Вибрированный бетон

Вибрированный бетон

Бетон являє композицію, що складається з цементного каменю, зерен заповнювача, води і повітря. Цементний камінь, що є матеріалом для зерен заповнювача, неоднорідний і складається з частково гідратованих зерен цементу, утворилися колоїдів і кристалічних зростків з проміжками між ними, заповненими водою або повітрям.

Основи вібрування бетонної суміші

Розвиток цементної промисловості зумовило розвиток науки про бетоні. Роботи вітчизняних вчених П. А. Белелюбекого, А. Р. Шуляченко, В. Р. Малюги, М.А. Житкевича. А. А. Байкова, П. М. Бєляєва та інших забезпечили розвиток цієї науки. Особливо великий розвиток вона отримала в радянський період, починаючи з робіт проф. Н.М. Бєляєва, які були поглиблені і доповнені роботами професорів П. А. Попова, Б. Р. Скрамтаева та інших.

Поспішайте купити газоблоки в Ужгороді за опт. ціною з доставкою

Розвиток способу укладання бетонної суміші вібруванням

З розвитком технології бетону розвиваються і методи укладання бетонної суміші. На зміну трудомісткого способом укладання бетону трамбуванням приходить спосіб укладання литого бетону за допомогою бетонолитных щогл. Потім з'являється більш досконалий спосіб укладання жорстких і малорухомих бетонних сумішей за допомогою вібраторів.

До впровадження в будівельну практику механічних способів укладання бетонної суміші питання щільності бетону не приділялося достатньої уваги. При укладанні трамбованного бетону потрібно тільки ущільнювати бетон до появи на поверхні цементного молока, що і служило критерієм ступеня ущільнення. З розвитком застосування литих бетонів процес укладання полегшився, але все ж залишився немехапизиро-ванним при виробництві бетонних робіт. Тільки при укладанні бетону методом вібрування збільшилася продуктивність праці та зменшилась трудомісткість робіт.

Дослідження вибрированного бетону

Перші відомості про практичне застосування вібрації відносяться до 1890 р., коли вперше були застосовані віброплощадки. У 1899 р. в Росії був заявлений патент (а в 1903 р. виданий) на апарат для виготовлення вільних від внутрішніх порожнеч штучних каменів. В цьому патенті запропоновано три способи ущільнення штучних каменів і бетонної суміші. Ці способи в принципі широко застосовуються в даний час при механічному ущільненні бетонної суміші. Перший спосіб ― ущільнення за допомогою пневматичного вібратора, другий ― ущільнення за допомогою «храповиковой» віброплощадки і третій ― ущільнення за допомогою механізму, що складається із системи важелів, з'єднаних з ексцентриком (пропозиція це не було реалізовано).

В подальший час вібрування застосовувався епізодично. У 1906 р. в США застосували пневматичні вібратори, але невдало, і до 1915 р. робіт у цій області не було відомо.

У 1915 р. були розпочаті дослідження вибрированного бетону і бетону ручної укладки.

З 1925 р. починає широко застосовуватися спосіб ущільнення бетонної суміші вібрацією. У 1928-1929 рр. вібрування застосовувалося на заводі «Барикади» в Ленінграді. У 1933 р. був початий серійний випуск механізмів для укладання бетону, і вібратори були широко застосовані на будівництві Дніпробуду, Свір-Н і Свір-Ш, де був покладений бетонний блок об'ємом 9 000 м³.

У 1934 р. було випущено 30 електромагнітних і 350 пневматичних вібраторів і надалі випуск вібраторів різко збільшився.

За час з 1934 р. в Радянському Союзі було розроблено і випробувано понад 50 нових конструкцій вібраторів і відібрано для серійного виробництва 14 конструкцій.

Вібрація, як спосіб укладання бетонної суміші

На будівництві багатьох споруд вібрування було основним способом ущільнення бетонної суміші. На каналі імені Москви із загального обсягу бетонних робіт в 3,5 млн. м³ укладено із застосуванням вібраторів 2 млн. На найбільшій гідротехнічної будівництві ― Волгострое (1936-1940 рр.)-97% всього бетону (2 млн. м³) укладено за допомогою вібраторів. Вібрація бетону стала буденним явищем на будівництвах, особливо в останні роки, коли значно підвищився випуск вібраторів. Волго-Донський канал та інші промислові об'єкти споруджувалися виключно із застосуванням вібрації при укладанні бетону.

При застосуванні вібраторів були випадки отримання поганих результатів, що іноді приписували недосконалості самого способу вібрування. Однак аналіз цих випадків вказував на помилки при виробництві робіт, які сталися внаслідок незнання прийомів роботи з вібраторами і властивостей вибрированного бетону.

Вібрація, як спосіб укладання та ущільнення бетонної суміші, з кожним роком буде все більше застосовуватися.

Перехід на заводське виготовлення збірних залізобетонних конструкцій неминуче пов'язаний з переходом на жорсткі бетонні суміші, укладання яких найбільш ефективна при застосуванні вібрації в поєднанні з іншими способами ущільнення. Отримання бетонних і залізобетонних конструкцій підвищеної щільності і міцності, водонепроникності та інших властивостей також пов'язано із застосуванням вібрації для ущільнення бетонної суміші. Крім того, ефективність укладання бетонної суміші за допомогою вібрації особливо зростає при виготовленні залізобетонних конструкцій і деталей в заводських умовах, коли є можливість застосовувати жорсткі (металеві) форми замість опалубки.

В будівельній промисловості коливальні процеси застосовують не тільки для ущільнення бетонної суміші, але і для ущільнення грунту і сипучих тіл, баласту, для занурення паль і шпунта, для транспортування і дозування сипучих матеріалів, для сепарування порошків, для підземної проходки траншей, для очищення ковшів екскаваторів; в металургії коливальні процеси застосовують при литті металу, для ущільнення формувальної землі, для миття деталей. Це далеко не повний перелік областей техніки, де з великим або меншим успіхом застосовують коливальні процеси. Незважаючи на удаване розходження, що в основі цих процесів лежить один і той же принцип ― суттєвого зменшення внутрішнього тертя при коливаннях.

