Зачем нужен вибратор для бетона

Зачем нужен вибратор для бетона

Нередко при возведении фундамента или других бетонных изделий непрофессионалы сталкиваются с проблемой «саморазрушения» конструкции, её растрескивания, проседания. Причин для подобного явления может быть несколько, но наиболее явная – бетонная смесь была некачественно уплотнена при проведении работ.

Как и зачем уплотнять бетонную смесь

Прежде чем приступить к вопросам необходимости уплотнения бетонной смеси, проведем небольшой ликбез по строительной тематике.

Материал, с которым приходится работать при строительстве фундамента, называется бетонная смесь. Именно так, а не просто бетон. Потому что последний, по сути, является уже схватившимся искусственным камнем, и уплотнить его не представляется никакой возможности. Для подготовки бетонной смеси используется бетоносмеситель или, в простонародье, бетономешалка.

Теперь стоит разобраться, как выглядит упрощенная схема формирования бетонной смеси:

• в бетоносмеситель загружаются основные компоненты, которыми являются цемент, вода и песок. Пропорции могут отличаться в зависимости от требований, предъявляемых к будущему бетону;
• в ходе качественного замеса в бетонной смеси происходит реакция между частицами компонентов, которые начинают контактировать друг с другом и формировать устойчивые связи;
• в результате замеса, в бетоносмеситель попадает и еще один неучтенный компонент – это пузырьки воздуха, которые также становятся неотъемлемой частью смеси.

Естественно, может возникнуть резонный вопрос – что в этом страшного? Давайте разбираться дальше:

• примерно через три дня бетонная масса, залитая в опалубку, схватится, и пузырьки воздуха так и останутся ее неотъемлемой частью;
• со временем под воздействием естественной влаги эти пузырьки станут концентраторами конденсата;
• с приходом зимы влага, накопленная в воздушных карманах, превратиться в лед и увеличится в объеме;
• с увеличением объема возрастает давление на связи компонентов в бетоне и потихоньку они расшатываются, появляется трещины. С каждым годом этот цикл повторяется, соответственно, увеличиваются разрушения.

Из всего вышесказанного напрашивается один-единственный верный вывод – пузырьки воздуха следует удалять из бетонной смеси при подготовке и заливке. Но как это сделать?

Вот тут на помощь и приходят глубинные строительные вибраторы. При погружении в бетонную смесь и включении они создают колебания, которые приводят к разрушению связей между компонентами. Пузырьки воздуха освобождаются, согласно закону Архимеда, стремятся вверх, а их место занимают «полезные» частицы. Таким образом, смесь уплотняется и оседает.

Когда вибратор не требуется

Действительно, возможны ситуации, когда в применении вибратора отсутствует необходимость. В частности, если строительные работы производятся в регионе, где отсутствуют минусовые температуры. Соответственно, конденсат хоть и будет накапливаться в воздушных карманах, но превратиться в лед он не сможет.

Также при строительстве можно использовать специальные добавки. Их применение позволяет добиваться уникальных эксплуатационных свойств от бетонной смеси, в результате которых она приобретает удивительную возможность к деформации без механического воздействия. Но стоимость такого «самоуплотняющегося» бетона пока достаточно высока, и применение глубинных вибраторов обходится существенно дешевле.

Зачем нужен глубинный вибратор для бетона

Эта статья призвана помочь дачникам-застройщикам избежать ошибок при сооружении бетонного (ленточного, столбчатого, плитного) фундамента.

Уплотнение тела плитного фундамента

В редакцию www.7dach.ru регулярно приходят письма о досадных ситуациях «саморазрушения» фундаментов, их просадки или сплошного растрескивания. Причин последнего технологического фиаско может быть несколько, но наиболее вероятная — это отсутствие качественного уплотнения бетонной смеси. Хотя контрафакт цемента также не исключен.

