Коэффициент уплотнения бетонной смеси

Коэффициент уплотнения бетона при вибрировании

• Дата: 11-04-2018
• Просмотров: 191
• Комментариев:
• Рейтинг: 49

Усадка бетона представляет собой явление, в котором залитая масса изменяет свои размеры и конфигурацию в процессе схватывания.

Что представляет собой осаждение

Схватывание бетона в зависимости от его марки и наличия специальных добавок происходит в течение нескольких десятков минут или часов. Зачем же требуется определять возможную величину усадки бетона в ходе строительных работ?

Вернуться к оглавлению

• пластическая;
• молодого бетона;
• зрелого бетона.

Пластическая усадка бетона.

Вернуться к оглавлению

Коэффициент – это показатель, отражающий изменение объема относительно первоначального в процессе заливки.

Усадка молодого бетона.

Вернуться к оглавлению

Абсолютная величина усадки бетона.

Вернуться к оглавлению

Коэффициент изменения объема бетона.

Вернуться к оглавлению

Во избежание получения некачественного бетона и высокого коэффициента усадки требуется соблюдать несколько важных правил:

Изменение коэффициента поперечных деформаций бетона при испытании на внецентренное сжатие.

Вернуться к оглавлению

Уплотнение бетона

Соблюдение пропорций смеси, качественное смешение состава не гарантирует достижения заявленных характеристик. Для того, чтобы бетон соответствовал требованиям ГОСТ нужно его уплотнить. Делается эта процедура для того, чтобы удалить попавший в процессе производства воздух, правильно распределить раствор в опалубке, избавившись от излишка воды. В домашних условиях можно использовать простые способы уплотнения бетонной смеси с помощью подручных средствами и специальными приспособлениями, сделанными своими руками. Например, игольчатым валиком при небольшой глубине заливки, или с помощью ручного вибратора.

Однако в промышленных масштабах такая методика не подойдет. Есть более мощные и производительные приспособления и устройства, гарантирующие высококачественное уплотнение бетонной смеси вибраторами при больших объемах заливаемой смеси. Среди основных показателей процесса отмечают следующие характеристики:

• амплитуда вибрации — рабочий ход головки или площадки;
• частота вибрации — количество циклов за единицу времени;
• время обработки — указывается в документации к объекту или устройству.

Оборудование имеет рабочие частоты от 2 800 д 20 000 циклов в минуту, при амплитуде 0,1 до 3 мм. В проектно-сметной документации указываются режимы, при которых делается уплотнение бетона. Если же приходится делать эту операции в домашних условиях, то следует соблюдать следующие правила:

• смеси с крупными фракциями обрабатываются с низкой частотой, но значительной амплитудой;
• мелкозернистые растворы подвергают интенсивной высокочастотной вибрации с незначительной амплитудой;
• смеси, содержащие включение мелких и крупных частиц рекомендуется обрабатывать поличастотными механизмами.

Окончательные характеристики бетона зависят от выполнения всех рекомендаций к смеси и ее заливке. Чтобы получить минимальную деформацию, необходимо соблюдение следующих правил:

• цемент более высоких марок дает меньшую усадку;
• армирование существенно снижает риск деформации и появления трещин;
• точно соблюдать пропорции всех ингредиентов;
• соблюдать температурный режим при замесе и заливке;
• обязательно сделать уплотнение бетонной смеси вибраторами;
• обеспечить рекомендуемую влажность материала при застывании.

Особо ответственные конструкции, где нужна точность, делаются со специальных смесей, куда вносятся компенсирующие присадки. Режим зависит от состава и применяемых добавок. Делается уплотнение бетонной смеси вибраторами. Присадки придают необходимый уровень расширения раствора, который после затвердения не изменяет геометрии бетонного элемента. Для работы в мороз также есть добавки в рабочий раствор, однако использование их требует профессиональной подготовки и знаний. При температуре ниже 5 °С характеристики обычной бетонной смеси существенно меняются и работать в таких условиях не рекомендуется.

Способы уплотнения бетона вибрированием и оборудование для их реализации

Технологию уплотнения выбирают в соответствии с габаритами, густотой армирования и другими характеристиками строительных конструкций и изделий. Оборудование по типу энергии, обеспечивающей его работу, разделяют на следующие виды: ручное, электромеханическое, гидравлическое, пневматическое, работающее на бензиновых и дизельных двигателях.