Сутність процесу вібрування бетонної суміші

Бетонну суміш приводять в коливальний рух, або занурюючи в неї вібратори, або діючи на ніс через опалубку або форми; частки бетонної суміші отримують імпульси, внаслідок чого вони коливаються в положеннях нестійкої рівноваги. Бетонна суміш при цьому набуває властивості «важкої» рідини.

Під впливом імпульсів частки бетонної суміші перебувають у безперервному коливальному русі біля деяких осредненных положень нестійкої рівноваги. В результаті зсувів сусідніх частинок утворюється порожнеча; частка, внаслідок дії сили тяжіння заповнює її і продовжує коливатися вже в новому положенні нестійкої равновесия1. Тому послідовний рух часток відбувається переважно вниз. Крім вертикальних переміщень вниз, частки бетонної суміші можуть володіти і іншими переміщеннями: вгору, до вібратора і від нього (при внутрішньому вибрировании).

Бетонна суміш має в тій чи іншій мірі властивостями важкої рідини. З неї виділяється повітря у вигляді бульбашок; вона може прийняти будь-яку форму і створює тиск на стінки опалубки, яке підпорядковується законам гідростатики.

Ступінь переходу бетонної суміші в стан рідини залежить від ступеня зменшення внутрішнього тертя між частинками в результаті впливу на неї імпульсів, повідомлюваних вібратором.

Частки бетонної суміші при ущільненні її вібраторами зближуються і виштовхують повітря, який у вигляді бульбашок піднімається на поверхню бетону. Спливати на поверхню бетону можуть бульбашки певного діаметру. У бульбашок діаметром менше граничного підйомна сила недостатня, щоб подолати сили внутрішнього тертя. Це явище забезпечує одержання щільного бетону при вибрировании суміші. У деяких випадках вибрируемая бетонна суміш не виділяє повітря у вигляді бульбашок, а засмоктує його.

Інтенсивність виділення повітряних бульбашок при вибрировании та їх кількість, що виділяється на поверхні бетону, не дозволяють оцінювати кінцевий момент вібрування, так як момент повного припинення виділення бульбашок можна спостерігати досить рідко, а момент помітного зменшення їх з працею піддається фіксації.

При вибрировании на поверхню бетону у вигляді бульбашок виділяється не тільки повітря, включений в бетонну суміш під час перемішування і переміщення її, але і повітря, засмоктуваний ззовні під час вібрування. Це явище можна спостерігати під час вібрування бетонної вироби на вібро-майданчику, а також при укладанні бетонної суміші в колони зовнішнім вібратором. При вибрировании опалубки відбувається зсув фаз вимушеного коливання опалубки і бетону. Внаслідок цього між стінкою форми і бетоном утворюється розріджений простір, куди спрямовується повітря і відбувається його засмоктування в бетонну суміш. При цьому фізичні властивості бетонної суміші впливають на кількість засмоктуваного повітря.

При станковому вибрировании зі збільшенням амплітуди коливань кількість засмоктуваного повітря збільшується.

Бетонні суміші, що володіють поганим зчепленням з поверхнею форми, засмоктують більше повітря, ніж литі бетонні суміші. Кількість засмоктуваного повітря зменшується зі збільшенням частоти коливань. Як змінюється кількість засмоктуваного при станковому вибрировании повітря зі збільшенням часу вібрування. Обсяг бетону становив при дослідах 8 л. Кількість засмоктуваного повітря за певний проміжок часу перевершувало обсяг бетону. Кількість засмоктуваного в 1 хв. повітря не зменшується, а збільшується з часом або залишається незмінним. Незначне зменшення кількості засмоктуваного повітря зазначено в одному досвіді після 5-6 хв. вібрування. Найбільша кількість засмоктуваного в 1 хв. повітря становила при станковому вибрировании 4-5 л для бетону об'ємом 8 л, т. з. 50-60% об'єму.

При станковому вибрировании кількість засмоктуваного в одиницю часу повітря може бути значним, і. як правило, воно не зменшується протягом вібрування. Тому судити про закінченості процесу вібрації по інтенсивності виділення бульбашок повітря не представляється можливим.

Величина розрідження, створюваного при зовнішньому вибрировании між бетоном і стінкою опалубки, була встановлена на колонах 25X25 см, висотою 4 м. При вимірюванні тиску бетонної суміші на опалубку в період вібрування колони і після припинення її було помічено, що в останньому випадку тиск завжди більше на 0,02-0,04 кг/см2. Зменшення тиску в період вібрування могло бути викликано розрідженням, яке утворюється зсувом фаз вимушеного коливання опалубки і бетону в площині їх зіткнення.

Послабити засмоктування повітря при зовнішньому і станковому вибрировании можна шляхом застосування щільних (без щілин) форм, зменшенням часу вібрування до мінімуму і застосуванням великої частоти з малою амплітудою коливань.

При внутрішньому вибрировании відбувається засмоктування повітря в бетонну суміш, але в меншій мірі, ніж при станковому вибрировании. В-1. В-2 і В-3 дають уявлення про кількість повітря, що засмоктується внутрішнім вібратором невеликого розміру, зануреним у форму 15X15 див. Крива ВВ-1 отримано при відведенні повітря від форми з двох протилежних сторін, а крива ВВ-1 при відведенні повітря зверху і збоку. Випробування були проведені при частоті 50 гц з амплітудою коливань А = 0,47 мм При частоті 25 гц повітря не подсасывался. При частоті 100 гц підсмоктування повітря був незначним і становив 0,1-0,15 л після 5-7 хв. вібрації.

Бетон застосовувався складу 1:6 при В/Ц =0,5-0,65; заповнювач ― гравій розміром до 40 мм. Осідання бетонної суміші по конусу 2-6 див.

При зовнішньої вібрації, коли вібратор зміцнюють на стінки опалубки, на поверхні забетонованого виробу або конструкції залишаються повітряні пори. Зменшити кількість повітряних пор на поверхні забетонованої конструкції можна шляхом повторного вібрування через 1 -1,5 години після укладання бетону.

Значення в'язкості бетонної суміші при її ущільненні

Опір системи вода-цемент переміщень у ній частинок заповнювача може бути оцінено в'язкість цементного тіста в процесі вібрування. Ефект вібрації залежить від в'язкості середовища, від форми, розмірів і характеру поверхні частинок заповнювача, кількості твердої фази і більшою мірою від величини і частоти імпульсів, що повідомляються часток бетонної суміші.

