Машины для уплотнения бетонных смесей, классификация, устройство, принципы работы

При укладке бетонную смесь уплотняют с целью вытеснения содержащегося в ней воздуха и более компактного расположения составляющих. Уплотняют бетонную смесь вибрированием, сообщая ее частицам механические колебания, возбудителями которых являются вибраторы. При вибрировании бетонная смесь приобретает повышенную подвижность, способствующую вытеснению воздуха и заполнению всех пустот между арматурой и опалубкой. От качества уплотнения зависят прочность и долговечность сооружения или изделия.

Колебания в вибраторах создаются двумя способами:

- вращением закрепленной на валу неуравновешенной массы (дебаланса);

- возвратно-поступательным направленным перемещением массы.

Вращение неуравновешенной массе может сообщаться от различного рода двигателей: электрического (электромеханические вибраторы), пневматического (пневматические вибраторы), гидравлического (гидромеханические вибраторы), внутреннего сгорания (моторные вибраторы).

Возвратно-поступательное движение массе сообщается электромагнитом (электромагнитные вибраторы).

Одновальные дебалансные и планетарные вибраторы возбуждают круговые колебания; дебалансные вибраторы с четным количествам валов, маятниковые одновальные и электромагнитные вибраторы - направленные.

В строительстве наибольшее распространение получили электрические и пневматические вибраторы с круговыми колебаниями. По сравнению с электрическими пневматические вибраторы применяются реже, так как они нуждаются в компрессорной установке и при работе издают шум.

Электрические вибраторы в индексе модели имеют буквенное обозначение ИВ, пневматические - ВП Цифровая часть индекса означает номер модели, буквы после цифрового индекса - порядковую модернизацию вибратора. Каждый вибратор характеризуется вынуждающей силой, статическим моментом дебалансов, частотой и амплитудой колебаний.

Частоту колебаний вибратора подбирают в зависимости от подвижности бетонной смеси и размера фракций ее заполнителей. Бетонные смеси с крупными фракциями заполнителей уплотняют вибраторами с низкой частотой и большой амплитудой колебаний, с мелкими фракциями - вибраторами с высокой частотой и малой амплитудой колебаний. У большинства вибраторов частота колебаний соответствует средним фракциям заполнителей. Продолжительность работы вибратора на одной позиции должна быть такой, чтобы обеспечить достаточное уплотнение бетонной смеси; конец вибрирования определяют по внешним признакам уплотнения бетонной смеси - прекращение оседания смеси, появление цементного молока на ее поверхности и прекращение выделения воздушных пузырьков.

По способу воздействия на уплотняемую бетонную смесь различают поверхностные (рис. 18, а), наружные (рис. 18, б) и глубинные (рис. 18, в) вибраторы.

Поверхностные электрические вибраторы передают колебания уложенной массе бетона через корытообразную прямоугольную площадку (площадочные вибраторы) или удлиненную балку-рейку (виброрейки). Такие вибраторы перемещают по уплотняемой поверхности в процессе работы вручную с помощью гибких тяг.

Их применяют при бетонировании неармированных или армировованных одиночной арматурой перекрытий, полов, сводов, дорожных покрытий, откосов каналов и других конструкций толщиной не более 0,25 м, выполняемых в монолите.

В качестве вибровозбудителей поверхностных вибраторов применяют одновальные электрические дебалансные вибраторы общего назначения с круговыми колебаниями и встроенным электродвигателем.

Площадочный вибратор (рис. 19, а) представляет собой стальную плиту с закрепленным на ней вибровозбудителем.

На виброрейке (рис. 19, б),имеющей более удлиненное основание, устанавливают несколько вибровозбудителей, соединенных между собой валами.

Для уплотнения смесей на вибропрокатных станах и при стендовом способе производства железобетонных изделий используют вибронасадки (рис. 19, в),уплотнение смесей которыми сочетает в себе два способа — объемный и поверхностный. Вибронасадок приводится в действие вибровозбудителем общего назначения. Смесь в вибрируемом бункере 2 подвергается объемному уплотнению и в таком виде в состоянии текучести поступает под заглаживающую часть вибронасадка 1 для поверхностного уплотнения.