Глубинное виброуплотнение бетона

Выполняется глубинными вибраторами. Это основная технология уплотнения бетонной смеси при послойной укладке. Высота каждого слоя – 10 см и более, оптимально – 30-50 см. Глубинное вибрирование востребовано для проработки крупногабаритных конструкций, фундаментов, балок.

Глубинный вибратор погружают в бетонную смесь. С помощью электрического, бензинового, дизельного двигателя создаются колебательные движения, которые передаются в материал через гибкий вал и наконечник. Производительность механизма во многом зависит от диаметра наконечника. Колебательные движения, которые генерирует глубинный вибратор, повышают пластичность материала, что способствует заполнению всех сложных зон. Воздух при этом поднимается к поверхности смеси.

Для уплотнения крупных бетонных массивов необходимы мощные механизмы, которые используют поодиночке или пакетом. Крупные модели перемещают с помощью подъемных кранов. Правильное применение глубинных вибраторов позволяет получать качество бетонных элементов аналогичное качеству ЖБИ, уплотняемых на вибростолах.

Типы приводов для глубинных вибраторов:

• Электродвигатель. Электромеханические устройства – компактные, отличаются невысоким уровнем шума при работе и отсутствием выхлопных газов. Для питания электровибраторов небольшой мощности используют бытовые электросети напряжением 220 В. Мощные устройства рассчитаны на подключение к трехфазным электросетям. Электровибраторы классической конструкции состоят из двигателя, к которому присоединяется гибкий вал и наконечник. В современных высокочастотных моделях двигатель встроен в наконечник (булаву).
• Бензиновый или дизельный двигатель. Вибраторы с ДВС – автономные, обычно мощные, крупногабаритные, способные функционировать длительное время без перерыва (особенно дизельные модели).
• Пневматические. Существенный плюс таких устройств – их абсолютная электрическая безопасность. Поэтому они могут использоваться в условиях, в которых применение электрических приборов не допускается. Другие преимущества пневмовибраторов – небольшая масса, сниженное ощущение вибраций (что важно для оператора при длительной непрерывной работе), простое техобслуживание и практически неограниченный эксплуатационный период.

Существует три вида уплотнения бетона:

• вибрирование;
• трамбование;
• штыкование.

Вибрирование при помощи электрического вибратора наиболее качественно уплотняет даже огромную массу и используется для пластинчатого вида бетона. Трамбование используют для тяжелого бетона с использованием машинных или ручных трамбовочных средств. В этом случае уплотнение производится постепенно и по слоям, при этом толщина обработанной массы не должна превышать 15 см.

Ручной метод штыкования использует в своей работе отрезок трубы или арматуры, весом от 2 до 4 кг. Закругленный конец железного прута опускается в бетонную массу и толчковыми движениями прокалывает бетон, каждые 10 см2. Штыкование проводится четко по спирали от краев опалубки к середине конструкции.

Методы уплотнения бетона

Среди основных способов уплотнения бетонных смесей можно выделить:

• ручные:
  • штыкование;
  • трамбовка.
• механические:
  • виброуплотнение;
  • центрифугирование;
  • вакуумирование;
  • прессование.

Вручную

Уплотнение бетона вручную в основном применяется при небольших объемах бетонных работ. Используемый инструмент для штыкования: лом, лопата, отрезок металлической арматуры и т.д. Рекомендуется проводить штыкование на всю толщину залитого бетона, что позволяет уплотнить щебень, удалить излишки воды, а также полностью вытеснить содержащийся воздух.

Ручная трамбовка производится послойно, при этом толщина слоя не должна превышать 0,15 м. Чаще всего используется при заливке тяжелых бетонов.

Механическим способом

При больших объемах бетонных работ невозможно добиться высокого качества уплотнения при низкой себестоимости без использования специализированного инструмента и приспособлений. Наиболее часто применяется виброуплотнение с помощью стационарных (на заводах ЖБИ) и переносных механизмов с частой 2500-20000 колебаний в минуту.

Переносные вибраторы бывают:

• глубинные — рабочая часть погружается в бетонную смесь;
• поверхностные – виброрейки, уплотняющие поверхностный слой;
• наружные – закрепляются снаружи опалубки.

