3. Вібраційні способи формування

Найбільшого поширення в технології збірного залізобетону на­були різні прийоми вібраційного формування.

Процес формування бетонних сумішей під дією вібрації мож­на умовно поділити на дві стадії:

формоутворення, яке характеризується утворенням відносно щільної упаковки зерен заповнювача, тобто утворення структур­ного каркаса;

ущільнення, яке характеризується подальшим зближенням час­ток, ущільненням цементного гелю в бетонній суміші, пов’язаним із стисканням практично однорідного середовища під дією власної ваги та вібраційних коливань з видаленням частини залишкового повітря.

Тривалість першої стадії залежить від ступеня рухливості су­міші. Для литих сумішей рухливістю П4 і більше вона становить

3. .5 с, а для жорстких — приблизно (0,5...1,0) Ж, де Ж — показ­ник жорсткості за ГОСТ 10181.0—81. Тривалість другої стадії ста­новить для жорстких сумішей (1...4) Ж. При формуванні бетонних сумішей рухливістю П2...П4 через швидке ущільнення чітко роз­ділити процес на стадії неможливо.

Ефективність віброформування виробів залежить від інтенсив­ності та тривалості дії вібромашини на бетонну суміш. Інтенсив­ність оцінюється максимальним прискоренням робочого органу віброформувальної машини, м/с²:-

а — Асо², <

де А — амплітуда переміщення, см; ю = 2л/— частота обертання при вібруванні, с~\ або кутова швидкість, рад/с; (— частота ко­ливань, Гц.

Прискорення вібрування при стандартній частоті (50 Гц) слід призначати від 1 м/с² для сумішей П4 до 8 м/с² для сумішей Ж4.

Зв’язок між ступенем ущільнення жорстких бетонних сумішей і режимами вібрування можна визначити залежністю, запропоно­ваною І. Ф. Руденком:

Ку_т = 1 — П = 10^_4(102 — 2,4Ж) +

•У

+ [(1160+Ю6Ж)(Ро + Рст)]/(е(о),

т

' 7ШГ)

їжі

7777777ЩШ77Т

чіштшттятп г

тш/}тт?^т/щттттш^шттітпі:

Л

Рис. 6.15. Принципіальні схеми віброплощадок:

а — з круговими коливаннями; б — з вертикально напрямленими коливаннями; в — гори­зонтальної дії; г — з багатокомпонентними коливаннями; д — ударної (хулачкової); а — ударно-вібраційної резонансної; е — ударно-вібраційної блочної; 1 — робочий орган; 2 — форма з бетонною сумішшю; 3 — збудник коливань

де Кущ — заданий коефіцієнт ущільнення; р₀ — атмосферний тиск, МПа; рст — статичний тиск від привантаження та вищих шарів бетонної суміші, МПа; е—відносна деформація бетонної суміші; їй — кутова швидкість коливань, рад/с.

Мінімальна деформація при ІСу_Щ=0,96 визначається за фор­мулою

єшіп= [(П60+ 106Ж)(ро + Рст)]/[(300-2,4Ж)®]-

Об’емне віброущільнення. Характерною ознакою його є залу­чення до коливання маси форми і всієї маси бетонної суміші фор­мованого виробу. Об’ємне вібрування здійснюють на віброплощад- ках різного принципу дії (рис. 6.15).

Віброплощадки — це універсальне формувальне обладнання для виготовлення виробів широкої номенклатури в переносних та пе­ресувних формах.

Для формування виробів завтовшки не більш як 20 см масою до 1 т можна використовувати площадки з круговими коливання­ми (рис. 6.15, а). Параметри коливань; амплітуда А=0,3...0,5 мм, частота /'=45...50, Гц. Якщо немає пристроїв для кріплення форм до площадки, то це збільшує рівень шуму, зношування місць опи­рання форм, створює нерівномірність ущільнення по периметру форми.

У виробництві плитних конструкцій завтовшки до 40 см з ма­лорухливих та помірно жорстких бетонних сумішей широко ви­користовують віброплощадки з вертикальними коливаннями з уні­

фікованих двовалових віброблоків, з’єднаних синхронізаторами (рис. 6.15, б). Форму до рами віброплощадки кріплять електро­магнітами, що створює умови для рівномірного ущільнення бетон­ної суміші по всьому об’єму виробу. Вантажність серійних пло­щадок 10.,.24 т, амплітуда коливань 0,4...0,6 мм, частота 50 Гц. Не­доліками вІброплощадок з вертикальними коливаннями є недостат­ня надійність та наднормативний шум.

Для виготовлення довгомірних виробів невеликого поперечно­го перерізу з помірно жорстких сумішей доцільно використовува­ти площадки з горизонтальними коливаннями (рис. 6.15, в). У та­ких установках, що являють собою систему двох мас, коливальний рух «пасивної» маси передається формі з бетонною сумішшю, бо торець форми приєднано до віброзбуджувача, встановленого на активній масі. Обидві маси з’єднані між собою пружними зв’яз­ками, жорсткість яких повинна забезпечувати близький до резо­нансу режим коливань. Амплітуда горизонтальних коливань пло­щадки 0,4...0,8 мм, частота 45...50 Гц.

Серійні віброплощадки з. горизонтальними коливаннями (СМЖ-164, СМЖ-198, СМЖ-280) за рівнем шуму та вібрації на робочих місцях лежать у межах санітарних норм, економічні за витратами енергії, але характеризуються нестабільним режимом коливань, що знижує їхню технологічну ефективність.

