Уплотнение бетонной смеси

Уплотнение бетонной смеси является одной из самых важных операций при бетонировании. Во время изготовления бетонной смеси в нее проникает воздух. Если вовремя не позаботиться о его удалении, то готовый строительный материал будет обладать пористостью и низкими прочностью и долговечностью. Для устранения воздушных пузырьков и равномерного расположения составляющих бетон уплотняют с помощью различных приспособлений, называемых вибраторами.

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

Способы уплотнения

Штыкованием называется проталкивание кусочков щебня, застрявших между прутьями арматуры. Для штыкования в процессе укладки и вибрирования растворов с осадкой конуса 40-80 мм в конструкциях с большим количеством арматуры используются шуровки, сделанные из арматурной стали. Кроме того, их применяют при уплотнении пластичных смесей с осадкой конуса более 80 мм, которые расслаиваются при виброукладке.

Во время вибрации частицы бетона стараются принять более удобное положение, в котором вибрация будет воздействовать на них по минимуму, в результате бетонная смесь уплотняется.

Вибрирование – уплотнение бетона, которое заключается в передаче бетонной смеси вынужденных колебательных движений, заключающихся во встряхивании. Находясь в подвешенном состоянии во время встряхивания, связь частицы раствора с остальными частицами постоянно нарушается. Благодаря воздействию силы толчка и под влиянием собственной массы при падении, частицы стремятся занять более компактное положение, в котором влияние толчков на них минимальное. В результате более плотной упаковки вся бетонная смесь уплотняется. Еще одной причиной уплотнения является так называемая тиксотропность – свойство временного перехода в более текучее состояние под воздействием внешней силы. Пребывая в жидком состоянии, смесь лучше растекается во время вибрирования, приобретая форму содержащей ее емкости с последующим уплотнением под действием силы гравитации. И последняя, третья причина, по которой смесь уплотняется – это высокие технические показатели бетона.

Значительная степень уплотнения в результате применения вибрирования обусловлена применением оборудования с незначительной мощностью. К примеру, массивы бетона объемом в пару кубометров эффективно уплотняются устройствами с потребляемой мощностью всего в пределах 1-1,5 кВт.

Способность смесей бетона к тиксотропности зависит от текучести самой смеси и скорости, с которой перемещаются ее частицы друг относительно друга. Смеси с большой подвижностью легко переходят в более текучее состояние и не требуют большой скорости перемещения при вибрации. При увеличении жесткости подвижность смеси уменьшается и свойство к тиксотропному разжижению утрачивается, что требует увеличения скорости вибрации для уплотнения бетона и, соответственно, более высоких затрат энергии.

Обзор методов уплотнения

Выбор напрямую зависит от текучести раствора. Этот параметр определяется при помощи специального прибора – конуса Абрамса.

Способы уплотнения:

• Для жестких смесей применяют энергичное и силовое прессование. Это интенсивная вибрация с пригрузом, прокат, трамбование.
• Текучие хорошо уплотняются вибратором. Прессование и трамбование к ним неприменимы, так как приводят к разбрызгиванию.
• Литые растекаются под собственным весом. Для них достаточно кратковременного виброуплотнения.

Практикуются и более специфические методы: центрифугирование и вакуумирование. А также ручные, например, штыкование, когда инструменты недоступны или нужно обработать небольшой объем. Способы нередко комбинируют для достижения оптимальных характеристик.

1. Самый простой вариант – штыкование.

Заключается в проталкивании наполнителя сквозь арматурные прутья и высвобождении воздуха при помощи тяжелого металлического штыка с закругленным концом. Стержнем прокалывают бетон и раскачивают из стороны в сторону, затем медленно вынимают. Таким образом нужно обработать каждые 10 см2. Схема движения: от краев к середине. Подходит для жестких и пластичных составов.

2. Трамбование – экономичный и быстрый.

Это поверхностное воздействие на жесткий нетекучий раствор. Его основная задача – уплотнить механически, удалить крупные полости и обеспечить более плотное прилегание к краю опалубки. Выполняется при помощи небольшой металлической площадки на черенке частыми и несильными ударами по всей плоскости. Метод не обеспечивает удаления влаги и мелких пузырьков воздуха. Применим только для заливки систем, не несущих большой нагрузки.

3. Универсальный способ – виброуплотнение.

Вибраторы различной конструкции используются для любых видов. Технология заключается в передаче частицам колебательных движений, в результате которых связь между компонентами ослабевает и состав становится более текучим. Под действием частых толчков частицы занимают компактное положение и уплотняются. Воздух и свободная влага при этом высвобождаются на поверхность.