В даний час розрізняють звичайну в'язкість і структурну (тиксотропні). В'язкість визначається силою ― дії рідини на одиницю поверхні, паралельної напрямку руху, з відстанню х, виміряним перпендикулярно до площини руху. Рівняння в'язкості записується так: де ― коефіцієнт в'язкості, що має розмірність г см~1сек~1. Ця абсолютна одиниця в'язкості називається пуазой; і ― швидкість переміщення шару відносно сусіднього.

Коефіцієнт в'язкості (або коефіцієнт внутрішнього тертя) є сила, яка припадає на одиницю площі, необхідна для підтримки градієнта швидкості, рівного одиниці. При вивченні бетонної суміші звичайна в'язкість може нас цікавити, так як однією із складових бетонної суміші є вода, і в'язкість залежить від температури. В'язкість води в інтервалі температур від 0 до 80° змінюється від 1,78 до 0,355 сантипуаз. Залежність в'язкості води від температури виражається показовим рівнянням.

Тиксотропия

Рівняння в'язкості в застосуванні до ряду колоїдних розчинів зазнає істотні зміни. Було виявлено, що в'язкість розчинів желатини, кремнієвої кислоти, альбуміну та ряду інших колоїдів неоднакова при визначенні її різними методами і, крім того, змінюється з часом. В'язкість залежить від того, з якою швидкістю відбувається витікання рідини з віскозиметра. Для ліофільних золів і "суспензій введено поняття структурної (позірної, тиксотропною) в'язкості, який залежить від структури речовини і швидкості зсуву. Надалі будемо користуватися поняттям структурна в'язкість.

Термін тиксотропия вказує на можливість розрідити гель в золь струшуванням або перемішуванням; причому при подальшому стані спокою золь знову звертається в гель.

Тиксотропией називають ізотермічне оборотне перетворення істинного золя в гель і назад або дають більш загальне визначення, називаючи тиксотропией ізотермічне зміна в'язкості, обумовлене силами зсуву. Це визначення більш підходить до явища зміни в'язкості вибрируемой бетонної суміші. Дію ультразвукових хвиль на гель аналогічно струшуванню. Ультразвукові хвилі діють особливо сильно на поверхні розділу між двома фазами. Розрідження під дією ультразвукових хвиль починається з кордону гелю з повітряними бульбашками або з кордону гелю з іншим тілом. Бульбашки повітря можуть пересуватися через гель, при цьому необов'язково його повне розрідження. Таке ж явище спостерігається при вибрировании бетонної суміші.

Кожна частинка, складова бетонну суміш і коливається при впливі вібратора, є в свою чергу джерелом коливань, внаслідок чого на границі її з дисперсійної середовищем відбувається тиксотропное зміна. При струшуванні рідини і при вібрації бетонної суміші в ніс вводяться бульбашки повітря. В рідині можна спостерігати рух бульбашок повітря як великих, так і малих. У тиксотропном золі великі бульбашки рухаються, маленькі ж знаходяться на місці; їх підйомна сила недостатня для того, щоб подолати граничний опір зрушенню. Це граничний опір зрушенню і характеризує граничні швидкості або амплітуди коливань, за Межами яких відбувається перетворення бетонної суміші в стан рідини.

Для кожного тиксотропного речовини існує граничне значення швидкості зсуву, що викликає перехід його з пружно-еластичного стану в стан тимчасової плинності. Для збереження стану тимчасової плинності потрібно підтримувати граничне значення швидкості зсуву. Це явище можна спостерігати при вибрировании бетонної суміші; за припинення вібрації бетонна суміш набуває деяку міцність і може нести невелику навантаження.

Способи визначення в'язкості

Для визначення рухливості бетонної суміші зазвичай застосовують стандартний конус.

Прилади, що застосовуються для оцінки рухливості пластичних бетонних сумішей, не придатні для в'язких (жорстких) сумішей, найбільш раціональних при вибрировании. Стандартний конус не дає опади, якщо вміст води в 1 м³ бетону на звичайних заповнювачах менше 150-170 кг Показник рухливості бетонної суміші по стандартному конусу носить умовний характер і неоднозначно визначає властивості бетонної суміші. На графіку показано, як змінюється осадка конуса, розпливання, логарифми в'язкості і міцність бетону (вибрированного і ручної укладки) в залежності від водоцементного відношення. Одне і те ж значення осадки конуса і расплыва можна отримати для двох значень В/Ц Логарифм в'язкості лінійно змінюється з В/Ц. Тому виникла необхідність у виборі більш досконалого способу оцінки легкоукладальності вибрируемой бетонної суміші.

За останній час було запропоновано кілька способів оцінки легкоукладальності малорухомих і жорстких бетонних сумішей. Найбільш придатними для цих цілей є прилади, засновані на принципах закінчення з капіляра або спливаючого кульки.

У 1932 р. Пауерсом був запропонований прилад, принцип роботи якого полягає в тому, що бетонну суміш, що має форму конуса, перетворюють в циліндр шляхом струшування па столику. За кількістю струшувань (з підйомом столика на висоту 7-8 мм) визначають ступінь легкоукладальності бетонної суміші. Опускаючи чи піднімаючи внутрішнє кільце приладу діаметром 215 і висотою 130 мм, можна ускладнити або полегшити деформацію бетонної суміші. При роботі з в'язкими бетонними сумішами число струшувань стає надзвичайно великим (500-700 струшувань).

Тому автором було запропоновано замінити струшування приладу його вібруванням на вібромайданчику і за часом перетворення конуса в циліндр визначати структурну в'язкість. Визначення структурної в'язкості бетонної суміші складається з наступних операцій: користуючись насадкою, набивають конус знімають форму і вимірюють осідання, якщо вона є; встановлюють верхню частину приладу, що складається з штатива і ковзного в його муфті каліброваного стрижня з плоским диском на кінці і, включивши виброплощадку, помічають за секундоміром час опускання каліброваного стрижня до нульового розподілу; знімають конус і визначають ступінь розшарування.

Час з моменту включення вібратора до збігу рівнів бетону у внутрішньому і зовнішньому циліндрах, виражене у секундах і визначається моментом, коли калібрований стрижень опуститься до нульового розподілу, служить мірою легкоукладальності або структурної в'язкості.