Частота вращения вала ротора электродвигателя равна частоте колебаний корпуса' вибратора. По частоте возбуждаемых колебаний различают вибраторы нормальной частоты, оснащенные электродвигателями с синхронной частотой вращения вала ротора 50 с^-1, и вибраторы низкой и высокой частоты с синхронной частотой вращения меньше или больше 5 с^-1.

В конструкциях поверхностных вибраторов используются мотор-вибраторы с электродвигателями напряжением 42 В, мощностью 0,26...0,6 кВт. Они развивают вынуждающую силу 2...9 кН при частоте колебаний 50 Гц. Вибраторы подключают к электрической сети переменного тока напряжением 220/380 В, частотой 50 Гц через понижающий трансформатор.

Площадочный вибратор (рис. 20) передает колебания уложенной массе бетона через корытообразную прямоугольную в плане металлическую площадку 2, к которой болтами жестко прикреплен мотор-вибратор, При работе площадочный вибратор уплотняет отдельные участки заранее распределенного слоя бетонной смеси.

Вибратор перемещают в процессе работы вручную с помощью тяг 1 с рукоятками или с помощью легких грузоподъемных средств. Электродвигатель вибратора мощностью 0,6 кВт подключают к питающему кабелю через штепсельное соединение. Вибратор развивает вынуждающую силу 4,5...9,0 кН. Размеры опорной площадки вибратора (ширина × длина) составляют 600×1100 мм, масса 60 кг, амплитуда колебаний 0,2...0,3 мм.

Виброрейки (рис. 19, б) применяют для разравнивания, уплотнения и предварительного заглаживания цементно-песчаных и бетонных стяжек, а также бетонных, мозаичных, полимерцементных и полимербетонных полов.

Продолжительность вибрирования с одной позиции для поверхностных вибраторов составляет 20...50 с.

Эксплуатационная производительность поверхностных вибраторов по объему уплотненной смеси (м³/ч)

, (8)

где - рабочая площадь основания вибратора, м²; - толщина слоя, прорабатываемого вибратором, м; - продолжительность вибрирования с одной позиции, с; - продолжительность перестановки вибратора с одной позиции на другую, с; -коэффициент использования вибратора по времени ( =0,75...0,85).

Наружные вибраторы передают колебания уплотняемой смеси через опалубку или форму, к которым прикрепляются снаружи с помощью специальных крепежных устройств. Такие вибраторы применяют при бетонировании тонких густоармированных и высоких монолитных сооружений, изготовлении различных элементов сборных железобетонных конструкций - колонн, балок и т. п. Их используют также для побуждения выгрузки сыпучих и вязких материалов из воронок, бункеров, бадей и лотков. В качестве наружных вибраторов используют электрические дебалансные вибраторы общего назначения с круговыми колебаниями, электрические маятниковые вибраторы с направленными колебаниями и пневматические прикрепляемые вибраторы с планетарно-фрикционными вибровозбудителями.

Пневматические прикрепляемые вибраторы выполнены по единой конструктивной схеме и состоят из планетарного возбудителя 3 и гибкого резинового шланга 1 с пусковым краном, подсоединяемого к источнику сжатого воздуха - компрессору или внешней воздухопроводной линии (рис. 21).

Глубинные вибраторы имеют рабочий орган в виде цилиндрического вибронаконечника, погружаемого в уплотняемую смесь. Такие вибраторы применяют для уплотнения бетонных смесей при укладке их в монолитные неармированные бетонные и железобетонные конструкции с различной степенью армирования (фундаменты, стены, колонны, сваи, балки и др.), а также при изготовлении крупных бетонных и железобетонных изделий для сборного строительства.

Наружный диаметр и длину вибронаконечника вибраторов подбирают такими, чтобы обеспечить ему беспрепятственное движение в зазорах между арматурой. Глубинные вибраторы выпускают с электрическим и пневматическим приводами. Они могут быть ручными (обслуживаются оператором) и навесными (подвешиваются на крюк гидроподъемного устройства).