Для виброуплотнения применяют различные переносные инструменты и стационарные установки:

• Поверхностные вибраторы – виброрейки, вибробрусы. Для тонких изделий (не более 20 см): плит перекрытий, пола. Виброплощадки (вибростолы) используются на производстве.
• Глубинные – устройства с вибробулавой или виброштыком. Для уплотнения массивных конструкций путем погружения в раствор.
• Наружные – приборы, которые крепятся к опалубке снаружи.

Для разного состава по текучести свое время для уплотнения при помощи вибратора, превышать которое не рекомендуется по экономическим соображениям, так как смесь в определенный момент перестает менять свои свойства и дальнейшее воздействие – пустая трата электроэнергии. Длительное вибрирование способно привести к расслаиванию, более тяжелые и крупные частицы группируются на дне, и это сказывается на прочности готового изделия.

Определить, что воздействие достаточное, можно по признакам:

• смесь прекратила оседать;
• не появляются пузырьки воздуха;
• отделилось цементное молоко.

Вибраторы различаются по частоте колебаний и амплитуде. По виду энергии оборудование бывает пневматическим и электромеханическим.

4. Прессование – дорогая, но эффективная технология.

Позволяет сократить расход цемента. Технология применяется редко из-за высокой стоимости. Наибольшее распространение получила в судостроении. Способ заключается в давлении на раствор силой свыше 10 Мпа. Он позволяет вытеснить воздух и влагу. Одна из разновидностей – прокат катком, он более выгоден экономически, но сфера использования ограничена из-за высокой вероятности разрыва или смещения поверхности.

5. Вакуумирование.

Заключается в извлечении излишней влаги. Для этого метода применяют специальные установки – вакуум-щиты с насосами. Их располагают поверх смеси, покрытой фильтрующей тканью. Устройство забирает влагу, при этом частицы занимают более плотное положение путем заполнения образовавшихся пустот, в которых ранее была вода.

Этот способ позволяет уплотнить бетон толщиной до 30 см. Сразу после обработки допустимо снять опалубку. Конструкции быстрее набирают прочность, более устойчивы к низким температурам и меньше подвержены усадочной деформации, чем при использовании вибраторов.

Центрифугирование

Идеально подходит для изготовления столбов, труб, опор линий электропередач. За счет центробежной силы частицы равномерно распределяются у стенок формы и плотно соединяются друг с другом. Из раствора сразу удаляется до 30 % влаги. В результате получаются очень прочные и долговечные изделия. Для производства этим методом необходим особый состав. В нем должно быть увеличенное содержание цемента, иначе велик риск расслоения.

Бетонные работы, выполненные с уплотнением, всегда будут более качественными, чем без. Благодаря этому методу воздействия, смеси для различных конструкций приобретают улучшенные эксплуатационные свойства: высокую плотность, низкую подверженность растрескиванию и отличную стойкость к перепадам температуры.

Виды виброплощадок

Виброплощадка состоит из двух рам. На подвижную верхнюю устанавливают емкость с бетонной смесью. Нижняя, неподвижная, закрепляется на фундаменте. Верхняя рама с расположенным на ней вибромеханизмом опирается на неподвижную раму посредством амортизаторов — пружин, рессор, резиновых прокладок.

Вибромеханизм, как правило, представляет собой валы с дебалансами, которые приводятся во вращение с помощью электродвигателя.

Верхняя подвижная рама должна обладать достаточной жесткостью. Иначе будет наблюдаться неравномерная амплитуда колебаний. На участках со слабыми колебаниями уплотнение смеси получится недостаточным.

Показатель качества укладки бетонной смеси

Качество укладки бетона характеризуется основным показателем: коэффициентом уплотнения. Эта величина равна отношению фактического объемного веса бетонной смеси к теоретическому, вычисленному с учетом полного отсутствия воздуха в уплотненной смеси. Коэффициент уплотнения зависит от: процента содержания воды в смеси, характера и формы поверхности заполнителей.

Хорошо уложенным считается бетон, коэффициент уплотнения которого колеблется в пределах 0,98-1,0.

Определить коэффициент уплотнения возможно в полевых условиях, используя специальное устройство. Этот прибор состоит из двух бункеров, которые имеют форму перевернутого конуса и сосуда цилиндрической формы.

Качественное уплотнение смеси является одной из приоритетных задач при сооружении объекта любых габаритов и целевого назначения, поскольку именно от эффективности укладки бетона во многом зависит прочность и долговечность сооружения.

