Вибрационное формование бетона

Вибрационное формование – способ формования изделий с применением в качестве основного средства уплотнения виброобработки смеси. Этот способ наиболее эффективный. Виброформование, в свою очередь, подразделяется на объемное, поверхностное и внутреннее. Объемное виброформование бетонной смеси производится на виброплощадках. Поверхностное и внутреннее виброформование производится с использованием электрических и пневматических поверхностных и глубинных вибраторов. Для формования изделия вибровозбуднтель выбирается по параметрам изделия, его конструктивной особенности исходя из показателей формуемости бетонной смеси и требований, предъявляемых к степени уплотнения бетона и качеству наружной поверхности изделия.

Вращающийся вибратор, как основной вид вибровозбудителя, характеризуется скоростью вращения или частотой возбуждаемых колебаний п, Гц; возмущающей силой, F1 Н; номинальной или потребляемой мощностью. Возмущающая сила вибратора F определяется по формуле F = 4рn2R,

Где р – масса эксцентрика, кг; r – расстояние от оси до центра тяжести эксцентрика, см, выражение рг = M – кинетический момент дебаланса.

Пользуясь значением кинетического момента дебаланса, определяем амплитуду рг

Колебаний системы: а = M / P = рr / P, при P = QВ + Q0 = QВ + (QФ +аQБ+QЩ.), где QВ – мacса вибрируемых частей площадки, кг; QФ – масса формы, кг; Q0 – грузоподъемность площадки, кг; QБ – масса бетонной смеси, кг; QЩ —масса пригрузочного щита, кг; а – коэффициент приведения массы бетонной смеси (часть массы, вибрируемая за один период).

Для подвижных смесей а = 0,25; жестких а = 0,35 – 0,4.

Каждому колебательному движению соответствует ускорение у, зависимость которого от массы формуемого изделия вместе с массой формы и виброагрегата P и возмущающей силой вибропривода имеет следующее выражение:

γ / g = F / P; γ = аω2 = 4а (πn)2; (ω = 2πn),

Где а – амплитуда колебаний (полуразмах), мм; n – частота колебаний, Гц; g – 9,81 м/с.

Бетонной смеси заданной консистенции соответствует определенное значение ускорения виброуплотнения. Ориентировочная зависимость между удобоукладываемостью бетонной смеси и соотношением γ / g = F / P = K при частоте 50 Гц приведена в табл. 120.

Таблица 120

Характеристика бетонной смеси по удобоукладываемости Подвижность. см Жесткость, с Коэффициент К Характеристика бетонной смеси по удобоукладываемости Подвижность, см Жесткость, с Коэффициент К
Литая 15

0

I Жесткая 0

8-15

3
Подвижная 5-15

2-4

2

Особо жесткая

0

15—40

4

Малоподвижная 1—5

4-8

2.5

Для частот 100 Гц коэффициент К должен быть увеличен, притом при условии, если время формования сохраняется таким же, как принято для частоты 50 Гц, К увеличивается в 3—4 раза.

Используя приведенные выше сведения произведем выбор внброплощадки, либо проверку возможности формования на ней тех или иных изделий.

7 P

Соотношение γ / g = F / P позволяет рассчитать амплитуду при заданной частоте колебаний и заданном ускорении или возмущающей силе.

Например, при n = 50; γ / g = l; γ = g; а = γ / ω2 = 9.81 / 4n2π2 = 0,1 мм, то есть размах колебаний при возмущающей силе, равной силе тяжести, равен 0,2 мм.

При возмущающей силе равной 3g и п = 50 Гц 2а = 0,6 мм. При 2а = 0,4 мм и л = 100 Гц γ = 8g и возмущающая сила равна 8P и т. д.

Суммарная жесткость пружин виброблоков определяется по формуле S ≥ 3,5 Q0 (кН/м).

Мощность привода для виброплощадок можно определить по формуле, рекомендуемой ВНИИстройдормаш: N = (0,05 – 0,06) ММакс кВт, где ММакс – максимальный кинетический момент дебалансов, кг-см.

Продолжительность виброобработки бетонной смеси определяется по формуле

Где ЖСт – показатель жесткости смеси, с, определенный в лабораторных условиях; Ист и ИЦ – интенсивность вибрации соответственно лабораторной и цеховой виброплощадок; И – в общем случае равно 4а2N3, где а – амплитуда (полуразмах) колебаний, см; п – частота колебаний, Гц.

Чрезмерная виброобработка бетонной смеси (сверх оптимального времени) бесполезна и даже вредна, так как может привести к расслоению смеси.

Для улучшения качества бетона некоторые исследователи предлагают проводить повторное вибрирование бетонной смеси через 1,5—3 ч после ее укладки. Продолжительность повторного вибрирования должна быть не ниже 0,5 Жп, где Жп – жесткость смеси, с, во время повторного вибрирования. Уплотнение смеси спустя 2 ч после ее приготовления дает тот же положительный эффект, что и повторное вибрирование через это же время.

Повторное вибрирование вредно, если время выдерживания выше оптимального, если повторному вибрированию подвергаются смеси, удобоукладываемость которых превышает возможности виброформовочного оборудования, а также в том случае, если вибрация передается через арматуру. Выбор оптимального времени выдерживания бетонной смеси и времни до повторного вибрирования определяют из предпосылки, что жесткость смеси к моменту ее укладки или повторного вибрирования должна увеличиваться примерно в два раза по сравнению с исходной жесткостью.

Оптимальное время выдерживания бетонной смеси и время до повторного вибрирования могут быть определены исходя из показателей электропроводности смеси. К моменту формования или повторного вибрирования бетонная смесь должна иметь максимальную электропроводность.