Традиционный ленточный фундамент для дачи

Поэтому в сегодняшней статье мы рассмотрим не самых частых представителей дачной строительной техники – глубинные вибраторы для уплотнения бетонных смесей.

Зачем и как уплотнять бетонную смесь

Именно бетонную смесь, а не бетон. Так как под последним понимается уже схватившаяся, твердая масса силикатных составляющих. А до тех пор, пока масса текучая, как сомнительного качества сметана, она именуется бетонной смесью. Давайте попутно распрощаемся и с поистине опереточным словом “бетономешалка”. Технически верное название этого агрегата — бетоносмеситель.

Чтобы проникнуться необходимостью применения вибратора при сооружении фундамента, следует, на мой взгляд, познакомиться с упрощенной схемой взаимодействия компонентов бетонной смеси между собой.

1. В бетоносмесителе перемешиваются компоненты будущего бетона – цемент, песок, мелкий и крупный заполнители и, разумеется, вода.
2. После качественного замеса мельчайшие частицы этих материалов начинают контактировать друг с другом, образуя между собой устойчивые связи. В первом приближении назовем их межмолекуляными. Серьезных физиков — специалистов в области тонких межмолекулярных взаимодействий – прошу не журить автора: он отчетливо осознает приблизительность названия таких связей.
3. Итак, частицы воды, цемента, песка, заполнителя качественно перемешались и образовали между собой пространственную сеть невидимых человеческим глазом связей. Представили себе эту картину? А теперь мне пора покаяться и признаться, что при перечислении попавших в бетонную массу компонентов я осознано не досказал главного. Дело в том, что при перемешивании этой массы лопасти бетоносмесителя неизбежно и насильно внедрили в нее множество пузырьков воздуха. Да-да, воздуха, а куда ему деваться при перемешивании?

Таким образом, кроме упомянутых выше компонентов, в бетонной массе находятся многочисленные пузырьки воздуха. И находятся они в пространственной сети межмолекулярных взаимодействий остальных компонентов.

В бетонной массе находится множество пузырьков воздуха

Ну и что? Кому они, собственно, мешают и зачем нам об этом знать? А дело в том, что:

1. Бетонная масса дня через три после ее затворения схватится и похоронит в своем массиве множество пузырьков.
2. В прохладные и влажные дни, которых у нас на родине не счесть, в этих микроскопических пузырьках воздуха осядет конденсат, то есть влага.
3. А когда придет зимушка-зима, эта влага превратиться в лед, объем которого, как вы помните из учебника физики средней школы, на 20% больше объема первоначальной влаги. А ведь объем пузырьков не изменится, так как бетон уже схватился.
4. Что будет делать лед? Мало-помалу воздействовать на окружающий бетон и пытаться его разорвать. Не было бы беды, если зима переходила в теплую весну за один рабочий день в сезон. Бетон с пузырьками выдержал бы такую цикличность. Но по весне температура окружающего воздуха переходит через ноль туда-сюда, считай, раз по двадцать за месяц. И, значит, столько же раз лед будет появляться в пузырьках и пытаться разорвать бетон. И в конце концов это ему удастся.

Вывод из вышесказанного только один: надо удалить воздушные пузырьки из еще пластичной бетонной смеси, так сказать, в зародыше.

Надо удалить воздушные пузырьки из еще пластичной бетонной смеси

Как это сделать? Ответ тут совершенно однозначный – использовать глубинные вибраторы. При воздействии вибрации на сметанообразную бетонную массу упомянутые межмолекулярные связи между частицами цемента, песка и пр. напрочь разрушаются. При этом масса обретает свойства жидкости, в которых безраздельно господствует закон Архимеда. Именно благодаря ему легкие пузырьки воздуха освобождаются от связей, поднимаются на верхний уровень заливки смеси и благополучно возвращаются в родную атмосферу. После окончания вибрации опустевшее от пузырьков пространство заполняется полезными компонентами бетонной смеси. Таким образом происходит уплотнение последней.