На підприємствах накопичено досвід формування з рухливих та литих сумішей виробів масою від 0,2 до 50 т, заввишки від 250 до 5000 мм і завдовжки до 16 м на віброплощадках з багатоком­понентними коливаннями (рис. 6.15, г). Амплітуда горизонтальних коливань площадки 0,6...0,8 мм, а вертикальних — 0,2.,,0,4 мм, час­тота коливань 24...25 Гц. Поєднання різноспрямованих амплітуд коливань дає змогу використати позитивну дію на бетонну суміш як звичайних вертикальних, так і горизонтальних коливань.

Використання вІброплощадок з багатокомпонентними коливан­нями розширює номенклатуру вироблюваних конструкцій, покра­щує умови праці (вібрації на робочому місці немає, рівень шуму — допустимий).

На ударних площадках (рис, 6.15, д) можна ефективно фор­мувати вироби заввишки до 350 мм з малорухливих бетонних су­мішей і з високою якістю лицьових поверхонь (зовнішні СТІНОВІ панелі, огородження балконів та лоджій, сходові марші тощо).

Тиксотропні властивості цементного тіста при ударному режимі (А = 0,5...3,5 мм, / = 4.,.5 Гц) майже не виявляються. Сила удару долає тертя між заповнювачами бетону, примушує їх пе­ресуватися і займати найстабільніше положення. Виникають умо­ви для опресування скелета з грубого заповнювача і «проштовху­вання» крізь щілини між заповнювачами розчинної частини бе­тону як найбільш тонкої та мобільної. В результаті найдрібніші частинки цементного тіста заповнюють простір між ущільненою масою бетону та формою. Використовуючи форми з шліфованою поверхнею, а також склопластикові матриці, можна виготовляти вироби'з рельєфною архітектурно виразною поверхнею та 100 %-к> заводською готовністю.

Процес ущільнення бетонної суміші рекомендується починати після укладання у форму шару суміші завтовшки 5 см. Якщо ви­сота виробу 25...30 см, то вироби формують у два-три шари з без­перервним розкладанням суміші у формі.

При об’ємному віброущільненні використовують також ударно- вібраційні площадки (рис. 6.15, е, є) для формування виробів зав­вишки до 1 м з малорухливих та жорстких бетонних сумішей. Віб­раційні коливання таких площадок з амплітудою 0,4...1,0 мм спри­чинюють тиксотропне розрідження бетонної суміші, а удари з частотою 10...25 Гц ущільнюють бетонну суміш завдяки створенню значних інерційних прискорень [я_н= (4...6)^]. Коливання в удар­но-вібраційних площадках збуджуються або кривошипно-шатун­ним механізмом (рис. 6.15, є), або віброзбуджувачем загального призначення (рис. 6.15, е).

Т а б л и ц я 6.2. Рекомендовані режими вібрування				Режими вібрування для сумішей
Віброплощадки		П1/П2				Жі/ПІ		Ж2/Ж1
		Л, см		/, Г«		А, см		А Гц	А, см	/, Гц
3 вертикальними та еліптич­ними коливаннями	0,03 0,04		50		'0,04 0,06		50	—	—
3 багатокомпонентними коли­ваннями:	0,06 0,08				0.02 0,025		75	0,025 0,03 V	75
вертикальними			25
горизонтальними	0,02 0,04		25		—		—		—
Ударні	0,2		3,7		0,3		3,5	0,4	3.7
	0,3		5'		0,4		5	0,5	5
Ударно-вібраційні	0,6		9		0,8		9Д	—	—
	0,8		16,9		1		11,7
Примітка. Над рискою наведено дані для виробів простої конфігурації, під рискою — для виробів складної форми та густоармованих.

Основними технологічними параметрами процесу формував при об’ємному віброущільненні е амплітуда^ частота та триваліс вібрування. Амплітуду й частоту вібраційного впливу призйач ють, виходячи з формувальних властивостей бетонної суміші -характеру вібрації.

У табл. 6.2 наведено рекомендації щодо режимів вібрування Для розрахунку тривалості ущільнення жорстких бетонних су мішей, хв, на різних віброплощадках можна користуватися таки ми емпіричними залежностями;

для вІброплощадок з вертикальними та еліптичними коливан­нями

15*іЖ²

і =

Лш² КЛь Лб

10³

де К\ — коефіцієнт, який враховує конфігурацію та характер ар­мування (для виробів простої конфігурації з нормальним армуван­ням для тонкостінних виробів складної форми Аі = 3, для

густоармованих виробів =5); Ж — показник жорсткості, с

(ГОСТ 10181.1—81); К_г—коефіцієнт геометрії (рис. 6.16); /С_д — коефіцієнт динамічності (рис. 6.17); А — амплітуда коливань, см; ш — кутова швидкість, рад/с; Не — товщина шару бетонної сумі­ші, см;

для площадок з горизонтальними коливаннями

Рис. 6.17, Залежність коефіцієнта динаміч­ності /Сд від висоти бетонної суміші Н та амплітуди коливань віброплощадки А: 1 — /І = 150 мм; 2 — її— —300 мм *г 0,6 №		7 А
			^2	/і

^0,20 Д4 0,8 1,2 1,6 2,0 2АЬ/Ь