Центрифугирование применяется при заливке бетона в формы. Смесь уплотняется за счет вращательного движения в результате которого выводится до 30% содержащейся в ней воды.

Вакуумирование – достаточно дорогой способ уплотнения. Его используют чаще всего при заливке тонких бетонных конструкций толщиной до 0,3 м, которые имеют большую развернутую поверхность: своды, купола.

Прессование несмотря на возможность получить бетонные изделия высокой прочности применяется крайне редко из-за высокой стоимости.

Рекомендации к процессу уплотнения бетона

Чтобы избежать нарушения однородности бетонной смеси и неравномерности ее уплотнения соблюдайте следующие предохранительные меры:

• При устройстве опалубки следите за плотностью соединения ее деталей. Не допускайте образования щелей (через них может происходить выдавливание бетона). Опалубка должна быть гладкой, чтобы не оставлять на теле бетона вмятины. На бетоне могут появиться раковины, пустоты.

Важно!
Все детали опалубки, включая клинья и распорки должны быть надежно закреплены, без возможности смещения.

• Виброуплотнение бетона в одном положении вибратора не должно продолжаться слишком долго, от этого так же нарушается однородность смеси, образовываются каверны.
• Инструкция к уплотнению рекомендует и в целом не затягивать весь процесс, так как это может привести к расслоению смеси. Это происходит из-за того, что более крупные фракции сбиваются книзу, а на поверхности скопится исключительно цементный раствор.

Вот такие «пустоты» возникают в бетонных поверхностях, которые не были уплотнены

Для чего применяется?

Уплотнение бетона считается самым ответственным этапом укладки цементных смесей. От того, насколько тщательно будет выполнено это действие, будут зависеть коэффициент бетона и основные характеристики изделия. В ходе процедуры специалисты обрабатывают бетонную поверхность вручную или при помощи механических устройств, удаляя полости. Это позволяет добиться однородности бетонного раствора, увеличить сцепление состава с другими элементами конструкции.

Подвижность (П)

Подвижность рассчитывается по осадке конуса. То есть, это способность бетона расплываться и заполнять форму, в которую она помещена. В этом случае материал может быть жестким (малоподвижным – П1), подвижным (П2), сильноподвижным (П3), литым (П4) или текучим (П5).

Её определяют опытным путем. Смесь заливается в конус высотой 30см. После снятия конуса измеряют величину осадка. Если форма сохранилась практически без изменений (осела на 1-5см) то такая смесь называется жёсткой.

Марки бетона по осадке конуса (по ГОСТу 7473-2010):

Применение:

• П1 — наиболее густой состав, который часто используется при изготовлении монолитных лестниц.
• П2 и П3 — применяют для стандартных построек.
• П4 — используется для работ с плотным армированием — высокий фундамент, колонны.
• П5 — заливаются исключительно в практически герметичные опалубки.

Факторы, влияющие на подвижность бетонной смеси:

• вид используемого цемента;
• количество воды;
• водо-цементное отношение (В/Ц);
• вид пластификаторов;
• тип, качество и размеры наполнителей.

Водоцементное соотношение (В/Ц) – это главный фактор в рецептуре такой смеси. Поэтому её категорически недопустимо разбавлять водой для придания ей повышенной подвижности: нарушитcя качество бетона. Его прочность может снизиться на несколько классов.

Коэффициент уплотнения

Очевидно, что после уплотнения бетонная смесь уменьшится в объеме, из нее будет удален весь воздух, поэтому заказывать готовый бетон или подготавливать его самостоятельно следует принимая во внимание коэффициент уплотнения бетонной смеси. Готовым смесям, производящимся на специальных заводах характерен строгий коэффициент уплотнения бетона по СНиПу (к=1,02), что означает уменьшение объема смеси в конструкции на 2% от залитой.

Коэффициент уплотнения асфальтобетона несколько выше и кроме того зависит от зернистости конкретной смеси и даже от объекта, подвергающегося асфальтированию:

• Тротуарная дорожка.
• Отмостка здания.
• Автотрасса.

Усредненный коэффициент уплотнения асфальтобетонной смеси принимают к расчету в количестве 5% (к=1,05). Исходя из этих цифр, рассчитывается потребность в бетонной или асфальтобетонной смеси для работы на объектах строительства.