Механическое уплотнение

При больших объемах бетонной смеси, рекомендуется использовать специализированные приборы.

Поверхностный вибратор

Уплотнение бетонной смеси вибраторами поверхностного типа, чаще всего применяется для больших площадей и небольшого слоя строительной смеси. Благодаря этому оборудованию выполняется уплотнение:

• плитных оснований;
• полов;
• подпорных стен;
• плотин;
• дорожных полотен.

Устройство этого типа состоит и плиты, которая соединяется с вибромеханизмом. Поверхностное оборудование создает вибрации, которые проходят на 20-30 см  вглубь раствора. Этого более чем достаточно для того, чтобы обработать поверхность небольшой толщины.

Если же высота бетонного основания намного больше, то виброплиту рекомендуется использовать после обработки внутренним вибратором.

Внутренний вибратор

Глубинный вибратор позволяет уплотнить бетонную смесь более эффективным способом, благодаря тому, что в этом случае энергия вибрации передается непосредственно в бетонный состав.

Такие виброуплотнители для бетона отличаются простотой управления, они без проблем используются в труднодоступных областях.

Для того чтобы применить это устройство:

• Установите его в вертикальное положение.
• Переставляйте вибратор на другую часть поверхности с шагом 45-75 см.
• Погружайте устройство со скоростью не более 2-3 см/с.

Важно! Глубинный вибратор нельзя использовать для распределения раствора по опалубке, иначе произойдет расслоение бетона.

Еще одно преимущество внутреннего вибратора – его можно применять не только для уплотнения, но и при выравнивании поверхности.

Вибраторы для опалубки

Иногда уплотнение бетона вибрированием выполняется при помощи оборудования, которое жестко фиксируется прямо на опалубке. Благодаря колебаниям исходящим от вибратора, смесь довольно быстро и качественно уплотняется.

Опалубочные вибраторы чаще всего применяются при бетонировании сложных или нестандартных конструкций.

Важно! Если вы планируете использовать вибратор этого типа, необходимо создать очень жесткую и надежную опалубку, устойчивую к вибрационным нагрузкам.

Стоит обратить внимание на одну особенность использования такого оборудования – в процессе уплотнения в верхнем слое раствора образуются воздушные пузырьки. Для того, чтобы избавиться от них, необходимо доработать верхний слой поверхности вручную или с помощью глубинного вибратора.

Полезно! Все вибраторы бывают пневматическими или с электроприводом. Первый тип считается более простым в управлении и безопасным. Однако пневмооборудование может не выдержать низких температур зимой.

Чтобы подобрать наиболее качественное и недорогое оборудование для виброуплотнения бетона, стоит обратить внимание на марку и производителя устройства.

Рекомендации

Чтобы цементный состав был равномерно уплотнен, необходимо придерживаться следующих рекомендаций:

1. Во время установки деревянной опалубки следует обратить внимание на надежную фиксацию деталей. На элементах конструкции не должно быть щелей (раствор бетона может выдавливаться через трещины). Необходимо, что опалубка быта отшлифованной и гладкой, в противном случае она будет оставлять вмятины на изделии. К тому же впоследствии в теле конструкции могут образоваться пустоты.
2. Детали деревянной или фанерной опалубки, в том числе клинья, должны надежно фиксироваться, чтобы не произошло смещение досок.
3. При виброуплотнении состава следует периодически менять положение виброрейки, иначе раствор будет неоднородным, образуются полости.
4. Специалисты советуют не тратить много времени на работы, поскольку это способно вызвать расслоение, которое появляется по причине того, что крупный щебень сбивается внизу, а наверху скапливается только раствор цемента.

Дефекты бетонных и железобетонных конструкций из-за недостаточного уплотнения бетонной смеси.

Поскольку использование поверхностных вибрирующих устройств не позволяет визуально определить степень плотности, при выполнении строительных работ часто применяют дополнительное средство, которое поможет гарантировать прочность состава. Для этого строители добавляют к имеющемуся составу раствор с высокой пластичностью. По этой причине возрастает риск расслаивания изделия. Чтобы избежать такого недостатка, советуют увеличить количество цемента.

Вернуться к оглавлению

Вибростановки и виброплощадки

Виброуплотнение бетонного раствора производится как стационарными, так и переносными средствами. Использование переносных средств в технологии уплотнения для сборного железобетона довольно ограничено. Их промышленное использование в основном сводится к формованию больших, тяжеловесных изделий на стендах.