Вибровозбудитель электрических глубинных вибраторов может приводиться в действие через гибкий вал от переносного и располагаемого на поверхности электропривода (вибраторы с гибким валом) или от встроенного в вибронаконечник электрического или пневматического двигателя (вибраторы со встроенным двигателем) Глубинные вибраторы имеют дебалансные и фрикционно-планетарные вибровозбудители.

Глубинные ручные дебалансные вибраторы со встроенным электроприводом (рис. 22) имеют единую конструктивную схему.

Дебалансный вибровозбудитель представляет собой герметически закрытый стальной цилиндрический корпус 6, в который встроены высокочастотный трехфазный асинхронный электродвигатель 4 с короткозамкнутым ротором 5 и полый дебалансный вал 1 с дебалансом 3, вращающийся в двух подшипниках качения 2.

Подшипники смазываются жидкой смазкой, поступающей через полый дебалансный вал из нижней полости наконечника. В корпус встроен подшипниковый узел 7, на который опирается консоль вала ротора.

Вращающийся дебаланс создает непрерывно меняющую свое направление вынуждающую силу, благодаря чему вибронаконечник совершает круговые колебания, которые передаются уплотняемой смеси. Частота колебаний вибронаконечника равна частоте вращения электродвигателя. Вибронаконечник соединен с рукоятью оператора виброизолирующим резинотканевым рукавом 8 или металлической штангой, внутри которых проходит питающий кабель электродвигателя. В рукоять вмонтирован пакетный выключатель 9 для включения и выключения электродвигателя вибратора. Электродвигатели вибраторов работают на токе повышенной частоты (200 Гц) при напряжении 42 В и подключаются к внешней электросети через преобразователь частоты.

Глубинные ручные электрические вибраторы с гибким валом (рис. 23) однотипны до конструкции и состоят из несносного электродвигателя 1 с рукояткой для переноса и выключателем сменного вибронаконечника 3 с планетарным механизмом возбуждения колебаний и гибкого вала 2 для передачи крутящего момента от электродвигателя к шпинделю вибронаконечника. Такие вибраторы характеризуются повышенной частотой колебаний (167...334 Гц), малыми размерами наконечника (диаметр 51...76 мм, длина 420...430 мм) и применяются для уплотнения бетонных смесей с мелким заполнителем при изготовлении густо- и среднеармированных железобетонных конструкций и изделий. Вибронаконечники вибраторов с гибким валом могут работать в вертикальном или наклонном положении.

Глубинные вибраторы применяют при бетонировании крупногабаритных или густо насыщенных арматурой железобетонных конструкций (фундаментов, стен, массивных плит, колонн, свай и т. п.), а также при стендовом способе производства железобетонных изделий. Глубинные вибраторы бывают ручными (массой до 25 кг) и подвесными в виде пакетов из 3 - 15 вибраторов на одной траверсе при бетонировании массивных бетонных и железобетонных конструкций малоподвижными сме сями. У ручных вибраторов электродвигатель 2 (рис. 24, а и б), обычно трехфазный с короткозамкнутым ротором, встроен в корпус (наконечник) 1 вибратора (рис. 24, а) или вынесен (рис. 24, б) (с соединением с дебалансом рабочего наконечника 1 гибким валом 3).

Рабочий наконечник представляет собой герметически закрытый цилиндрический корпус с дебалансом внутри него.

Уплотняют смесь вертикальным или наклонным погружением вибронаконечника в уплотняемый слой с частичным (на 5...10 см) заглублением в ранее уложенный, но еще не схватившийся слой. В зависимости от подвижности или жесткости смеси продолжительность уплотнения на одной позиции составляет от 20 до 40 с, увеличиваясь с уменьшением подвижности смеси. Шаг позиционирования назначают не более полуторного радиуса действия вибратора.

Общим недостатком глубинных вибраторов является сравнительно небольшой радиус действия и, следовательно, небольшая производительность. Для увеличения радиуса действия (в 1,3... 1,5 раз) корпуса некоторых глубинных вибраторов делают ребристыми.

