Студопедия

Главная страница Случайная страница

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Методы уплотнения бетонных смесей.




Прессование. При прессовании происходит принудительное перемешивание и взаимное сближение твердых частичек бетонной смеси, характеризуемое большим или меньшим объемным сжатием системы. Наилучший эффект достигается при прессовании очень жестких, почти не связанных смесей с малым водосодержанием.

Каждой бетонной смеси присуще свое оптимальное прессующее давление. Это давление расходуется на преодоление сил трения и сцепления частичек между собой, преодоление сил трения материала о стенки форм, а также на давление защемленного воздуха. При формовании давление передается не сразу на всю толщину, а постепенно, по мере уплотнения верхних слоев. С увеличением прессующего давления возрастают силы сопротивления деформированию системы, поэтому прессование жестких смесей лучше проводить послойно.

Большим препятствием сближения частиц бетонной смеси является наличие практически несжимаемой воды в межзерновом пространстве, которую необходимо удалять, кроме того, препятствием деформирования смеси является заклинивание крупного и прочного заполнителя. В результате создается равновесие внешних и внутренних сил. При этом частицы смеси занимают весьма устойчивое положение, хотя и не размещены наиболее плотно и компактно в формуемом объеме бетона. В результате уплотнение не завершено. Таким образом, метод прессования наиболее эффективен при уплотнении жестких мелко-зернистых смесей и для изделий небольшой толщины. При изготовлении более толстых изделий необходимо применять послойное формование.

Прессующее давление зависит от жесткости и состава смеси, объема и размеров уплотняемого участка и изменяется от 0,2 до 15 МПа. Высокое давление можно создать при формовании небольших по площади изделий либо при концентрированной передаче силового воздействия на небольшом участке уплотняемого слоя. Например, при помощи катков, перемещающихся по уложенной в форму бетонной смеси, либо протяжкой формы с бетонной смесью под стационарно установленными валками (силовой прокат). Такой способ прессования наиболее эффективен и относительно легко технически осуществим. Однако прессование в чистом виде, без сочетания с вибрированием, нельзя считать эффективным.

Трамбование можно рассматривать как мгновенно прикладываемое прессующее давление. В процессе трамбования бетонной смеси многократно повторяющимися ударами трамбовки частицам сообщается кинетическая энергия, под действием которой зерна и куски крупного заполнителя перемещаются в направлении действия сил, внедряются в основную массу бетонной смеси и наиболее плотно укладываются в ней. При ударах трамбовки отдельные частицы заполнителя внедряются в нижерасположенные слои бетонной смеси и уплотняют ее. Трамбование, в отличие от прессования, можно применять для уплотнения бетонной смеси в изделиях значительной толщины при ее послойной укладке.



Уплотнение бетонной смеси центрофугированием. При центробежном формовании трубчатых изделий распределение и уплотнение бетонной смеси в форме при ее быстром вращении происходят под действием центробежных сил N, величина которых пропорциональна массе частиц т:
N = г со2 т,
где r-радиус вращения, со -угловая скорость, m – масса частицы.

На практике для трубчатых конструкций среднего диаметра начальное число оборотов формы принимают в пределах 60- 150 об/мин, при этом чем больше диаметр, тем меньше число оборотов. На стадии уплотнения число оборотов формы увеличивают до 400-900 об/мин и более. При этом давление на бетонную смесь, развиваемое в центрифугах, постепенно увеличивается с 0,0175 до 0,065 МПа, в жироскопических центрифугах оно доходит до 0,145 МПа.

При центробежном уплотнении бетонной смеси имеется тенденция к ее расслоению. Объясняется это тем, что масса зерен заполнителя, пропорциональная их объему, больше массы воды, а также массы малых частиц цемента и минеральных добавок. Поэтому величина центробежных сил, действующих на более крупные частицы, больше величины этих сил, действующих на более мелкие. В результате крупный заполнитель прижимается к стенке формы, а вода с наиболее дисперсными частицами твердой фазы отжимается и скапливается в виде шлама на внутренней поверхности формуемого изделия. Количество отжимаемой воды, в зависимости от режима центрифугирования, состава и характеристик смеси, может доходить до 25-30% от количества воды затворения. Это, несомненно, повышает плотность бетона в наружных слоях изделия.



