Виброуплотнение бетонной смеси

При воздействии вибрации к бетонной смеси частые гармонические колебания, создаваемые вибромеханизмом (вибратором), передаются смеси в виде импульсов, под воздействием которых частицы ее начинают совершать непрерывные колебательные движения около некоторого своего среднего положения. При этом силы внутреннего трения и сцепления между частицами резко уменьшаются, и жесткая малоподвижная бетонная смесь становится весьма подвижной, текучей. Это способствует быстрому заполнению формы бетонной смесью. Подчиняясь законам гидростатики, разжиженная смесь при вибрировании оказывает гидростатическое давление на стенки формы соответственно своему удельному весу, что обеспечивает тщательность заполнения формы даже при наиболее сложных ее очертаниях. Принцип вибрирования используется также для облегчения выгрузки из бункеров цемента, сыпучих материалов и полусухой жесткой бетонной смеси, для транспортирования их по лоткам с малым уклоном, а также для уменьшения трения и сцепления между бетоном и стенками форм или вкладышами при их удалении немедленно по окончании формования. Вибрирование является не только средством ускорения и механизации укладки бетонной смеси в строительную опалубку, но главным образом средством уплотнения бетона в процессе формования изделий. В результате значительного уменьшения сил внутреннего трения и сцепления бетонная смесь, находясь под воздействием одних лишь сил тяжести, самоуплотняется. Частицы крупного заполнителя, взаимно скользя, укладываются весьма компактно, а пустоты между ними заполняются раствором; содержащиеся же в смеси пузырьки воздуха при этом вытесняются наружу. Эффективность вибрирования как способа уплотнения бетона особо заметна при применении малоподвижных и жестких смесей. Для пластичных подвижных смесей кратковременное вибрирование используется как способ механизации укладки в формы, а не ее уплотнения - при незначительном удлинении срока вибрирования появляется опасность расслоения таких смесей.

 

Ранее уже отмечалось, что жесткие бетонные смеси обладают определенной структурной вязкостью, оцениваемой величиной предельного напряжения сдвига, которую необходимо сообщить частицам, чтобы одни частицы смеси начали перемещаться относительно других. Величина этого предельного напряжения сдвига зависит не только от величины импульсов, но и от скорости, с которой к бетонной смеси прикладываются сдвигающие усилия. С увеличением скорости сдвига вязкость смеси уменьшается. Влиянием скорости прикладываемых сдвигающих усилий или скорости колебаний частиц, создаваемых при вибрировании с помощью специального строительного оборудования, и объясняется переход бетонной смеси из упруго-пластичного или вязкого состояния в состояние временной текучести. Для сохранения состояния текучести требуется поддерживать определенную скорость этих колебаний. По прекращении вибрирования бетонная смесь теряет временно приобретенную подвижность, становится малоподвижной и, будучи уплотненной, приобретает еще большую структурную прочность, чем до вибрирования. Это свойство коллоидных систем, в том числе и бетонной смеси, принято называть тиксотропией, а системы — тиксотропными. Явлением тиксотропии объясняется технико-экономический эффект вибрирования, при котором значительно сокращается расход механической энергии, затрачиваемой обычно при других способах уплотнения на перемещение частиц и уплотнение жесткой бетонной смеси.

 

Для каждого вещества, обладающего свойствами тиксотропии, существует свое предельное значение скорости сдвига или скорости колебаний, при котором оно переходит в состояние временной текучести. При режиме колебаний, не обеспечивающем полного проявления тиксотропных свойств данной бетонной смеси, не может быть должного самоуплотнения смеси. Скорость колебания должна быть больше для смесей на щебне, нежели на гравии, больше для смесей на шероховатом шлаковом щебне, нежели на более гладком щебне плотных пород. Предельная скорость колебаний для жестких бетонных смесей выше, нежели для пластичных и подвижных; более вязкая смесь на пуццолановом портландцементе нуждается и в большей скорости колебаний. Влияние вида заполнителей и степени подвижности смеси на рекомендуемые предельные скорости колебаний при вибрировании смеси определяется по соответствующим таблицам.