Вибронаконечник (рис. 25) состоит из корпуса 4, шпинделя 1, опирающегося на шарикоподшипники, дебаланса-бегунка 5 и упругой муфты 2, позволяющей бегунку-дебалансу отклоняться от оси вращения шпинделя на расчетный угол. Колебания корпуса вибронаконечника создаются бегунком-дебалансом, планетарно обкатывающимся по конусной поверхности неподвижной втулки или сердечника 6, жестко соединенных с корпусом. Бегунок-дебаланс выполнен заодно со штангой 3.

Различают вибронаконечники с внутренней (рис. 25, б) и внешней (рис. 25, а) обкаткой дебаланса. У первых бегунок своей внутренней конической поверхностью обкатывается по конической поверхности пальца, запрессованного в днище корпуса, у вторых бегунок своей наружной конической поверхностью обкатывается по внутренней конической поверхности втулки, приваренной к корпусу.

При пуске вибратора бегунок-дебаланс сначала вращается в воздухе, а затем под действием центробежной силы начинает отклоняться от геометрической оси вибронаконечника на угол до 5° и наносить удары по втулке или пальцу, возбуждая колебания корпуса наконечника. Соответствующим подбором соотношения диаметров втулки и бегунка-дебаланса можно получать высокую частоту колебаний корпуса вибратора при сравнительно небольшой частоте вращения вала электродвигателя.

Частота колебаний вибронаконечника (Гц) зависит от угловой скорости планетарного движения бегунка-дебаланса.

При внутренней обкатке бегунка-дебаланса

, (9)

при внешней обкатке

, (10)

где - частота вращения шпинделя (вала), с-'; -диаметр втулки или пальца, мм; - диаметр бегунка-дебаланса, мм.

Вынуждающая сила, развиваемая бегунком-дебалансом при его вращении (Н).

, (11)

где - масса бегунка-дебаланса, кг; - угловая скорость центра масс бегунка-дебаланса, рад/с; - расстояние от центра тяжести бегунка-дебаланса до оси втулки или пальца, м.

Статический момент массы бегунка-дебаланса (кг-м)

. (12)

Вращение шпинделю с дебалансом сообщается от переносного электродвигателя через гибкий вал правого вращения (во избежание его раскручивания) диаметром 8... 12 мм, заключенный в защитный резинометаллический шланг-броню. За гибкий вал вибратор удерживается при работе. На обоих концах гибкого вала имеются наконечники для присоединения к валу электродвигателя и шпинделю вибронаконечника. В качестве привода планетарных вибраторов используют асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором, работающие на токе нормальной частоты (50 Гц) при напряжении 42 В и подключаемые к внешней электросети через понижающий трансформатор. Электродвигатели монтируют на корытообразной подставке, позволяющей устанавливать привод на свежеуложенную смесь.

Вакуумирование применяют, в основном, при устройстве полов толщиной до 300 мм путем удаления из бетонной смеси части воды с одновременным уплотнением под действием атмосферного давления через отсасывающие плиты. Реализующее этот процесс оборудование (вакуум-агрегат и авуумматы) обычно используют вместе с виброрейкой и затирочными машинами. Вакуум-агрегат состоит из вакуумного бака и гидробака с вакуум-насосом. Отсасывающий вакууммат представляет собой фильтрующее полотнище с отверстиями, объемно-профилированной пластмассовой сеткой и верхним герметизирующим матом с рукавом для отвода водоаоздуш-ной смеси. Вакууматом накрывают обработанный виброрейкой участок пола, после чего включают вакуумнасос. Вследствие разрежения в полости отсасывающего мата водовоздущная смесь по гибкому рукаву отсасывается из бетонного покрытия и поступает в вакуумный бак, где вода фильтром отделяется от воздуха и стекает в гидробак.

Вакуумный комплекс (рис. 26) предназначен для устройства монолитных бетонных полов и их обработки методом вакуумирования. Сущность вакуумирования заключается в удалении избыточной воды затворения в смеси с воздухом (водовоздушной смеси) из свежеуложенного и виброуплотненного слоя бетона под воздействием вакуума. Удаляемая из бетона водовоздушная смесь увлекает за собой частицы цемента, которые заполняют поры и скапливаются на поверхности. Это приводит к повышению прочности вакуумированного бетона по сравнению с обычным на 20...25%, уменьшению усадки и ускорению твердения бетона, увеличению водо непроницаемости, морозо- и износостойкости его поверхностного слоя, а также позволяет производить окончательную обработку поверхности пола заглаживающими машинами практически сразу же после завершения процесса вакуумирования.