Однако в целом структура бетона по сечению элемента оказывается неравномерной – наряду с очень плотной структурой наружных слоев имеется довольно пористая во внутренних. Для устранения этого и уменьшения расслоения смеси обычно ограничивают наибольшую крупность заполнителя 15-20 мм, подбирают достаточно вязкие и пластичные смеси, а при необходимости получения в трубчатых изделиях особо плотного и водонепроницаемого бетона формование изделия производят в несколько слоев (от 2 до 4) с удалением шлама с внутренней поверхности после каждого этапа формования.

Центробежное формование труб и трубчатых конструкций осуществляют в станках-центрифугах, в которых цилиндрическая форма с бетонной смесью вращается с заданной скоростью. В зависимости от способа крепления форм и приведения их во вращение различают три типа центрифуг:осевые, в которых форма прочно зажимается с торцов между двух бабок планшайбами, центрально насаженными на вращающиеся шпиндели;
свободно-роликовые, в которых форма свободно укладывается своими бандажами на вращающиеся катки (ролики) и приводится во вращение за счет сил трения от приводных катков; ременные жироскопического типа, в которых форма свободно подвешивается на ремнях и приводится во вращение благодаря силам трения между текстропными ремнями и ребордами формы.

Рис. 5.5.2. Схема центрифуг: а- однорядовая роликовая центрифуга, 1- приводной ролик, 2 – поддерживающие ролики, 3 – форма, 4 – предохранительная скоба; б – осевая центрифуга, 1 – бабка с разгонным двигателем, 2 – бабка с редуктором, 3 – двигатель, 4 – торцевые планшайбы, зажимающие форму, 5 – форма; в – ременная жиро-скопическая) центрифуга, 1 – ограждение привода, 2 – ведущий вал, 3 – ведомый вал, 4 – ремни, 5 – поддерживающие ролики, б – форма, 7 – защитный кожух

Осевые и роликовые центрифуги могут быть одно- и многогнездовыми, позволяющими одновременно формовать одно или несколько изделий.

Для центробежного формования применяют неразъемные и разъемные формы. Последние состоят из двух продольно стыкуемых половинпо-луформ, стягиваемых при сборке стяжными болтами.

Процесс формования изделий на центрифугах слагается из ряда операций. На постах вне центрифуги осуществляют операции по подготовке и сборке форм, установке и раскреплению арматурных каркасов, а при изготовлении напорных труб и других изделий с напряженной арматурой – и натяжению продольной арматуры на упоры в торцевых кольцах форм. Далее производят укладку бетонной смеси в форму на центрифугах с помощью ложковых, шнековых и других питателей, позволяющих подавать смесь во вращающуюся форму для более равномерного ее распределения. Если же это невозможно, форма закрыта с торцов (при осевых центрифугах) или имеет значительную длину и малый диаметр, то смесь укладывают с помощью бункерных питателей в раскрытую нижнюю полуформу. Затем форму собирают и устанавливают на центрифугу и на небольших оборотах распределяют смесь по стенкам формы.

После распределения смеси увеличивают скорость вращения центрифуги до уплотнения бетона в строгом соответствии с принятым режимом центрифугирования. Когда изделие отформовано, обороты центрифуги плавно снижают до полной остановки. Если это необходимо, сливают из изделия отжатую воду, приподнимая один конец формы, и затем ее снимают с центрифуги и направляют в камеры тепловой обработки.

Торкретирование – один из способов формования бетонной смеси, осуществляемый путем последовательного нанесения на поверхность формуемого изделия тонких слоев цементно-песчаного раствора или мелкозернистой смеси под давлением сжатого воздуха. Торкретирование предусматривает подачу к месту формования сухой бетонной смеси в отличие от пневмобетонирования, при котором используется готовая смесь. При торкретировании совмещаются несколько операций: транспортирование, перемешивание, укладка и уплотнение. Раствор наносят установкой, состоящей из так называемой цемент-пушки 2, компрессора 5, бака для воды 6, воздухоочистителя 4 и шлангов: для сжатого воздуха 5, для воды 7 и для материала 8 (рис. 5.5.3).

Рис. 5.5.3. Схема нанесения бетонной смеси торкретированием

Цемент-пушка загружается сухой смесью цемента с песком (с наибольшей крупностью зерен до 8 мм) и под давлением по шлангу 8 подается к наконечнику-соплу. Из бака с водой по шлангу 7 под несколько большим давлением в тот же наконечник поступает вода, которая смачивает сухие компоненты. Затем через сопло раствор с большой скоростью (около 100 м/с) выбрасывается на торкретируемую поверхность. При ударе большая часть частиц раствора внедряется в массу уложенного бетона и уплотняет его, а около 25-35 % отскакивает. Торкретирование поверхности производят слоями толщиной около 20 мм. Торкретбетон сразу после нанесения имеет высокую пластическую прочность, которая позволяет безопалубочным способом формовать любые поверхности (вертикальные и горизонтальные). Получаемый торкретбетон имеет высокую плотность, прочность и водонепроницаемость. Торкретирование применяют при бетонировании тонкостенных армоцементных конструкций, для нанесения защитного слоя при изготовлении предварительно напряженных напорных железобетонных труб, исправлении дефектов бетонирования, получении фактурного слоя и т.п.

Виброштампование отличается тем, что вибрационное воздействие и статическое давление создаются одним рабочим органом-виброштампом, опускаемым сверху на открытую поверхность бетонной смеси, уложенной в форму.

Вибрирующий штамп, установленный на поверхности уложенной в форму ровным слоем жесткой бетонной смеси, разжижает ее и под действием собственного веса вытесняет в пространство, ограниченное боковыми поверхностями самого виброштампа, бортами формы и прижимной рамой (рис. 5.5.4).

Рис. 5.5.4. Схема виброштампования бетонной смеси: 1 – форма; 2 – бетонная смесь; 3 – виброштамп; 4 – прижимная рама

Виброштамп выполняет сразу две функции перераспределяет бетонную смесь внутри формы, придавая нужные очертания изделиям, и уплотняет ее.

В зависимости от формы рабочей поверхности виброштампа, которая может быть плоской, рельефной и с пустотообразователями, получаются изделия с верхней поверхностью заданного профиля – ребристые, кессонные и т.п. Виброштампование изделий сложного профиля, эффективно используя свойства жестких бетонных смесей, позволяет заменить парк форм сложной конфигурации плоскими поддонами с простейшей бортовой оснасткой.

Вибропрокат представляет собой скользящее виброштампование бетонной смеси, которое сочетается с прессующим давлением валков, плит, вкладышей.
На заводах сборного железобетона распространены следующие разновидности вибропроката (рис. 5.5.5). Для изготовления железобетонных изделий способом непрерывного вибропроката применяют мелкозернистые бетонные смеси жесткостью не менее 40-45 с.

Рис. 5.5.5. Схемы вибропроката: а – схема уплотнения бетонной смеси на прокатном стане, б – силовой вибропрокат, в – вибробрус, г – скользящий вибросердечник, д – вибронасадка, е – пустотообра-зующий бетонирующий агрегат

Стан силового вибропроката позволяет формовать изделия длиной до 6,5 м, шириной 1,5-2,0 м и толщиной 0,2 м.

Вибровакуумирование бетонной смеси при формовании изделий позволяет удалить из нее до 10-20% воды от общего количества, взятого при затворении. При этом под действием атмосферного давления вакуумные устройства (вакуум-щиты, вакуум-вкладыши), укладываемые на поверхность изделий или вводимые внутрь, оказывают прессующие усилия на бетонную смесь, в результате которые она уплотняется. Интенсивность уплотнения бетонной смеси увеличивается, если в процессе вакуумирования или после проводят кратковременное вибрирование.

На рис. 5.5.6 приведена схема установки для вибровакуумирования бетона. Она состоит из вакуум-насоса, ресивера для выравнивания разряжения в системе, сборника для воды и шлама, трубопровода, гибких вакуум-шлангов, вакуум-устройства (вакуум-щита) для отсасывания из бетона воды и воздуха и виброплощадки. Вакуум-устройство представляет собой герметизированную коробку (вакуум-полость), перекрытую со стороны поверхности, укладываемой на бетонную смесь, проволочной сеткой, на которую натянута фильтровальная ткань, препятствующая засасыванию частиц цемента и песка в вакуум-полость.

Вакуумирование осуществляют при разряжении 75-85% от полного вакуума. Продолжительность вакуумирования в зависимости от толщины обрабатываемого изделия принимают 5-15 мин. Эффективность вакуумирования уменьшается по мере удаления от вакуум-устройства (глубина вакуу-мирования 12-15 см). Поэтому Вакуумирование применяют при формовании тонкостенных изделий и для поверхностного уплотнения бетона в монолитных конструкциях. Вакуумирование повышает конечную прочность бетона на 20-25%.

Эффективность вибровакуумирования зависит от степени разрежения, продолжительности вибровакуумирования и начального содержания воды в смеси. При небольшом содержании воды (малоподвижные и жесткие смеси) вакуумирование не обеспечивает уплотнения их, поэтому применимо лишь для обработки пластичных смесей.

Рис.5.5.6. Схема установки для вибровакуумирования бетона: а. – общая схема; б – схема устройства вакуум полости; 1 – формируемое изделие; 2 – виброплащадка; 3 – вакуум щит; 4 – сборный коллектор; 5 – всасывающие шланги; 6 – водосборник; 7 – всасывающая труба; 8 – вакуум насос; 9 – крышка вакуум камеры; 10 - вакуум-полость: 11-крупная проволочная сетка; 12-тонкая сетка; 13 -фильтровальная ткань; 14 – штуцер для присоединения к вакуум - сети

Формование изделий на виброплощадках. Виброплощадки являются универсальным формовочным оборудованием для формования широкой номенклатуры изделий в переносных и передвижных формах грузоподъемностью 4-40 т. Уплотнение бетонной смеси достигается различными вибрационными устройствами, создающими колебания: гармонически круговые, вертикально и горизонтально направленные, пространственные (многокомпонентные) и негармонические ударно-вибрационные.

Виброплощадки и ударновибрационные площадки применяют в конвейерных и поточно-агрегатных линиях, виброустановки и ударные площадки только на поточно-агрегатных линиях.

Виброплощадки передают колебательные движения от рамы с вибровозбудителем к закрепленной на нем форме с бетонной смесью. Рама бывает сплошная и секционная. Рамы имеют упругие опоры и устройства для крепления форм. Вибровозбудители используют одно- или двухвальные.

Различают следующие виды виброплощадок: – ударно-кулачковые, которые имеют верхнюю подвижную раму, на которой крепится форма и нижнюю неподвижную раму, закрепленную на фундаменте и обеспечивающую передачу ударного импульса падающей верхней раме в момент контакта с ней (рис. 5.6.1). Подъем верхней рамы обеспечивается кулачковым механизмом. Частота ударов и высота падения определяются угловой скоростью вращения кулачковых валов и профилем кулачков. На ударных площадках можно формовать изделия высотой до 1 м с высоким качеством. При формовании на виброплощадках бетонная смесь получает вертикально или горизонтально направленные импульсы.

Рис. 5.6.1. Схема ударной (кулачковой) площадки: а – общая схема, б – кинематическая схема: 1 – форма, 2, 3 – продольные и поперечные элементы рамы, 4 – направляющие, 5 – ролики рамы, 6,7 – ударные балки, 8 – кулачки, 9 – поперечные валы, 10 – клиноременная передача, 11 – электродвигатель, 12 – продольный вал

Ударные виброплощадки требуют небольшого расхода энергии, а за счет лучших условий формования достигается экономия до 20 % цемента.

- ударно-вибрационные площадки (рис. 5.6.2) имеют две колеблющиеся рамы: одна рабочая (с формой), вторая – уравновешивающая, опирающаяся через упругие опоры на фундамент.

Рис. 5.6.2. Схема ударно-вибрационной (резонансной) площадки: 1 – ударная площадка (рама); 2 – уравновешивающая рама; 3 – упоры; 4 – кривошип-но-шатунный привод; 5 – упругий шатун; б – буфера; 7 – упругие элементы

Между рамами находятся упругие элементы и буфера, соударяющиеся при встречном движении рам. Колебания возбуждаются кривошипно-ша-тунным приводом с упругим шатуном. В этих площадках используется асимметричный режим колебаний.

Ударно-вибрационные площадки работают в резонансном режиме. Их уравновешивающая рама связана с линейными упругими элементами и установлена на резиновые опоры. Рамы соударяются через размещенные между ними буфера. Крепление форм электромагнитное. На них можно формовать изделия соответственно размером в плане: 3X6 и 1,5X6 м при частоте колебаний 9-11 и 8-10 Гц и амплитуде 6-10 мм.

- в настоящее время используют виброплощадки, которые состоят из унифицированных двухвальных виброблоков с приводом от электродвигателей и электромагнитов для крепления форм (рис. 5.6.3). На них можно формовать изделия размером в плане 3X6, 3X12 и 3X18 м при частоте колебаний 47,5 Гц и амплитуде 0,4-0,6 мм.

Рис. 5.6.3. Схема унифицированной двухвальной виброплощадки: 1 – правый привод; 2 – поперечный вал; 3 – левый привод; 4 – карданный вал; 5- виброблок; б – опорная рама; 7 – звукоизолирующий кожух

- виброустановка с продольно-горизонтальными колебаниями (рис. 5.6.4) также работает в резонансном режиме и имеет две виброгруппы, создающие направленные горизонтальные колебания. Форма, закрепленная в пневматических траверсах, свободно опирается на два ряда упругих прокладок. На этих установках формуют изделия размером в плане 3 XI2 м при частоте колебаний 40-48 Гц и амплитуде 0,4-0,6 мм. – виброплощадки с пригрузом. Для повышения качества верхнего слоя изделий и однородности бетона по высоте применяют пригрузы (Рис. 5.6.5).

Инерционный пригруз (рис. 5.6.5а), создающий давление 0,001-0,002 МПа на бетонную смесь только за счет своего веса рекомендуется применять для всех видов оборудования.

Вибрационный пригруз (рис. 5.6.56) применяют при использовании невибрирующих пустотообразователей.

Рис. 5.6.4. Схема виброплощадки с продольно-горизонтальными колебаниями: 1 – привод; 2 – рама с виброгруппой; 3 – опора рамы; 4 – опора формы; 5 – виброгруппа; б – промежуточная (неподвижная) опора

Рис. 5.6.5. Виды пригрузов: а – инерционный; б- инерционный с автономным вибровозбудителем; в – безынерционный; г – безынерционный с автономным вибровозбудителем; д – безынерционный с пневматической подушкой; е – безынерционный с гидро- и пневмоцилиндрами

Безынерционный пригруз, в котором основное давление обеспечивается дополнительной виброизоляционной (подрессоренной) массой (рис. 5.6.5в) либо автономным возбудителем (рис. 5.6.5г), либо силовыми (пневматическими) подушками (рис. 5.6.5д), гидро- или пневмоцилиндрами (рис. 5.6.5е), применяют совместно с виброплощадками с эллиптическими колебаниями при толщине изделий 30-60 см. Во всех случаях давление от при-груза должно быть не более 0,02 МПа.

Все виды пригрузов приводят в действие через 15-30 с после предварительного уплотнения смеси.

Укладку и распределение бетонной смеси в формах осуществляет бункерами, бетонораздатчиками и бетоноукладчиками.

Бункера и бетонораздатчики поставляют бетонную смесь в формы без разравнивания.

В зависимости от вида и назначения укладываемой бетонной смеси используют бетоно-, фактурно- и раствороукладчики.

Бетоноукладчики оснащают вибронасадками (рис.5.6.6а), вибролот-ковьдми и винтовыми питателями (рис. 5.6.6д), плужковыми разравнителями (рис. 5.6.6в), поворотными воронками (рис.5.6.6г) равномерно распределяющими бетонную смесь в формах.

Рис. 5.6.6. Схемы укладки бетонной смеси: а – вибронасадком; б – вибролотковым питателем; в – плужковым сбрасывателем; г – поворотной воронкой; 7 – форма; 2 – бункер; 3 – ленточный питатель; 4 – вибронасадка; 5 – вибролотковый питатель, б – воронка поворотная; 7 – плужковый разбрасыватель

 

 


mylektsii.ru - Мои Лекции - 2015-2019 год. (0.01 сек.)Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав Пожаловаться на материал