Виброплощадки применяются в заводском производстве сборного железобетона тех типов заводов, которые работают по конвейерной и поточно-агрегатной схемам. Существует большое разнообразие конструктивных особенностей и типов виброплощадок – электромагнитные, электромеханические, пневматические. По характеру колебаний – ударные, гармонические, комбинированные. По форме колебаний – круговые направленные, горизонтальные, вертикальные. По конструктивным схемам стола – сплошная верхняя рама, образующая стол с одним или несколькими вибрационными валами или собираемая из отдельных виброблоков, которые в целом представляют собой одну вибрационную поверхность с расположенной на ней формой со смесью. Чтобы прочно закрепить форму с раствором, на столе площадки предусмотрены пневматические электромагниты или механические зажимы.

Схема вибростола с размерами

Виброплощадка исполняется в виде плоского стола, опирающегося посредством пружинных опор на станину (раму) или на неподвижные опоры. Назначение пружин – гасить колебательные движения стола, таким образом не допуская их воздействия на опору, что неизбежно привело бы к разрушению. В нижней части к устройству крепится вибровал с располагающимися на его поверхности эксцентриками. Вал приводится во вращение от электромотора, движение эксцентриков вызывает колебания стола, которые затем передаются массе бетона и вызывают уплотнение бетонной смеси. Мощность виброплощадки измеряется ее грузоподъемностью – массой бетонного изделия, взятого вместе с формой, – и колебается в пределах от 2 до 30 т.

Заводы, производящие сборный железобетон, обычно оборудуются унифицированными вибороплощадками с амплитудой колебаний 0,3-0,6 мм и частотой 3000 колебаний в минуту. Такие площадки хорошо справляются с уплотнением жестких бетонных смесей для конструкций с длиной до 18 м и шириной до 3,5 м.

Формируя изделия на виброплощадках, особенно если в расход идут жесткие, основанные на пористых заполнителях, обычно с целью улучшить структуру бетона используются пригрузы.

При необходимости формирования изделия с применением неподвижной формы бетонную смесь уплотняют, используя поверхностные, глубинные и навесные вибраторы, прикрепляемые к форме. При изготовлении изделий с использованием горизонтальных форм используются жесткие бетонные смеси или смеси с малой текучестью; в вертикальных формах (кассетах) – смеси с большой текучестью и осадкой конуса 80-100 мм.

От чего зависит коэффициент?

Этот показатель определяется зернистостью состава, а также объектом, который будет бетонироваться, будь то отмостки, трассы, дорожки.

Вернуться к оглавлению

Выводы

Опытные строители утверждают, что от плотности бетонного раствора будет зависеть устойчивость и долговечность конструкции. Это необходимо учитывать, если вы хотите, чтобы изделие прослужило вам не один год. Вовремя принятые меры помогут дополнительно повысить защиту конструкции от повреждений, сэкономить средства на реставрационных работах. Универсальные вибрационные устройства позволят получить высококачественный бетон. Перед выполнением строительных работ нужно заблаговременно проконсультироваться со специалистами и подобрать необходимое оборудование. Эргономичные виброустройства позволяют строителям уплотнять цемент в самых разных условиях.

Для выполнения небольшого объема строительных работ профессионалы рекомендуют пользоваться портативным вибратором, весом до пяти килограммов. Для более масштабных работ строители применяют большие инструменты, позволяющие эффективно уплотнять бетон на производстве при большом фронте бетонных работ.

Вакуумирование раствора

При использовании метода вакуумирования создают разрежение воздуха до давления в 0,07-0,08 Мпа, благодаря чему лишний воздух, вовлеченный в раствор, и излишки воды удаляются под действием разниц давления. Бетон занимает освободившееся при этом место, благодаря чему плотность смеси возрастает. Присутствие вакуума тоже оказывает прессующее воздействие на бетонную массу, величина этого воздействия равняется разнице между давлением вакуума и атмосферным давлением. Благодаря такому воздействию смесь дополнительно уплотняется.

Сочетание вакуумирования с вибрированием

Процесс вакуумирования предпочитают сочетать с вибрированием. Во время вибрирования бетонного раствора, подверженного вакуумированию, твердые компоненты смеси интенсивно заполняют поры, образовавшиеся на месте пузырьков воздуха и капель воды. Однако у вакуумированния в техническом аспекте есть существенный технико-экономический недостаток – большая продолжительность процесса, который в зависимости от свойств бетона и величины разреза на каждый 1 см толщины занимает около 1-2 мин.

Толщина слоя, поддающегося вакуумированию, не превышает 12-15 см. По этой причине вакуумируют преимущественно конструкции больших размеров с целью придания их поверхностному слою большей плотности.

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...