В состав комплекса входят: набор виброреек 1 различной длины (1,5; 3,0; 4,5 м) с опорами и направляющими; вакуумный агрегат 4 с набором шлангов; отсасывающие маты (вакуумматы) 2 различного размера; две заглаживающие машины 5 с набором дисковых и лопастных рабочих органов для черновой и чистовой обработки поверхности пола; ванна 6 для промывки фильтровально-дренажного слоя вакуум-матов; комплект шлангов 3 и соединительные устройства для соединения вакуум-агрегата с вакуум-матами в процессе работы; передвижной шкаф управления; контейнер для хранения и пере-возки оборудования.

Технологический процесс устройства чистых бетонных полов с применением вакуумного комплекса осуществляется отдельными и повторяющимися циклами, включающими следующие последовательно выполняемые и взаимосвязанные операции: подготовку поверхности основания пола; прием и укладку бетонной смеси с осадкой конуса 9...11 см; уплотнение бетонной массы и выравнивание поверхности пола виброрейками; вакуумирование уложенной бетонной смеси с помощью вакуум-агрегата; окончательную отделку поверхности пола универсальными заглаживающими машинами.

Вакуум-агрегат смонтирован на одноосной двухколесной тележке, и состоит из водокольцевого вакуумного насоса с приводным электродвигателем для создания разрежения (не менее 0,095 МПа) и отсасывания водовоздушной смеси из уложенного слоя бетона, водяного бака со всасывающей и нагнетательной камерами, быстро-разъемных переходников для подсоединения отсасывающего и сливного рукавов и пульта управления.

Вакуум-мат выполнен в виде эластичного ковра, накладываемого перед вакуумированием на уплотненную бетонную поверхность и состоящего из двух слоев - нижнего фильтрующего, через ячейки которого вода равномерно отсасывается из бетона, и верхнего герметизирующего из водонепроницаемой ткани для изоляции вакуума от атмосферы. В среднюю часть герметизирующего слоя встроен коллектор для сбора отсасываемой воды с патрубком для подсоединения отсасьшающего рукава вакуум-агрегата.

Вакуумирование проводят при разрежении 0,07...0,08 МПа. продолжительность процесса вакуумирования зависит от толщины обрабатываемого слоя бетона, т. е. на 1 см толщины слоя затрачивается примерно 1...1,5 мин. Процесс вакуумирования считается законченным, если прекращается движение воды через прозрачный участок трубопровода, а бетон наберет прочность порядка 0,2…0,3 МПа. Жесткость смеси после вакуумирования 30...40 с. После вакуумирования готовая поверхность затирается и заглаживается машинами через 3...4 ч в зависимости от толщина слоя, температуры окружающего воздуха и т. п.

Вакуумный комплекс подключается к сети переменного тока с глухозаземленной нейтралью напряжением 380 В, частотой 50 Гц.

Производительность комплекса 340...360 м²/смену при укладке пола толщиной до 200 мм. Комплекс обслуживает специализированная бригада из 6 человек. Масса комплекса 440 кг.

Техническая производительность комплекса (м²/ч)

, (13)

где - общая площадь обработанной поверхности, м²; -суммарное время работы виброрейки, вакуум-агрегата и двух заглаживающих машин, ч.

Литература

1. Добронравов С.С. Строительные машины и основы автоматизации: учеб. для строит. вузов / С.С. Добронравов, В.Г. Дронов. – М.: Высш. шк., 2006. – 575 с.

2. Доценко А.И. Строительные машины и основы автоматизации: учеб. для строит. вузов. – М.: Высш. шк., 1995. – 400 с.

3. Крикун В.Я. Строительные машины: учеб. пособие. – М.: Издательство АСВ, 2005. – 232 с.

4. Ресурсы Интернета.

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: