор — виброрейка

Виброрейка (вибробрус) применяется для устройства армированных и неармированных монолитных бетонных полов и дорожных покрытий. Поверхностный вибратор данного типа предназначен для разравнивания и уплотнения бетонной смеси на больших площадях.

 Вибрирование бетонной смеси виброрейкой
Вибрирование бетонной смеси виброрейкой

Виброрейка состоит из вибратора (электродвигателя), установленного на металлическую рейку.

Колебания от дебаланса двигателя передаются на металлическую поверхность рейки, которая соприкасается с поверхностью уложенной смеси. Возникает вибрация, при помощи которой из раствора удаляются излишки воды, и образовавшиеся в период заливки, пузырьки воздуха.

По типу двигателя, установленного на виброрейке, вибраторы этого вида делятся на электрические и бензиновые.

В индивидуальном строительстве наиболее востребованы виброрейки на электроприводе. Они отличаются простотой в управлении и могут использоваться при выполнении бетонных работ в закрытых помещениях. Цена виброрейки зависит от мощности вибратора и производителя оборудования, но намного ниже цены бензиновых аналогов.

 Виброрейка на бензиновом приводе
Виброрейка на бензиновом приводе

Вибратор на бензиновом приводе отличается от электрического, более мощным двигателем и автономностью в использовании. Применяется, в основном, для уплотнения бетонных смесей в промышленном строительстве для заливки полов и дорожных покрытий.

В зависимости от конструкционных особенностей оборудования, виброрейки могут быть следующих видов:

  • Плавающая виброрейка применяется для финишного выравнивания и уплотнения бетонной поверхности. Металлическая рабочая рейка изготовлена из алюминиевого профиля фиксированной длины (3 м), а сама конструкция оснащена реверсивным приводом, что позволяет виброрейке двигаться в прямом и обратном направлениях, выполняя при этом уплотнение бетонной поверхности на глубину 150–200 мм.
 Плавающая виброрейка
Плавающая виброрейка
  • Двойные раздвижные или телескопические виброрейки за счет своей конструкции могут раскладываться до 4,5 м. Конструкция состоит из спаренных алюминиевых или стальных профилей. Из-за своего внушительного веса, перемещение такой виброрейки происходит только по специальным направляющим.
 Раздвижная виброрейка
Раздвижная виброрейка
  • Секционные виброрейки состоят из отдельных секций и в зависимости от технологических требований могут достигать в длину 30 м, что позволяет за один цикл обработать значительную площадь бетонной поверхности. Универсальность и масштабность такого оборудования способствует широкому применению таких конструкций в промышленном строительстве.
 Секционная виброрейка
Секционная виброрейка

Наружный вибратор

Наружные вибраторы, применяемые для вибрирования бетонной смеси, крепятся к опалубке бетонируемой конструкции или к форме бетонного изделия. Электродвигатель, оборудованный одним или двумя дебалансирами, благодаря плотному креплению к форме или опалубке, качественно передает механические колебания бетонной смеси, в результате чего смесь уплотняется.

 Наружные вибраторы
Наружные вибраторы

При бетонировании объемных сборных железобетонных конструкций к опалубке могут крепиться несколько вибраторов. Питание наружного вибратора происходит через понижающий трансформатор с выходным напряжением 36 в.

Наружные вибраторы могут применятся и как вспомогательное оборудование при выгрузке бетонной смеси из специальных бункеров (бадьи) или автосамосвалов.

Виброплощадки

Вибрационные площадки промышленного назначения применяются для вибрирования бетонных смесей при производстве сборного железобетона. Представляют собой унифицированные и типизированные конструкции с вертикальными направленными колебаниями. Такие агрегаты способны уплотнять любые бетонные смеси.

 Виброплощадка
Виброплощадка

Направленные колебания, передаваемые бетонной смеси, производятся при помощи двух одинаковых вибраторов, вращающихся с равной угловой скоростью в разных направлениях.

 Вибростол
Вибростол

Для малого бизнеса и индивидуального строительства существует аналог виброплощадки — вибростол. Применяется вибростол для уплотнения бетонной смеси при производстве тротуарной плитки. Колебания, воспроизводимые вибратором, передаются сквозь столешницу к установленным на ней формам с бетонной смесью, в результате происходит формование изделий.

Вибростол представляет собой металлическую столешницу, установленную на пружины или амортизаторы (см. фото).

 Схема вибростола для производства тротуарной плитки
Схема вибростола для производства тротуарной плитки

Вибрирование бетонной смеси при производстве бетонных работ дает возможность эффективно удалить пузырьки воздуха и избежать неравномерного распределения заполнителя в структуре бетона. В результате получается качественный бетон с высокими эксплуатационными характеристиками.

Читать далее...