Оправданные исключения

А можно ли обойтись без вибрирования и уплотнения бетона? Да, можно, и тут я приведу реальные примеры. Один из них я наблюдал в пустынной части Израиля, где рабочие «монолитили» несущую колонну малоэтажного здания. К моему первоначальному удивлению, у них даже в весьма широком ассортименте оборудования отсутствовал вибратор. А дело объясняется крайне просто. Этот географический район не знаком с минусовыми температурами, да и сушь там поистине пустынная. То есть там просто отсутствуют условия образования опасного конденсата, под воздействием мороза переходящего в иное агрегатное состояние.

Если эти строки попадутся на глаза компетентному строителю, следящему за последними новинками отрасли, то он сможет упрекнуть меня в отсутствии информации о СУБ. Эта аббревиатура расшифровывается как «самоуплотняющийся бетон». Главным достоинством этого детища японских нанотехнологий является его удивительная способность к деформации без механического вмешательства. Высокая деформируемость и сопротивление разделению позволяет СУБ на 100% проникать сквозь густо армированный каркас и заполнять формы исключительно под действием собственной массы, без вибраций. Однако соответствующая прогрессу цена этих строительных смесей не позволит использовать их для сооружения бетонного фундамента дачи даже среднего ценового уровня, не говоря о бюджетном.

Вибрирование бетона

Для правильной укладки цементного раствора существуют разные правила и рекомендации. Они позволяют повысить качество и долговечность бетонной конструкции. При вибрировании бетона осуществляется вспомогательный процесс, который позволяет достичь требуемой текучести и утрамбованности заливки. Вибрированием удаляются воздушные пузырьки из цемента, чем повышается его плотность и однородность.

Преимущества процесса

Процесс уплотнения в бетоне наделен рядом преимуществ:

1. Вибрированием уменьшается пористость бетонного камня. Как известно, пустоты в жидкой пульпе составляют 1-2%. Если их не убрать, они заполняться воздухом, цемент потеряет прочность и водонепроницаемость. Вибрационные воздействия способны решить эту проблему. Высокочастотные механические колебания с малой амплитудой повышают подвижность жидкой пульпы, что вызывает отток пузырьков воздуха.
2. Вибрационные колебания позволяют повысить вязкость пескобетонной массы и не допустить расслоения. Таким образом, готовый бетонный камень будет более однородным. Кроме того, колебательные движения повышают текучесть жидкой массы, что позволяет ей более равномерно заполнять форму опалубки. Вибрирование бетона позволяет получить готовый, устойчивый к растрескиванию, механическим воздействиям, сезонным колебаниям температуры и прочим негативным факторам окружающей среды, с повышенным сроком эксплуатации продукт.

Вернуться к оглавлению

Признаки достаточного уплотнения бетонной массы

Уплотнительные работы с бетоном можно проводить двумя способами: вручную и механически. Однако при ручном уплотнении сложно достичь высоких результатов. Вибрированием также не всегда возможно получить требуемую однородность. С одной стороны, смесь может быть не до конца уплотнена, а с другой – расслаиваться из-за чрезмерного воздействия колебаний. Этого можно избежать достижением достаточной жесткости состава и подбором оптимального гранулометрического состава фракций. Эти параметры варьируются в зависимости от выбранного вибрационного устройства.

Правильно определить степень уплотнения можно по нескольким параметрам:

• отсутствует оседание жидкого конгломерата;
• на поверхность всплывает цементное молоко с песком;
• отсутствуют пузыри воздуха;
• после извлечения форсунки вибратора поверхность конгломерата быстро закрывается.

Вернуться к оглавлению

Правила вибрирования

Процесс подачи колебательных импульсов имеет четкие правила, которым нужно следовать, чтобы достичь хорошего результата.

1. Погружать колебательное устройство рекомендуется на 80% его длины. Это позволяет качественно смешать нижний и верхний пласт конгломерата.
2. Вибрированию должен подвергаться весь бетонный состав. Зона действия инструмента должна располагаться так, чтобы волна от его работы охватывала весь раствор.
3. Следует избегать соприкосновения штырей с арматурой. Располагать вибратор рекомендуется на некотором расстоянии, чтобы пространство вокруг металлического элемента не было свободным.
4. Не рекомендуется вводить вибратор близко от края, к стыкам и углам.
5. После извлечения механизма не должно оставаться воронки.

Вернуться к оглавлению

Виды вибрационного оборудования

Классификация вибрационных машин состоит из трех типов.

1. Устройства поверхностного сжатия передают колебания с верхнего слоя жидкой пульпы. К ним относятся металлические виброплиты, виброрейки, соединенные с вибратором пригрузы. Эти механизмы укладываются на поверхность уплотняемого раствора. Используется оборудование на стройплощадках, при строительстве дорог, для сжатия ЖБИ конструкций толщиной до 2 дм, но большой площади. Пригрузы предназначены для применения на движущихся площадках с целью уплотнения цемента одновременно и сверху и снизу. Среди инструментов поверхностного сжатия встречаются вибронасадки, виброзаглаживающие механизмы. С их помощью проводится доуплотнение. Чтобы провибрировать бетон, применяется навесное оборудование и кассетные установки.
2. Глубинные уплотнители полностью погружаются в форму. К ним относятся вибровозбудители. Применяются эти механизмы на строительных площадках при изготовлении массивных изделий. К этой категории устройств относятся вибрационные пустотообразователи.
3. Вибраторы объемной трамбовки передают колебательные движения всей форме с раствором. Такое устройство называют виброплита. Виброплощадки делятся на несколько типов: с горизонтальными и с вертикальными колебаниями, с движущимися рамами и блоками. Такое вибрационное оборудование предназначено для трамбовки разнообразных сыпучих и несвязных грунтов, тротуарной плитки, а также при ремонтных работах на дорожном полотне.

Вернуться к оглавлению

Процесс вибрирования

Погруженными вибраторами или возбуждением цементно-песочной массы колебательные движения передаются через опалубку или форму. В результате этого частицы компонентов массы получают импульсы, а сама смесь приобретает свойства тяжелой жидкости, то есть разжижается, это правильно. При этом вибрация уменьшает или вовсе уничтожает контакты частиц между собой, ослабляет внутреннее трение. Такими действиями из цемента удаляется лишний воздух, что позволяет ему легче заполнить формы.

Частота колебаний – это главный параметр. Он может изменяться в широком диапазоне и определяется типом вибратора. Частотность колебаний по-разному действует на разноразмерные частицы заполнителя. Прежде чем вибрировать бетон, следует тщательно подобрать инструмент в зависимости от крупности наполнителя.

Когда нельзя вибрировать?

Есть ситуации, когда вибрирование бетона недопустимо. Иногда нужно получить облегченный состав. Для этого вводятся специальные пенообразователи и прочие химические вещества. С их помощью смесь насыщается воздухом. Вибрирование бетона только разрушит действие порообразователя и не позволит достичь цели.

Не рекомендуется вибрация слишком подвижного раствора. Такое действие вызовет его расслоение, а не уплотнение.

Вывод

Таким образом, для выбора характера и частоты колебаний следует ориентироваться на максимальный размер заполнителя в смеси. Целесообразно подвергать форму действию нескольких вибраторов, работающих на одной частоте. При этом частицы заполнителя разного размера будут двигаться с разной интенсивностью, и уплотнение произойдет равномерней.

Итоговый продукт будет максимально соответствовать требованиям.

Источники:

http://stem-techno.ru/info/articles/2018/zachem_nuzhen_vibrator_dlya_betona/

http://7dach.ru/Oleg_Sanko/zachem-nuzhen-glubinnyy-vibrator-dlya-betona-126371.html

http://kladembeton.ru/tehnologija/inye/provibrirovat-beton.html