Несоблюдение СНиПа – низкое качество продукта

Правильно уплотненный конструктив в последствии (после набора бетоном расчетной прочности) возможно одолеть исключительно специальным оборудованием:

• К примеру, может потребоваться резка железобетона алмазными кругами.
• Алмазное бурение отверстий в бетоне также применяется к наиболее плотным элементам.

Методы уплотнения

Для уплотнения бетонного раствора используются разные методы и устройства. На современном рынке можно найти вибраторы разных конструкций, с тем или иным способом воздействия. Самый простой вариант – это ручное штыкование, которое выполняют металлическим прутом или любым другим подходящим инструментом. Вариант простой, дешевый, но и наименее эффективный, поэтому подходит лишь для домашней эксплуатации и заливке неответственных конструкций и сооружений без серьезных нагрузок.

Механизмы для вибрирования бетона:

• Внутренние (они же глубинные) вибраторы – рабочая часть механизма находится в смеси, а колебания передаются через корпус.
• Наружные вибраторы – их крепят к опалубочной конструкции.
• Поверхностные механизмы устанавливают на поверхность раствора, а колебания идут через рабочую площадку.
• Виброплощадки – это стационарное формующее оборудование, которое обычно используют лишь в условиях завода при производстве ЖБИ.

По типу питающей энергии вибраторы могут быть электромагнитными, электромеханическими, пневматическими, гидравлическими, а также берущими питание от двигателя внутреннего сгорания. Если механизированный инструмент отсутствует или его применение считается нерентабельным, бетон уплотняют вручную.

Самый эффективный вариант укладки бетонного раствора с максимальным уплотнением – это послойная заливка смеси с вибрированием глубинного типа. Каждый последующий слой кладется толщиной максимум в 10 сантиметров (но лучше 3-5 сантиметров), подвижность смеси составляет 6-8 сантиметров. Чтобы обеспечить однородную структуру, бетон в таких случаях подают четко, с определенными интервалами, оптимальными для выполнения вибрирования.

Ручное уплотнение

Если работы выполняются своими руками в домашних условиях и привлечение техники неоправданно, уплотнить бетонный раствор можно вручную. Такой вариант подходит для проработки небольших массивов смеси. Пластичные бетоны уплотняют методом штыкования: длинный штырь или кусок арматуры (в крайнем случае трубу) погружают в раствор, выполняя толчковые движения с небольшой амплитудой, а когда доходят до дна, начинают качать штырь из одной стороны в другую. Далее инструмент аккуратно и медленно вынимают, совершая горизонтальные и вертикальные колебательные движения.

Любую смесь нужно штыковать обязательно до самого дна. Если работа осуществляется с жесткими бетонами, то желательно сделать трамбовку из куска бруса или бревна весом в 15-30 килограммов. Чтобы работы было проводить удобнее, к инструменту прибивают ручку, а нижний конец трамбовки обивают куском металла (с целью защиты древесины от впитывания влаги и крошения).

Для качественной вибрации небольших бетонных деталей используют более легкие трамбовки, которые напоминают швабру по форме со смонтированной внизу площадкой из металла или деревянного бруска.

Глубинные вибраторы: характеристики и область применения

Данный тип вибраторов актуален для работы с армированными и неармированными массивами сооружений – их используют в процессе создания фундаментов, заливки полов, балок. Электромеханический глубинный вибратор работает по такому принципу: он передает колебания наконечника большой частоты до раствора через гибкий вал с помощью электродвигателя.

Другое название наконечника – булава. Она погружается в бетонную смесь, провоцирует высокочастотные волны, понижающие трение частиц материала, повышающие его пластичность. Вязкость смеси понижается, бетон свободно растекается в свободном объеме, таким образом заполняя наиболее труднодоступные места. Воздушные пузыри в процессе выдавливаются и выходят на поверхность.

Уплотнение крупных массивов требует применения мощных вибраторов, перемещающихся при помощи кранов. Такие вибраторы могут объединяться в пакеты при необходимости. На строительных объектах без доступа к электроэнергии используют вибраторы, работающие на базе приводов с двигателями внутреннего сгорания.

