Что представляет собой вибратор для бетона, для чего он нужен?

Преимущества процесса

Процесс уплотнения в бетоне наделен рядом преимуществ:

1. Вибрированием уменьшается пористость бетонного камня. Как известно, пустоты в жидкой пульпе составляют 1-2%. Если их не убрать, они заполняться воздухом, цемент потеряет прочность и водонепроницаемость. Вибрационные воздействия способны решить эту проблему. Высокочастотные механические колебания с малой амплитудой повышают подвижность жидкой пульпы, что вызывает отток пузырьков воздуха.
2. Вибрационные колебания позволяют повысить вязкость пескобетонной массы и не допустить расслоения. Таким образом, готовый бетонный камень будет более однородным. Кроме того, колебательные движения повышают текучесть жидкой массы, что позволяет ей более равномерно заполнять форму опалубки. Вибрирование бетона позволяет получить готовый, устойчивый к растрескиванию, механическим воздействиям, сезонным колебаниям температуры и прочим негативным факторам окружающей среды, с повышенным сроком эксплуатации продукт.

Процесс подачи колебательных импульсов имеет четкие правила, которым нужно следовать, чтобы достичь хорошего результата.

1. Погружать колебательное устройство рекомендуется на 80% его длины. Это позволяет качественно смешать нижний и верхний пласт конгломерата.
2. Вибрированию должен подвергаться весь бетонный состав. Зона действия инструмента должна располагаться так, чтобы волна от его работы охватывала весь раствор.
3. Следует избегать соприкосновения штырей с арматурой. Располагать вибратор рекомендуется на некотором расстоянии, чтобы пространство вокруг металлического элемента не было свободным.
4. Не рекомендуется вводить вибратор близко от края, к стыкам и углам.
5. После извлечения механизма не должно оставаться воронки.

Погруженными вибраторами или возбуждением цементно-песочной массы колебательные движения передаются через опалубку или форму. В результате этого частицы компонентов массы получают импульсы, а сама смесь приобретает свойства тяжелой жидкости, то есть разжижается, это правильно. При этом вибрация уменьшает или вовсе уничтожает контакты частиц между собой, ослабляет внутреннее трение. Такими действиями из цемента удаляется лишний воздух, что позволяет ему легче заполнить формы.

Частота колебаний – это главный параметр. Он может изменяться в широком диапазоне и определяется типом вибратора. Частотность колебаний по-разному действует на разноразмерные частицы заполнителя. Прежде чем вибрировать бетон, следует тщательно подобрать инструмент в зависимости от крупности наполнителя.

Назначение вибратора

В процессе заливки смеси необходимо стремиться получить однородный состав, по возможности исключить появление водных и газовых пузырей, не допускать неравномерности в заполнении рабочих объёмов. Если же создаётся железобетонная структура, кроме этого, нужно достичь качественного сцепления смеси и арматурной решётки.

Поскольку при производстве ЖБИ, а также во время укладки смеси воздух в массу раствора в любом случае внедряется, появляется необходимость в его удалении. Иначе это может привести к пористой структуре готового бетона, что снижает его качество. Лучше всего удаление воздушных пузырей происходит при вибрации в толще раствора. Эту вибрацию и создаёт глубинный вибратор.

Воздух при этом двигается вверх, улучшается текучесть состава, наполнитель в массе раствора рассредоточивается с лучшей равномерностью. Исключение пустот и жидкостных карманов укрепляет сцепку арматуры со смесью. В результате при затвердевании получается более плотная структура, обладающая лучшими характеристиками.

Признаки достаточного уплотнения бетонной массы

Уплотнительные работы с бетоном можно проводить двумя способами: вручную и механически. Однако при ручном уплотнении сложно достичь высоких результатов. Вибрированием также не всегда возможно получить требуемую однородность. С одной стороны, смесь может быть не до конца уплотнена, а с другой – расслаиваться из-за чрезмерного воздействия колебаний.

Правильно определить степень уплотнения можно по нескольким параметрам:

• отсутствует оседание жидкого конгломерата;
• на поверхность всплывает цементное молоко с песком;
• отсутствуют пузыри воздуха;
• после извлечения форсунки вибратора поверхность конгломерата быстро закрывается.

Разновидности вибраторов для бетона

По принципу воздействия и месту установки различают несколько видов этих аппаратов:

1. Внутренний (погружной, он же глубинный) вибратор применяется в тех случаях, когда возводятся серьёзные, тяжёлые конструкции. Если разговор о частном строительстве — это моменты изготовления фундамента или стены-монолита. По названию ясно, что работает при погружении в массу раствора.
2. Наружный вибратор крепится с внешней стороны к опалубке. Применяется при заливке достаточно узких, высоких структур с часто расположенной армирующей сеткой.
3. Площадочный бетонный вибратор используется при заливке плит перекрытия, изготовлении дорожек.

