11

Министерство образования российской федерации

РЯЗАНСКИЙ ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ)

МОСКОВСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ОТКРЫТОГО УНИВЕРСИТЕТА

Кафедра «Промышленное и гражданское строительство»

Методические указания по дисциплине

«Строительные машины»

Лабораторная работа № 8

«ИЗУЧЕНИЕ УСТРОЙСТВА И ПРИНЦИПА РАБОТЫ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ БЕТОНА»

Рязань 2009

ИЗУЧЕНИЕ УСТРОЙСТВА И ПРИНЦИПА РАБОТЫ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ БЕТОНА

Цель работы:

1. Изучить общие сведения о процессе уплотнения бетона и устройствах для уплотнения.

2. Изучить назначение, конструкцию и принцип действия глубинных вибраторов.

3. Изучить назначение, конструкцию и принцип действия поверхностных вибраторов.

4. Изучить назначение, конструкцию и принцип действия наружных вибраторов.

1. Общие сведения о процессе уплотнения бетона и устройствах для уплотнения.

При укладке бетонной смеси в блоки бетонирования или формы железобетонных изделий смесь разравнивают и уплотняют. В про­цессе уплотнения происходит сближение частиц бетонной смеси, в результате чего из ее толщи вытесняются пузырьки воздуха и избыточная влага. Уплотнение бетонной смеси требует приложения внешних сил, преодолевающих внутреннее сопротивление сдвигу в смеси, обусловленное трением между частицами, капиллярными и молекулярными силами сцепления. Такое внешнее воздействие на бетонную смесь может быть создано прессованием, трамбованием, укаткой, вакуумированием, центрифугированием, вибрированием или сочетанием этих способов воздействия.

В техническом строительстве уплотнение бетонной смеси производится вибрированием при помощи различного типа вибрато­ров. Вибратором называется механизм для создания механических колебаний, используемый самостоятельно или как узел машин работающих посредством вибрации. Вибрирование может производиться как переносными вибраторами, применяемыми для внутреннего (глубинного), поверхностного и наружного вибрирования (рис. 1), так и стационарными виброплощадками, получившими распространение на полигонах и заводах железобетонных изделий.

а) – поверхностное; б) – наружное; в) – глубинное

Рисунок 1. Принципиальные схемы действия вибраторов.

Основным преимуществом вибрирования является лучшее уплотнение бетонной смеси при меньшем водоцементном отношении. Уменьшение этого отноше­ния при неизменном расходе цемента увеличивает прочность бетона, а также повышает, его водонепроницаемость, морозостойкость, износоустойчивость и скорость затвердевания, что позволяет сократить сроки распалубливания. Уменьшение содержания воды в бетонной смеси при неизменном водоцементном отношении позволяет снизить расход цемента с сохранением той же прочности бетона, а также снижает усадку бетона и тепловыделение при его твердении, вследствие чего уменьшается опасность возникновения трещин. При вибрировании бетонная смесь приобретает повышенную подвижность, способствующую вытеснению воздуха и заполнению всех пустот между арматурой и опалубкой, что значительно улучшает сцепление бетона с арматурой, а в рабочих швах между свежим и затвердевшим бетоном.

Вибрирование осуществляется вибраторами, в большинстве случаев создающими гармонические круговые или направленные колебания при вращении одной или нескольких неуравновешенных масс (дебалансов), или путем направленного возвратно-поступательного движения массы.

Вращение неуравновешенной массе может сообщаться от различного рода двигателей: электрического (электромеханические вибрато­ры), пневматического (пневматические вибраторы), гидравлического (гидромеханические вибраторы), внутреннего сгорания (моторные вибраторы). Возвратно-поступательное движение массе сообщается электромагнитом (электромагнитные вибраторы). Одновальные дебалансные и планетарные вибраторы возбуждают круговые колебания; дебалансные вибраторы с четным количеством валов, маятниковые одновальные и электромагнитные вибраторы — направленные.

Электромеханические вибраторы работают по принципу враще­ния неуравновешенных масс и могут иметь круговые (ненаправлен­ные), либо направленные колебания. При вращении вала электро­механического вибратора с дебалансом возникает возмущающая сила Р, равная центробежной силе дебаланса. Энергия возникающих при этом колебаний передается через рабочую часть вибратора материалу.

Возмущающая сила Р за каждый оборот вала меняет периоди­чески свое направление на 360°. Направление колебаний такого виб­ратора изменяется соответственно направлению возмущающей силы, и центр тяжести вибратора при колебаниях будет перемещаться. Траектория его перемещения близка к окружности диаметром, рав­ным амплитуде колебаний (круговые колебания). Если вибратор имеет два горизонтальных вала с закрепленными на них дебалансами, причем валы вращаются с равной частотой в противоположные стороны, то возмущающая сила всегда направлена вертикально, поскольку горизонтальные составляющие центробежных сил взаимно уравновешиваются (направленные колебания).

Основой каждого вибратора являются их вибрационные механизмы, которые могут быть дебалансными и планетарными (бегунковыми). В первых возмущающая сила создается за счет вращения неуравновешенной массы (дебаланса) вокруг неподвижной оси.

В строительстве наибольшее распространение получили элек­трические и пневматические вибраторы с круговыми колебаниями. Первые имеют меньшую массу на единицу мощности благодаря более высокому КПД по сравнению с электромагнитным приводом. Пo сравнению с электрическими пневматические вибраторы приме­няются реже, так как они нуждаются в компрессорной установке и при работе издают шум. Электрические вибраторы в индексе моде­ли имеют буквенное обозначение ИВ, пневматические — ВП. Цифровая часть индекса означает номер модели, буквы после цифрового индекса — порядковую модернизацию вибратора. Каждый вибратор характеризуется вынуждающей силой, статическим моментом дебалансов, частотой и амплитудой колебаний.

Эффективность вибрирования бетонной смеси зависит от ампли­туды и частоты колебаний, влияющих на скорость перемещения ча­стиц смеси, а, следовательно, на величину сил внутреннего трения между ними. При уплотнении бетонной смеси применяют вибраторы с частотой колебаний 2800—20000 в минуту и амплитудой в преде­лах 0,3—0,8 мм. Частоту колебаний вибратора подбирают в зависимости от подвижности бетонной смеси и размера фракций её заполнителей. Для смеси с крупными фракциями рациональна более низкая частота колебаний с большой амплитудой, а для смелей с мелкими фракциями — более высокая частота с меньшей амплитудой.

У большинства вибраторов частота колебаний соответствует средним фракциям заполнителей. Продолжительность работы вибратора на одной позиции должна быть такой, чтобы обеспечим, достаточное уплотнение бетонной смеси; конец вибрирования определяют по внешним признакам уплотнения бетонной смеси — прекращение оседания смеси, появление цементного молока на ее поверхности и прекращение выделения воздушных пузырьков.

Повышение частоты колебаний выше 20000 в минуту считается нецелесообразным, так как при этом амплитуда становится столь малой, что вибратор уже не в состоянии привести в движение частицы бетонной смеси. В связи с этим большой интерес представляют глубинные вибраторы, создающие одновременно колебания двух частот: высокой частоты с малой амплитудой и низкой частоты с большой амплитудой. По данным ряда исследователей, это повышает эффективность вибрирования.

Строительные вибраторы различают по час­тоте колебаний их корпуса: низкочастотные (2800...3500 колебаний в минуту), средненастотные (3500...9000 мин ^-1), высокочастотные (10 000... 20 000 мии ^-1). Последние применяют преимущественно для уплотнения мелкозернистых смесей в тонкостенных конструкциях.