Поверхностные вибраторы: особенности конструкции

Вибраторы поверхностного типа применяют для обработки бетона, армированного одиночной арматурой либо неармированного – обычно это полы, перекрытия, своды, покрытия аэродромов и автомобильных трасс толщиной не больше 25 сантиметров. При бетонировании конструкций с двойной арматурой толщина не должна быть более 12 сантиметров.

Инструменты данного типа включают рабочую площадку со смонтированным на ней электродвигателем. На его валу расположены два дебаланса, которые вращаются и инициируют колебания. Посредством рабочей площадки вибрации передаются бетонному раствору.

Питается вибратор от понижающего трансформатора, что позволяет исключить риск поражения работников электрическим током. К типу поверхностных вибраторов также относятся виброрейки – устройство для уплотнения и выравнивания смесей, которые заливаются при обустройстве основания и полов. Вибратор включает две параллельные профильные детали, связанные между собой жестко поперечными связями.

Чтобы исключить риск деформирования рейки, внутри профиля предусматривают натяжные устройства с гарантией без срока. Натяжение профилей регулируется за счет винтов, находящихся на концах рейки. Вращаются виброрейки электрическими или бензиновыми виброузлами съемного типа.

Наружные вибраторы: разновидности и их характеристики

Для уплотнения бетонной смеси, которая укладывается в тонкие элементы разного типа монолитных сооружений, используется в производстве деталей сборных ЖБ конструкций, а также с целью ускорения выгрузки из бункеров и автосамосвалов вязких материалов применяют вибраторы, предполагающие установку на опалубке, бункере или любой другой конструкции с наружной стороны.

Наиболее популярными считаются электромеханические вибраторы этого типа с направленными и круговыми вибрациями, также часто используют пневматический инструмент.

Основные виды наружных вибраторов:

• Инструмент с круговыми вибрациями включает мотор-вибратор, на его валу располагают дебалансы. Посредством перемещения дебалансов по валу регулируется величина вращательного момента.
• Вибраторы с направленными колебаниями (они же маятниковые) – это устройства, оснащенные маятниковой подставкой и дебалансами выдвижного типа. С вибратором объединяются ось качания и опорная плита. Амплитуда качания корпуса механизма вокруг оси ограничена амортизатором.
• Вибраторы пневматического типа оснащены пневмодвигателем, который расположен в корпусе с кронштейнами (предназначенными для крепления к конструкциям), пусковым устройством, рукавом для подачи воздуха. Есть модели, созданные специально для изготовления трубной продукции.

Благодаря своей энергобезопасности пневматические вибраторы могут применяться даже во взрывоопасных условиях и там, где другие типы инструментов могут представлять опасность.

О чем стоит помнить, планируя уплотнение бетонной смеси?

Чтобы любое осуществляемое воздействие имело положительные результаты, и весь объем материала демонстрировал необходимые показатели, нужно следовать некоторым советам, опробованными на практике специалистами строительного производства.

• Укладка и уплотнение бетонной смеси требуют повышенного внимания в отношении фиксации опалубки. Необходимо проанализировать наличие щелей и трещин, сквозь которые может просачиваться смесь. Гладкость опалубки позволяет избежать наличия вмятин и неровностей на готовом объекте.
• Следите за плотной фиксацией всех комплектующих опалубки во избежание смещения досок, а значит, деформации объекта.
• Если осуществляется глубинное уплотнение бетонной смеси посредством специализированного вибрирующего инструмента, виброрейки нужно менять для придания смеси однородности и во избежание появление полостей.
• Не стоит делать мероприятие долгосрочным, так как длительное воздействие может привести к расслоению материала скопления ингредиентов на разных уровнях общей массы.

Для производства железобетонных конструкций используют не только оборудование для уплотнения бетонной смеси, но и дополнительные составы, способные повлиять на пластичность раствора. В таких случаях велика вероятность расслоения, поэтому в смесь добавляют цемент, который стабилизирует общие показатели и делает раствор более однородным.

Все вышеперечисленные виды уплотнения бетонной смеси позволяют увеличить устойчивость и долговечность создаваемого объекта, что немаловажно при строительстве жилых и промышленных зданий. Своевременно предпринятые меры помогают повысить надежность и безопасность конструкции, а также снизить затраты на возможную реставрацию впоследствии.