Как часть производственного оборудования, глубинный вибратор для бетона используется при изготовлении железобетонных блоков, плит, монолитных перемычек и других элементов зданий. Благодаря уплотнению заливаемой смеси, скорость работы вырастает, увеличивается производительность, соответственно — за меньшее время производится большее число конструкций.

Правила эксплуатации агрегата

При работе с агрегатом нужно соблюдать следующие правила:

• заливка состава должна выполняться с небольшой высоты, размеренно и равномерно, каждый новый слой бетона должен быть приблизительно 0,4–0,5 м, не больше;
• погружать наконечник аппарата в раствор необходимо в вертикальном направлении, не позволяя ему смещаться по горизонтали;
• дистанция между местами погружений должна составлять 8–10 диаметров булавы-наконечника;
• площади воздействия в обязательном порядке должны пересекаться, что исключает необработанные места;
• чтобы гарантировать отличную сцепку слоёв бетонной смеси, булаву нужно погружать минимум на 10 см в предпоследний слой;
• длительность обработки должна соответствовать марке бетона, диаметру вибронаконечника;
• недопустимо позволять наконечнику прикасаться к прутам арматуры или щитам опалубки;
• вытягивать рабочую часть прибора из раствора нужно плавно и неторопливо — отверстие от наконечника должно полностью закрыться;
• глубинный вибратор для бетона не используется в качестве поверхностного;
• техническое обслуживание аппарата должно проводиться своевременно и регулярно.

Принцип действия внутреннего вибратора для бетона

При производстве работ по уплотнению в раствор погружают вибробулаву (наконечник). Диаметр булавы может быть 25–100 мм. Подбор необходимого наконечника осуществляется в зависимости от типа и марки бетона, уровня армирования, формы, которая применяется для заливки. Определённые виды работ требуют применения конкретных диаметров булавы.

Для соединения свежих пластов раствора нужно заглубить наконечник вибратора примерно на 0,1 м в предшествующий слой. После виброобработки контакт слоёв очень качественный, пласты связываются намертво. Такие неприятные моменты, как образование трещин и каверн, сводятся к минимально возможным.

Для получения максимальной эффективности немаловажным является верный подбор необходимого диаметра булавы, правильное установление зоны воздействия. В хороших глубинных вибраторах для бетона зона обработки в 10 раз больше диаметра булавы. Если же качество сомнительно или мощность невелика, то в процессе погружения скорость вибраций уменьшается, что влияет на площадь действия. Соответственно, неправильный подбор может урезать производительность, снизить качество обработки.

Неверное использование оборудования не только не даст нужного результата, но и нанесёт ущерб полученной конструкции. Слишком длительное воздействие вибрации увеличивает шанс расслоения смеси, а это ослабит прочность, снизит надёжность элемента.

Продолжительность виброобработки напрямую зависит от вязкости, текучести и пластичности бетонной смеси. Среднее время вибрационного воздействия одного места составляет от 10 до 60 секунд. После завершения усадки, когда на плоскости уже проявляется цементное молочко, обработку можно завершать.

Расстояние, на котором нужно устанавливать наконечник для обработки следующего участка, зависит от радиуса действия глубинного вибратора. Как правило, эта дистанция составляет один – полтора радиуса уплотнения инструмента. При воздействии на фундамент, монолитную стену или иную структуру, заливаемую в опалубку, нужно смотреть за тем, чтобы булава не задевала элементы опалубки. Просвет между наконечником и материалом щита опалубки должен быть минимум 7–10 см.

Самые распространённые погружные вибраторы электромеханического типа имеют в своём составе электродвигатель, гибкий шланг (приводной механизм) и рабочий наконечник (булава или штык), излучающий вибрацию. Мощный электродвигатель (1 кВт и более) имеет одно или трёхфазное питание от сети переменного тока. С помощью гибкого вала, длина которого может составлять от 1 до 7м, вращение ротора передаётся в вибрационный наконечник.

Вибронасадка представляет собой трубку из нержавеющей стали для устойчивости к коррозии от действия агрессивного бетонного раствора. В целях защиты от влаги концы приводного шланга герметизированы резиновыми прокладками, а насадка имеет полимерную оболочку. Внутри насадки вращается на подшипнике массивный эксцентричный стальной вал.

Форма рабочей части вибронасадки может быть цилиндрической (булава) или конической (штык). Первая предназначена для уплотнения бетона в формах и опалубках с нормальной частотой армирования. Второй тип насадки используется при густой арматурной сетке заливаемых форм. В комплекте вибратора может быть несколько вибронасадок, булавы разного диаметра.