До початку робіт слід оттарировать прилад. Для цього циліндр встановлюють і закріплюють на вібростолі. Потім в нього вставляють конус і заповнюють його бетонною сумішшю в три шари з штикуванням кожного шару 25 разів. Конус обережно знімають і на посудину надягають штатив із вставленим у штатив диском на стержні. Відпустивши затискний гвинт, опускають диск до поверхні бетонної суміші і включають вібратор; при цьому бетонна суміш буде розтікатися, а диск опускатися. Коли поверхня бетонної суміші зробиться горизонтальної і диск перестане опускатися, вібратор відключається, стрижень обережно піднімають на 2 мм і ножівкою акуратно наносять на ньому ризику у місця входу стрижня в головку штатива, яка і служить нульовим діленням.

При визначенні показника в'язкості потрібно стежити за тим, щоб зазор між днищем судини і нижньою площиною внутрішнього кільця відповідав найбільшої крупності заповнювача відповідно.

Внутрішнє кільце слід добре зміцнити за допомогою власників. Окремі шматки заповнювача бетонної суміші, більший розміру щілини, видаляють. Легкоукладальність бетонної суміші не повинна відрізнятися від заданої більш ніж на ±10%. Показник структурної в'язкості бетонної суміші залежить від швидкості коливань, яка може бути визначена твором амплітуди коливання на кутову швидкість обертання ексцентриків.

Бетонна суміш і цементний розчин є середовищами з аномальною в'язкістю, яка залежить від швидкості зсуву або швидкості коливань. Показані криві зміни в'язкості бетонної суміші від швидкості коливань. Бетонна суміш має дуже велику в'язкість при нульовій швидкості, і в'язкість її не звертається в нуль при дуже великих швидкостях зсуву. По досягненні мінімуму в'язкість може знову зрости, що слід, мабуть, пояснити розвитком турбулентних явищ.

Виброплощадка для визначення в'язкості бетону

Виброплощадка для визначення структурної в'язкості бетонної суміші повинна володіти: а)постійністю амплітуди коливань за весь період визначення; б) коротким пусковим періодом (період, після якого встановлюються стаціонарні коливання); в) постійністю частоти коливань; г) незалежністю режиму роботи від невеликих змін коливної маси; д) однаковою амплітудою по довжині столу.

Показана виброплощадка для визначення структур ної в'язкості бетонної суміші, а також для виготовлення дрібних виробів вагою до 50 кг. Джерелом коливань служить електродвигун змінного струму потужністю 500 вт, укріплений шарнірно під столом віброплощадки і підключається до мережі напругою 220 в або через понижуючий трансформатор. Вібратор дає 3 000 к/хв.

У вібромайданчику можна змінювати амплітуду коливання шляхом зміни кінетичного моменту ексцентриків. Стіл віброплощадки спирається на чотири пружини; станину віброплощадки потрібно закріпити на фундаменті.

Вибровискозиметр

Більш точно можна визначити структурну в'язкість бетонної суміші і цементного розчину за допомогою вибровискозимстра із заданою швидкістю коливань.

Бетонна суміш володіє структурною в'язкістю, змінюється зі швидкістю зсуву або швидкістю коливань. Для точного визначення структурної в'язкості бетонної суміші необхідно мати постійними амплітуду і частоту коливань.

Для визначення структурної в'язкості колоїдних розчинів застосовуються віскозиметри, засновані на різних принципах: падаючого або спливаючого, кульки, обертових коаксіальних циліндрів, закінчення з капіляра, коливань тіл і пр.

Для визначення структурної в'язкості бетонної суміші зазвичай застосовують віскозиметр, заснований на принципі «капілярного» „збігу. Для визначення структурної в'язкості цементного тіста, цементного розчину і бетонної міси цей спосіб недостатньо надійний. Недоліком цього способу є невизначеність у розподілі швидкостей зсуву або швидкостей коливань по всьому об'єму, хоча середній результат збігається з теоретичним висновком.

Вибровискозиметр призначений для більш точного визначення структурної в'язкості цементного тіста, розчинів, бетонної суміші на дрібних заповнювачах та інших в'язких матеріалів і має такі особливості.

а) Швидкість зсуву або швидкість коливань може бути змінена в досить широких межах або збережена постійною. Зміна швидкості коливань здійснюється шляхом зміни амплітуди за допомогою смещающихся ексцентриків і шляхом зміни частоти коливань харчуванням мотора від периодумформера.

б) Віскозиметр заснований на принципі спливаючого порожнистої кульки 3. Для фіксації часу проходження кульки па відомому ділянці трубки або швидкості його руху застосовано електричний контур.

в) Для отримання рівномірної амплітуди система ексцентричних вантажів / може переміщатися вгору і вниз за допомогою штурвалу. Зв'язок між вибровискозиметром і мотором 2 ― гнучка за допомогою гнучкого валу.

г) Вибровискозиметр забезпечений двома трубками 9; одна заповнюється контрольною рідиною (гліцерином або касторовою олією), а інша ― розчином або бетонною сумішшю на дрібному заповнювачі.

Калібрування вибровискозиметра

Бакелітові трубки діаметром 50 мм з двома котушками на відстані 250 мм один від одного жорстко закріплюються на каркасі муфтою 10. Знизу трубки укріплений електромагніт 5, призначений для утримання кульки в нижньому положенні. Резонансний контур, що складається з двох котушок, одягнених на бакелитовую трубку однієї змінної ємності, призначеної для налаштування, і інший самоіндукції котушки. Цей контур пов'язаний індуктивно з контуром генератора, зібраного на електронних лампах. Другий каскад підсилення пов'язаний з першим каскадом трансформаторної зв'язком. Знімається з виходу другого каскаду зміна напруги подається на телефонну трубку, призначену для настройки всієї системи. Установка живиться від двухполупериодного випрямляча. Віскозиметр має отвори в зовнішньому кожусі 6, який заповнений водою і є термостатом. Вся установка підвішена до тринозі.

Калібрування вибровискозиметра була проведена за допомогою капілярного віскозиметра Пинкевича ― Оствальда, яким визначали в'язкість калібрувальної рідини. Калібрувальної рідиною служило касторове масло; в'язкість його мало змінювалася зі швидкістю коливань.

Визначення відносної в'язкості виробляли паралельним випробуванням досліджуваної рідини і дистильованої води. При п'ятикратних вимірах в'язкості води відхилення від середнього не перевищувала 6%, а для касторової олії 3%. Після визначення в'язкості калібрувальну рідина при-міняли вибровискозиметре і по швидкості спливав кульки на відомому ділянці трубки встановлювали коефіцієнт до формули, по якій і обчислювали структурну в'язкість досліджуваного розчину.

Визначення структурної в'язкості віскозиметром і вибровискозиметром

Показано зміни структурної в'язкості при випробуванні в віскозиметрі і об'ємної ваги бетонної суміші в залежності від амплітуди коливань при частоті 50 к/с. Наведена залежність вказує на більшу чутливість бетонної суміші до змін амплітуди коливань. По осі ординат відкладено час закінчення бетонкой суміші з внутрішнього циліндра в зовнішній (через кільцевий проміжок між нижньою гранню внутрішнього циліндра і дном), а також міцність. По осі абсцис нанесена амплітуда коливань пропорційна швидкості коливання при даній частоті.

Вибрируемая бетонна суміш має властивість тиксотропии і підпорядковується з відомим наближенням тієї ж залежності, що і колоїдні розчини.

Великий вплив робить структурна в'язкість бетонної суміші на міцність і щільність бетону. Укладання бетонної суміші при неправильно вибраному режимі коливань не може дати позитивних результатів, так як мала і надто велика амплітуди коливань при даній частоті можуть дати негативний результат. Багато властивості бетону залежать від щільності його, і тому питання про вибір оптимального режиму вибрировании набуває актуального значення.

Вплив співвідношення В/Ц на структурну в'язкість

Показник в'язкості залежить від консистенції цементного тіста або В/Ц відношення Зі збільшенням водоцементного відносини легкоукладальність бетонної суміші поліпшується.

Властивості бетонної суміші

Однак як велика, так і менша в'язкість погіршує властивості бетонної суміші, викликаючи розшарування або вказуючи на неприпустимо малий вміст води. Вплив В/Ц на структурну в'язкість цементного розчину складу 1 : 2, на якому показані криві зміни в'язкості із зміною амплітуди коливань для чотирьох значень В/Ц = 0,4; 0,45; 0,5 і 0.55.

Структурна в'язкість цементного розчину складу 1:2 змінюється в залежності від В/Ц і амплітуди коливання в широких межах від 1 000 до 20 пуаз. Із збільшенням водоцементного відносини показник в'язкості зменшується, при цьому можуть бути випадки, коли для деякої густоти цементного тіста показник в'язкості починає зростати. Це пояснюється утворенням турбулентних явищ і розшаруванням бетонної суміші з виділенням цементного молока або води.

Вплив складу бетонної суміші її в'язкість

Зі зменшенням витрат цементу суміш стає більш жорсткою. Це погіршення легкоукладальності менш відчутно у складах, бідних піском, коли сумарна поверхня зерен заповнювача відносно невелика.

Вплив характеру поверхні наповнювача на структурну в'язкість бетону

Для оцінки цього впливу були приготовані піски однакового гранулометричного складу шлаку і кварцового москворецкая піску. Для складу 1 : 3 при В/Ц 0,5 структурна в'язкість розчину на кварцовому піску змінювалася від 27 до 19 пуаз зі зміною швидкості коливань від 7 до 39,5 см/сек. Структурна в'язкість розчину складу 1 : 3 на шлаковому піску була вищою і становила від 143 до 558 пуаз. Численні досліди, проведені з іншими складами та іншими В/Ц, підтвердили великий вплив характеру поверхні зерен заповни-теля на структурну в'язкість.

Вплив пластифікаторів на структурну в'язкість розчинів відмінно від дії пуццоланизирующих добавок

Якщо трепел збільшує структурну в'язкість, то такі пластифікатори, як омилення деревний пек та сульфітно-целюлозна барда зменшують структурну в'язкість цементного тіста і розчину на кварцовому піску і меншою мірою впливають на в'язкість розчину на шлаковому піску. Показано, як зменшується структурна в'язкість цементного тіста на портландцементі при В/Ц = 0,3 при добавці 0,2% сульфітно-спиртової барди.

Порівняння дії добавки 0,2% спиртової барди і добавки 0,1% омилення деревного пеку на структурну в'язкість цементного тіста при В/Ц = 0,3. Сульфітно-спиртова барда в даних умовах випробувань справила більший розріджує дію, ніж омилення деревний пек. При великих відсотках добавки омилення деревного пеку (0,1) вплив амплітуди коливань менш відчутно, ніж при малих добавках (0,05).

Абсолютне значення структурної в'язкості

Вибровискозиметр дозволяє оцінити абсолютне значення структурної в'язкості пластифікованих цементів. Проведені випробування показали, що пластифіковані портландцементи іноді володіють гіршими пластифицирующими властивостями, ніж портландцементи. Показано результати визначень структурної в'язкості розчину 1 : 3 при В/Ц = 0,5, приготованого на пластифицированном цементі заводу «Комсомолець» і па портландцементі Воскресенського заводу марки 400. При всіх ам-плитудах коливань структурна в'язкість розчину на портландцементі Воскресенського заводу виявилася нижче в'язкості розчину на пластифицированном цементі заводу «Комсомолець». Тому необхідно оцінювати в'язкість надходять на будівництва пластифікованих цементів. Досліди показали, що структурна в'язкість цементного тіста і розчину, що визначається в вибровискозиметре, є стабільною для практичних цілей.

В якості основної характеристики бетонної суміші при формуванні її може бути прийнята структурна в'язкість. Додатковою характеристикою може служити «плинність» ― величина, зворотна в'язкості. Загальноприйнята характеристика бетонної суміші ― рухливість з відомим наближенням може уподібнюватися плинності.

Застосовуються способи формування бетонних і залізобетонних виробів на заводах надзвичайно різноманітні. Поряд з приготуванням залізобетонних виробів у формах на вібраційних майданчиках на деяких заводах застосовують інші способи, а саме: вібрування бетонів з жорстких сумішей з негайною распалубкой, вібрування в поєднанні з пресуванням, в поєднанні з вакуумуванням, вібрування з одночасним впливом вакуумування і пресування, прокатку, центрифугування, виброштампование та ін.

При вибрировании з негайною распалубкой отформованного виробу потрібна жорстка бетонна суміш. При прокатці залізобетонних балок потрібне застосування маловязкой бетонної суміші, здатної змінювати свою форму при дії ковзанок, без порушення однорідності й без утворення тріщин або розпушення. Важливим фактором є вмілий вибір структурної в'язкості бетонної суміші і підтримання її на заданому рівні протягом зміни.

При вибрировании виробів на виброплощадках в'язкість бетонної суміші є чинником, що впливає як на продуктивність механізму, так і на міцність та щільність бетону у виробі. Більше значення має в'язкість бетонної суміші при виброштамповании або при формуванні порожнистих елементів настилу внутрішнім тиском з одночасним впливом вібрації, вакуумування і пресування.

Граничні та мінімальні швидкості коливань

Загальні уявлення про поведінку бетонної суміші при вибрировании можна отримати, знаючи структурну в'язкість бетонної суміші. Важливо знання граничних значень швидкості руху частинок бетонних сумішей різного складу і рухливості. Знаючи граничні швидкості руху, можна встановити ефективність вібрації.

Граничні швидкості коливань встановлювалися досвідом для об'єму бетону (8 л) при певному часу вібрування і мали приватний характер.

Аналіз ряду робіт показав, що ні амплітуда коливання, ні швидкість, ні прискорення, взяті окремо, не характеризують ефект вібрації, т. с. досягається міцність і щільність або необхідну тривалість вібрування.

Вирішальним фактором, що впливає на перехід бетонної суміші в стан рідини, є не амплітуда або частота коливання, взяті окремо, а функція їх, що визначає швидкість або прискорення частинок бетонної суміші. Вібрування буде ефективним тільки в тому випадку, коли швидкість частинок бетонної суміші буде достатня для зменшення сил внутрішнього тертя.

Для характеристики внутрішніх або поверхневих вібраторів потрібно визначати швидкість руху частинок бетонної суміші, прилеглих до робочої частини вібратора. Зовнішні вібратори характеризуються швидкістю руху самої опалубки.

Ущільнення бетону виробляли у формах 20 X 20 X 20 см, встановлених на вібраційній майданчику з певним режимом коливань. Для бетону даного складу при постійній тривалості вібрації є гранична швидкість, за межами якої щільність і міцність повільно підвищуються або залишаються без змін. При швидкості нижче граничної міцність і щільність різко зменшуються.

Вібрування бетонної суміші при амплітуді коливання вище граничної не змінює густини і міцності, крім випадків великих амплітуд коливання, коли може відбутися розшарування бетонної суміші за рахунок виникнення турбулентних явищ.

Для даної швидкості є критична тривалість вібрування, нижче якої міцність бетону зменшується і вище не змінюється. Для малих значень швидкості руху критичне значення часу вібрації може виявитися надзвичайно великим.

Характеристика легкоукладальності бетонної суміші

Технічний віскозиметр дозволяє отримати повну характеристику легкоукладальності бетонної суміші у вигляді кривих. Маючи групу кривих для різних В/Ц і складів, можна призначити час вібрування, якщо відома амплітуда коливань віброплощадки, чи, навпаки, призначити необхідну амплітуду коливань для заданого часу вібрування. Показана на графіку область показників легкоукладальності від 20 до 78 с. відповідає жорстких бетонних сумішей. Для наджорстких бетонних сумішей, які потребують привантажувач-ки, час вібрування більше.

Час вібрування при заданій амплітуді коливань впливає на міцність бетону.

Амплітуда коливань віброплощадки з технічним віскозиметром була А = 0,265 мм, з формою і бетонною сумішшю А = 0,262 мм. Осадка конуса 0 див. Показник легкоукладальності 105 с. (±5%). Портландцемент Воскресенського заводу марки 300. Зразки 10х10х10 див. Відхилення від середньої амплітуди ±6%.

Зі збільшенням часу вібрування з 10 до 60 сек. межа міцності при стисненні збільшився на 80%.

Питома вага (щільність) бетонної суміші

Також в процесі вібрування збільшився і об'ємна вага бетонної суміші. Ці дані вказують на великі можливості у використанні навіть малопотужних механізмів з невеликою порівняно амплітудою коливань (0,262 мм) при правильному на-значення режиму вібрації.

Однак при подальшому зменшенні амплітуди час вібрування стає дуже великим, наближаючись до нескінченності. Цим визначаються граничні амплітуди або граничні швидкості коливань.

Із збільшенням плинності суміші шляхом збільшення водоцементного фактора або шляхом збільшення витрати цементу гранична швидкість зменшується. Різка зміна граничної швидкості помічається у першому випадку, тобто при зміні плинності шляхом зміни До/Ц. У другому випадку (при зміні витрати цементу) велику роль грає характер поверхні заповнювача. Наприклад, гранична швидкість для складу на щебені з збільшенням плинності суміші з 3 до 6 см по конусу зменшувалася з 9 до 7 см/сек. а для складу на гравії практично не змінилася.

Гранична швидкість руху змінюється незначно, якщо заповнювачі мають округлену форму і гладку поверхню і якщо рухливість суміші змінюють шляхом зміни В/Ц або складу (в невеликих межах). Наприклад, зміна рухливості суміші від 0 до 6 см для складу на гравії спричиняло зменшення граничної швидкості з 15 до 10 см/сек для частоти 3 500 кол/хв і з 7 до 4 см/с для частоти 2 000 кол/хв

Зміна складу або водоцементного фактора в бетонній суміші, заповнювачем якої є щебінь, тягне за собою зміну граничної швидкості коливань. Наприклад, при зміні рухливості суміші від 0 до 6 см гранична швидкість змінювалася від 20 до 5 см/сек для частоти 3 500 кол/хв і з 15 до 4 см/с для частоти 2 000 кол/хв

Для отримання хорошого ущільнення бетонної суміші вібруванням необхідно, щоб швидкість коливань була вище граничної для даного складу та прийнятих умов.

Рухливість бетонної суміші, крупність і вид заповнювача, а також характер поверхні заповнювачів мають велике значення при оцінці здатності бетонної суміші до укладання. По кривій структурної в'язкості можна визначити граничну швидкість для будь-якого часу вібрування.

Відносяться до бетонів на портландцементі з найбільшою крупністю заповнювача 40 мм. Рухливість суміші для складів на шлаку 0 см відповідає В/Ц 1,6 і рухливість 0,5 см ― В/Ц = 1,85 при складі за вагою 1:7,7.

Граничні швидкості для бетону на щебені більше, ніж бетону на гравії, а для бетону на шлак значно більше останніх.

Дуже велике значення має режим коливань (частота і амплітуда коливань) при укладанні жорстких шлакобетонних сумішей, одержуваних шляхом механічної обробки шлаків під бігунами.

Граничні значення швидкості коливань при середній витраті портландцементу

Наведені граничні значення швидкості коливань при середній витраті портландцементу 250 кг/м³ для двох значень В/Ц ― 0,55 і 0,6 і чотирьох значень крупності гравію при переривчастої гранулометрії суміші заповнювачів (однофракційні склади).

Гранична швидкість коливань для складів на пуццолановом портландцементі більше, ніж для сумішей на портландцементі. Наприклад, при частоті 3 500 кол/хв гранична швидкість коливання для суміші на портландцементі дорівнює 10 см/сек, для суміші на пуццолановом портландцементі цей межа підвищується до 15 см/сек; при частоті 2 000 кол/хв гранична швидкість коливань для бетону на портланцементе дорівнює 5 см/сек, а для бетону на пуццолановом портландцементі ― 9 см/сек.

Гранична швидкість залежить від ряду факторів: в'язкості цементного тіста, температури середовища, характеру поверхні заповнювача, гранулометричного складу і крупності заповнювача, часу вібрування, рухливості суміші і частоти коливань.

Таким чином, вплив динамічних характеристик вібратора частоти і амплітуди коливань, що визначають швидкість коливань, на міцність та щільність бетону виявляється істотним. Наприклад, працюючи в режимі від нуля до максимальної амплітуди для даних умов, можна отримати досить різноманітну міцність бетону, значно меншу, ніж та, яку можна отримати при правильно обраному режимі.

На відміну від граничних амплітуд, що належать до об'ємом 8 л, граничну амплітуду та швидкість в даній точці, необхідну для повного прояву тиксотропних властивостей, називаємо мінімальною швидкістю або мінімальною амплітудою.

Перехід від граничних швидкостей, що відносяться до даного об'єму, до мінімальних може бути зроблений, якщо відомий закон поширення коливань в бетонній суміші.

Визначення глибини і радіусу дії вібратора

За радіусу дії вібратора можна судити про його продуктивності, а також про небходимых відстанях між вібраторами при внутрішньої і зовнішньої вібрації. Правильна розстановка вібраторів забезпечує однорідність і якість бетонованого елемента і максимальну продуктивність вібраторів. Радіус дії вібратора визначається вимірюванням тиску та електропровідності бетону.

Радіус дії зовнішніх вібраторів залежить як від потужності вібратора, так і від жорсткості опалубки. Велика різноманітність виробничих умов, що впливають на межі поширення вібрації, навряд чи дозволить дати рішення цих питань у формі графіків або таблиць. Тому доцільніше експериментальним шляхом визначити радіус дії вібратора безпосередньо перед початком бетонування. Для визначення радіусу дії вібрації найбільш зручним є використання придбаних бетоном властивостей важкої рідини або зміни електропровідності.

Визначення радіусу дії вібрації способом тиску

На обраній колоні (або стінки) на висоті 0,8 м від основи в щиті опалубки влаштовується отвір і зміцнюється прилад для визначення тиску Вище приладу, на відстані завідомо меншому радіусу дії, зміцнюється зовнішній вібратор; потім опалубка заповнюється вщерть бетонною сумішшю. Відлік по манометру приладу після завантаження форми фіксується і служить для оцінки додаткового тиску, виробленого бетоном, що знаходяться вище радіусу дії вібратора.

Після вібрації і повної стабілізації стрілки манометра береться відлік. Отримані значення коригуються за графіком калібрування приладу.

Неодмінними умовами визначення радіусу дії вібратора є: а) ретельність виготовлення опалубки і б) відповідність потужності випробуваного вібратора пружності опалубки.

Недотримання цих умов позначиться на показаннях приладу. Якщо опалубка пропускає цементне молоко чи є витік в місці кріплення приладу, то показання манометра будуть менше, а значення радіусу дії виявиться зменшенням. Якщо вібратор має недостатню потужність і не відповідає пружним властивостям опалубки, тиск на стінку при вібрації не буде збільшуватися.

Крива динамічних прогинів

Визначення радіусу дії вібрації, не вирішуючи питання про найбільш ефективних поєднаннях гнучкості опалубки і потужності вібратора, дає можливість раціонально використовувати вібратор і отримати гарне ущільнення бетонної суміші.

Випробування показали, що радіус дії вібратора є змінною величиною, яка залежить від:

а) кінетичного моменту ексцентриків (при постійній кутовій швидкості) електричного вібратора або від живої сили поршня3 пневматичної вібратора;

б) пружних властивостей опалубки, оцінюваних силою, яку потрібно прикласти в точці кріплення вібратора, з тим щоб отримати прогин, рівний одиниці (коефіцієнт жорсткості);

в) властивостей бетонної суміші (склад, рухливість, вид заповнювачів та ін);

г) часу вібрування;

д) жорсткості кріплення вібратора до опалубки.

Крива динамічних прогинів колони перерізом 30х30 см і висотою 4 м під дією вібрації. Потужність вібратора, пружність опалубки і жорсткість кріплення вібратора впливають на характер кривої динамічних прогинів. 11улевые точки на кривій прогинів є вузлами вищих форм коливань. Число і розташування цих вузлів залежать від співвідношення між частотами власних коливань системи і частотою відшкодувальній сили.

Для отримання ефективної вібрації потрібно, щоб швидкість коливань частинок бетонної суміші, прилеглих до опалубки, була достатньою для зменшення сил внутрішнього тертя. Радіус дії в даному випадку буде обмежений першої нульовою точкою. Частина епюри, відповідна зоні ущільнення бетону, заштрихована.

