Способы уплотнения бетона

Способы уплотнения бетона.
Производство бетона высокого качества требует правильной разработки технологии бетонирования и четкого её соблюдения. В состав бетонной смеси должны входить чистые и качественные материалы. Чтобы полноценно использовать их свойства, после бетонирования формы для производства ЖБИ смесь необходимо уплотнить. Целью уплотнения является более плотная укладка щебня,  удаление воздушных пузырьков и избыточной воды. Уплотненная смесь лучше заполняет опалубку и образует более прочную связь с армирующей конструкцией. У обработанного бетона более высокие эксплуатационные характеристики, чем у обычного, и это положительно сказывается на сроке службы готовых ЖБИ.
Уплотнение бетона на производстве ЖБИ может быть выполнено следующими способами:
• Штыкованием;
• Трамбованием;
• Вакумированием;
• Вибрированием.
Первые три способа уплотнения бетона применяются значительно реже, чем последний.
Штыкование
Этот способ уплотнения бетона наиболее прост и не требует особых инструментов. Штыкование выполняют при помощи длинного и тонкого штыря, реже трубы. Хорошо подходит отрезок арматуры, найти который на производстве не составляет проблем. Инструмент медленно погружается в бетон, раскачиваясь из стороны в сторону, и вытаскивается аналогичным способом. Рекомендуется пробивать штыком смесь на всю толщину. При извлечении инструмента воздух и вода поднимаются наверх.
В основном штыкование используется для уплотнения небольших объемов смеси, поскольку процесс достаточно трудоемок и отличается низкой производительностью. Крупные объемы смеси обрабатывают данным способ только при уплотнении тонкостенных конструкций. Наиболее эффективно штыкование при уплотнении смесей с высокой подвижностью.
Трамбование
Инструментом для трамбования служат ручные или пневматические трамбовки. Ручные трамбовки имеют вид бревна или стальной плиты с рукоятками. Трамбовка поднимается за рукоятки и с силой опускается на бетонную поверхность. Пневматические трамбовки более технологичны. Они выполняют много ударов за минуту.
Трамбование применяется только при обработке жестких смесей, которыми заливаются малоармированные конструкции. Ручное трамбование, как и штыкование, очень трудоемкая операция.
Вакуумирование
Уплотнение бетона при помощи вакуума предполагает удаление из смеси избыточной воды и пузырьков воздуха. Установка уменьшает давление до 0,07...0,08 МПа. В результате воздействия частицы бетона сближаются, снижается его пористость и улучшается качество в целом. Прочность возрастает на 15-20%.
Вакуумированию подвергают тонкие слои бетона, имеющие значительную поверхность. Этим способом можно обрабатывать весьма сложные поверхности, в том числе своды и купола. Уплотнить бетон при помощи вакуумирования можно на глубину до 30 см.
Оборудование для уплотнения бетона, которым выполняется вакуумирование, состоит из: насоса, ресивера, шлангов и щитов разной формы. Различается устройства для обработки горизонтальных и вертикальных поверхностей. Непосредственно с бетоном контактирует вакуум-щит, который имеет квадратную или близкую к ней прямоугольную форму со стороной около 1 м.
Основным недостатком вакуумирования является низкая скорость процесса. Для качественной обработки устройству требуется 1-2 минут на 10 мм толщины. Также наблюдается неравномерность уплотнения – после 120-150 мм толщины бетона эффективность обработки быстро понижается. У массивных железобетонных конструкций при помощи вакуумирования можно уплотнить только поверхностный слой.
Вибрирование
Уплотнение бетона при помощи вибрации является самым распространенным. Он позволяет просто получить качественный результат и не обладает серьезными недостатками.
При вибрации бетонной смеси слои материала преодолевают внутренне трение, в результате чего текучесть резко повышается. Смесь лучше заполняет опалубку. Особенно эффективно виброуплотнение при густом армировании. Вибрирующие частицы пытаются занять устойчивое положение, благодаря чему плотность материала возрастает. Этот процесс приводит к повышению давления, которое, в свою очередь, способствует вытеснению воздуха и лишней воды. Таким образом, получается плотный бетон с минимальным количеством воздушных пор.
У процесса вибрирования можно выделить две характеристики – частота и амплитуда. Мощность установки является второстепенным параметром и оказывает влияние только на производительность. Частота и амплитуда взаимосвязаны, при понижении одной характеристики возрастает другая. К низкочастотным вибраторам относятся механизмы, совершающие до 3500 колебаний в минуту, среднечастотным – от 3500 до 9000, остальные являются высокочастотными. Вибраторы с низкой частотой используются в уплотнении бетонных смесей с крупным уплотнителем, высокочастотные устройства – наоборот.
Вибраторы можно разделить на глубинные, поверхностные и площадочные.
У глубинных рабочий орган погружается в раствор и воздействует на него изнутри. Устройства с жестким валом называют вибробулавы. Длина такого вала весьма ограничена. Гибкие валы могут иметь длину до 6 м. При помощи глубинного вибратора мощностью в несколько кВт можно быстро обработать большой объем бетона на всю глубину.
Поверхностные вибраторы устанавливаются на залитый слой бетона. Они передают колебания при помощи рабочей площадки или вибробруса. К устройствам такого типа относятся виброрейки, длина которых может доходить до 8 м. Виброрейки применяются при уплотнении огромных площадей уложенного бетона. В основном они имеют бензиновый двигатель, что позволяет использовать их вдали от источников энергии. Максимальная глубина слоя бетона 30 см.
Площадочные вибраторы промышленного назначения крепят при помощи болтового соединения на специальные площадки, которые имеют особую жесткость и приварены непосредственно к металлоформам ЖБИ, виброрамы которых через резиновые опоры или пружины соединены с несущим поддоном и формовочными элементами. Источником колебаний являются эксцентрики при помощи регулировки их положения можно изменять амплитуду колебаний и настроить вибратор для любого объема бетона. Применение площадочных вибраторов – самый распространенный способ проведения процесса виброуплотнения при производстве ЖБИ разными технологиями.
Продолжительность обработки бетона вибрацией в одном месте зависит от мощности установки и характеристик смеси, особенно подвижности. Чем меньше этот показатель, тем длительнее требуется воздействие. Если бетон обработать недостаточно, то он останется рыхлым и с низкими прочностными показателями. Слишком длительное вибрирование также ухудшает качество бетона – смесь расслаивается. Слишком сильное вибрирование приводит к закипанию смеси и противоположному эффекту – вовлечению воздуха в тело бетона.