Виды вибрационного оборудования

Классификация вибрационных машин состоит из трех типов.

1. Устройства поверхностного сжатия передают колебания с верхнего слоя жидкой пульпы. К ним относятся металлические виброплиты, виброрейки, соединенные с вибратором пригрузы. Эти механизмы укладываются на поверхность уплотняемого раствора. Используется оборудование на стройплощадках, при строительстве дорог, для сжатия ЖБИ конструкций толщиной до 2 дм, но большой площади. Пригрузы предназначены для применения на движущихся площадках с целью уплотнения цемента одновременно и сверху и снизу. Среди инструментов поверхностного сжатия встречаются вибронасадки, виброзаглаживающие механизмы. С их помощью проводится доуплотнение. Чтобы провибрировать бетон, применяется навесное оборудование и кассетные установки.
2. Глубинные уплотнители полностью погружаются в форму. К ним относятся вибровозбудители. Применяются эти механизмы на строительных площадках при изготовлении массивных изделий. К этой категории устройств относятся вибрационные пустотообразователи.
3. Вибраторы объемной трамбовки передают колебательные движения всей форме с раствором. Такое устройство называют виброплита. Виброплощадки делятся на несколько типов: с горизонтальными и с вертикальными колебаниями, с движущимися рамами и блоками. Такое вибрационное оборудование предназначено для трамбовки разнообразных сыпучих и несвязных грунтов, тротуарной плитки, а также при ремонтных работах на дорожном полотне.

Устройство глубинного вибратора для бетона

Конструкция одного из часто используемых глубинных вибраторов достаточно проста — двигатель, создающий вращение (чаще всего электрический), гибкий вал, передающий движение на рабочую часть, и сам наконечник (вибробулава). На валу наконечника находится эксцентрик. Передающееся через гибкий переходник вращение поступает на вал булавы. Эксцентрик наконечника при вращении создаёт биение, которое и превращается в рабочие вибрации корпуса булавы.

Нужно аккуратно подходить к выбору булав большого диаметра. Соединение наконечника с гибким передающим валом осуществляется при помощи резьбы. Тяжёлые наконечники при небрежном креплении регулярно срывают эту резьбу, что приводит к необходимости замены булавы и передающего гибкого вала.

Высокочастотные глубинные вибраторы бывают изготовлены немного по-другому. Электрический двигатель встроен прямо в наконечник и оборудован эксцентриками. Электропитание подаётся по гибкому шлангу с электронного преобразователя, его параметры 42 В и 200 Гц. Преобразователь запитывается от обычной электросети 220 В.

Ресурс преобразователя очень высок, поскольку он полностью электронный, без движущихся частей. В гибком шланге находится только проводка, соответственно, исключается износ и повреждения передающего вала. Вибратор такого вида обладают высокой безопасностью для оператора, а также длительным ресурсом работы, отличной производительностью.

Правильный выбор глубинного вибратора для бетона определит в дальнейшем удобство работы, скорость выполнения заливки, качество полученных конструкций. Поэтому к выбору прибора следует отнестись ответственно и с повышенной требовательностью.

Перед правильной покупкой инструмента следует учитывать следующие параметры:

1. Диаметр уплотнения (зоны обработки) — параметр, от которого напрямую зависит производительность труда при использовании вибратора.
2. Частота и амплитуда колебаний. Чем выше эти величины, тем более скоростным будет вытеснение воздуха из раствора. Эта характеристика выбирается ещё и по виду получаемого бетона. Если он мелкозернистый — применяют высокочастотные агрегаты (10–20 тыс. кол/мин.). Для средней зернистости используют вибраторы средней частоты (3,5–9 тыс. кол/мин.). Для изготовления крупнозернистого бетона достаточны приборы с частотой колебаний до 3,5 тыс. кол/мин.
3. Габариты рабочего наконечника-булавы. Размер подбирается таким образом, чтобы пространство между краем булавы и арматурой было больше 30% диаметра наконечника.

При заливке фундаментов требуется высочайшее качество, прочность итоговой конструкции. Понятно, что в этом случае чаще всего нужно применять мелкозернистую бетонную смесь. Соответственно, вибрации для обработки фундаментов должны быть высокой частоты.

Когда нельзя вибрировать?

Есть ситуации, когда вибрирование бетона недопустимо. Иногда нужно получить облегченный состав. Для этого вводятся специальные пенообразователи и прочие химические вещества. С их помощью смесь насыщается воздухом. Вибрирование бетона только разрушит действие порообразователя и не позволит достичь цели.

---