Визначення радіусу дії вібрації способом електропровідності

По висоті колони або стінки встановлюють парні електроди з 10-мм круглої сталі. Відстань між електродами кожної пари вибирається рівним 7 см і повинно бути менше відстані від крайнього електрода до хомута арматури; електроди заглиблюються в колону на 10 см. До і після вібрації опалубки, заповненої бетонною сумішшю, кожна пара електродів включається в мережу низької напруги (12-40 в). За встановленими в ланцюзі амперметру та вольтметру беруться одночасні відліки і обчислюється омічний опір кожної ділянки між електродами.

Омічний опір бетону назад пропорційно ступеня ущільнення; тому ділянки, розташовані в межах радіусу дії, покажуть найменший опір, а ділянки за межами радіусу дії дадуть зниження омічного опору в порівнянні з таким до вібрації. Наносячи отримані значення омічних опорів на графік, отримаємо криву зміни їх по висоті, по якій і знаходимо радіус дії.

Для цього на трьох контрольних кубах, виготовлених на вібромайданчику, визначаємо мінімальне омічний опір. Діаметр та розташування електродів в контрольному кубі повинні бути такими ж, як і в колоні. Омічний опір бетону змінюється з часом і особливо різко в період схоплювання цементу. Тому всі операції з визначення радіусу дії потрібно робити в певний термін.

На закінчення слід зазначити, що рухливі суміші (осаду 8-10 см) не мають істотного розходження в ступені ущільнення при укладанні вручну або вібрацією і, природно, не будуть мати відмінності в електропровідності.

Результати випробувань зовнішнього вібратора з кінетичним моментом 2,5 кг см на колоні перетином 30 Х 30 см і заввишки 4 м, де для двох складів по рухливості дані криві зміни радіусу дії залежно від часу вібрації. Пунктиром на рисунку показані криві зміни продуктивності.

Для проектування опалубки велике значення має радіус дії по вертикалі, який визначає величину бічного тиску на стінку опалубки. Радіус дії внутрішнього вібратора можна визначити, користуючись тими ж прийомами, як і для зовнішньої вібрації. Радіус дії але вертикалі внутрішнього вібратора визначають в опалубці колони перерізом 40X40 см і висотою 2 м.

Глибина дії внутрішнього вібратора при обробці ним масиву лише трохи перевершує висоту вібруючої частини механізму. Радіус дії внутрішніх вібраторів по горизонталі визначають способом електропровідності. Для цього форму висотою 50 см заповнюють бетонною сумішшю і в центрі форми встановлюють вібратор. На різній відстані від вібратора встановлюють вертикально електроди з 10-мм круглої сталі завдовжки 60 см, які включають в мережу низької напруги. Нижнім кінцем електрод встановлений в гніздо на дні ящика, а верхня частина його проходить через отвір в дерев'яних планках, розташованих у площині верхнього обріза форми. На електроди надягають гумові трубки і залишають оголеним лише ділянку протягом 10 див. Такі ділянки залишають в I групі електродів на висоті 5-15 см від дна форми, в II групі ― на висоті 15-25 див. в ІІІ групі на висоті 25 - 35 см і у IV групі на висоті 35-45 див. Оголені частини електродів і верхні їх конусні частини повинні бути полужены.

Форму (бажано круглу) з встановленими в пий електродами заповнюють бетонною сумішшю. До початку вібрації для кожної пари електродів визначають омічний опір неушютненной бетонної суміші за допомогою приладу ЦНИПС. Схема та загальний вигляд приладу ЦНИПС. У прилад вмонтовані: трансформатор (Т), реостат для глибокого регулювання напруги, реостат для точного регулювання напруги, вольтметр і міліамперметр (А).

Трансформатор знижує напругу з 220 або 120 до 40 ст. Реостати служать для підтримання у вторинної ланцюга в процесі досвіду постійної напруги. Сила струму у вторинній ланцюга вимірюється по міліамперметр. Омічний опір ділянок бетонної суміші між електродами обчислюється за формулою:

В процесі досвіду значення сили струму і обчислені опору заносять в журнал випробувань. При дослідженні внутрішніх вібраторів рекомендується проводити визначення опору після 10, 20, 30, 60 і 120 сек. вібрування. Омічний опір, що відповідає ущільненої бетонної суміші визначають за контрольній парс електродів, яка встановлюється у формі 20 X 20 X 20 см, наповненої бетонною сумішшю. Бетонна суміш ущільнюється на лабораторному вібраційному столі доти, поки омічний опір не встановиться на деякій постійною величиною, називається контрольним опором.

Зіставляючи омічний опір ділянок бетонної суміші з контрольним опором, можна для кожної тривалості вібрації визначити зону, в межах якої бетонна суміш отримала достатню ущільнення. Оптимальною є тривалість, при якій вібратор має найбільшу продуктивність. Рішення цього питання виробляють графічним шляхом, поєднуючи па один графік криві радіусу дії і продуктивності. Кожна крива представляє середню з трьох дослідів з складами на гравії і щебені однієї і тієї ж структурної в'язкості, оцінюваної в технічному віскозиметрі.

Змінюється ефективна зона вібрації в залежності від часу вібрації внутрішнім вібратором І-50.

Електромагнітний і електромеханічний виброштыки мають незначний радіус дії по горизонталі, якщо багнет не впирається в дно опалубки і, отже, не використовуються пружні властивості опалубки.

Глибина опрацювання поверхневих вібраторів

Глибина опрацювання поверхневих вібраторів може бути встановлена способом електропровідності. Досліди проводяться у формі висотою 0,5 м з горизонтально розташованими електродами. Відстані електродів від поверхні ущільненого бетону фіксуються; форма заповнюється вщерть бетонною сумішшю і ущільнюється поверхневим вібратором.

Наведені криві зміни омічного опору по висоті форми в залежності від часу вібрації.

Статті pp-budpostach.com.ua Все про лазні

Статті по пїноблоку,пінобетону,пінобетонним блокам

Статті pp-budpostach.com.ua Статті по бетону

Статті Все про парканах

Статті pp-budpostach.com.ua Все про дахах ( види, матеріал, як краще вибрати)

Статті Все про Фундаменті

Статті по газобетону ( газоблокам ), газобетонних блоків, блоків газосиликатнных

Новини, статті, чутки, факти, різне і по чу-чуть

Статті по цеглині ( рядовому, особового,облицювальної,клинкерному, шамотною, силікатній,)