Изучение устройства, принципа действия и исследование рабочего процесса машин для уплотнения бетонных смесей

Лабораторная работа № 2

Цель работы: Изучить устройство и принцип действия вибраторов различных конструкций, а также исследовать особенности рабочего процесса.

 

В бетонную смесь попадает воздух. Удаление попавшего воздуха и компактное расположение составляющих достигается вибрированием, сообщая ее частицам часто повторяющиеся колебания небольшой величины. Механизмы, создающие вибрационные колебания, называются вибраторами.

В результате вибрирования бетонная смесь становится текучей, т.е. приобретает повышенную подвижность, а частицы, перемещаясь, стремятся под воздействием силы тяжести занять более устойчивое положение. Бетонная смесь заполняет все промежутки между стержнями арматуры и между арматурой и опалубкой, воздух, содержащийся в ней, вытесняется, и смесь значительно уплотняется.

Режим вибрационного уплотнения бетонной смеси характеризуется амплитудой колебаний бетонной смеси, частотой колебаний (числом колебаний в минуту) и продолжительностью вибрирования. Оптимальная частота колебаний бетонной смеси зависит от размера ее частиц и подвижности.Так как в бетонной смеси содержатся частицы разной крупности, то наилучшего уплотнения можно добиться, применяя поличастотные вибраторы .

Обычно применяют вибраторы с частотой колебаний от 47 до 233 Гц и амплитудой 0,1-3 мм, в некоторых конструкциях вибраторов частота колебаний достигает 417 Гц.

Поверхностные вибраторы устанавливаются на уложенную бетонную смесь и передают ей колебания через рабочую площадку.Применяются при бетонировании неармированных или армированных одиночной арматурой перекрытий, полов, дорожных покрытий, толщина которых не превышает 40 см, и конструкций с двойной арматурой, имеющих толщину до 25 см.

При бетонировании широких (до 4 м) полос применяют виброрейку – металлический брус с установленным на нем вибратором, который перемещают по направляющим бортам из досок, уложенных по краям бетонируемой полосы.

Внутренние (глубинные) вибраторы (рисунок 2.1) погружаются рабочей частью в бетонную смесь и передают ей колебания через корпус. Их используют для уплотнения бетонных смесей в крупных блоках массивных сооружений, фундаментах, колоннах, балках.

 

Рисунок 2.1 – Глубинный вибратор ИВ-66: 1 – электродвигатель;

2 – гибкий вал; 3 – вибронаконечник.

 

Классификация и область применения вибраторов.

По характеру движения рабочего органа различают следующие вибраторы:

вращательного действия (эксцентриковые и планетарные электромеханические, планетарные пневматические – роторные, эксцентриковые пневматические или гидравлические–турбинные);возвратно-поступательного

действия (пневматические поршневые и электромагнитные).

По типу привода и питающей энергии вибраторы подразделяются на:

электромеханические;электромагнитные;пневматические;гидравлические;моторные (с приводом от двигателя внутреннего сгорания).

По способу передачи колебаний бетонной смеси вибраторы могут быть:

поверхностные;внутренние (глубинные);наружные (прикрепленные);станковые (виброплощадки).

При бетонировании сооружений с часто расположенной арматурой или конструкций небольшого сечения применяют внутренние вибраторы с гибким валом и двумя сменными рабочими наконечниками, которые снабжены планетарными вибровозбудителями.

Наружные вибраторы прикрепляются к опалубке болтами или другим захватным устройством и передают бетонной смеси колебания через опалубку.

Наружные вибраторы применяются при бетонировании густоармированных конструкций с малым поперечным сечением.

Виброплощадки являются стандартным формирующим оборудованием и применяются на заводах и полигонах сборных железобетонных изделий.

 

Устройство вибраторов

Электромеханические вибраторы по конструктивному исполнению бывают дебалансные и планетарные.

Дебалансный вибратор (рисунок 2.2) выполнен в виде одного или нескольких (до восьми) внецентренно насажанных на валу (4) электродвигателя грузов, называемых дебалансами (5).

При вращении дебалансов создаются круговые колебания с частотой, равной числу оборотов вала (4). Эти колебания через шарикоподшипники (6) передаются корпусу (1) вибратора и затем бетонной смеси.

Рисунок 2.2 – Схема дебалансного электромеханического вибратора:

1 – корпус вибратора; 2 – статор электродвигателя; 3 – ротор электродвигателя; 4 – вал электродвигателя; 5 – дебаланс; 6 – шарикоподшипник

 

В планетарном электромеханическом вибраторе колебания вызываются бегунком (5) (дебалансом), обкатывающим корпус (1) вибратора по беговой дорожке (6). Причем обкатка бегунка может быть наружной (рисунок 2.3, а) или внутренней (рисунок 2.3, б). Число обкаток не равно числу оборотов вала (4) бегунка. Чем ближе диаметр бегунка к диаметру беговой дорожки, тем большее число обкаток произойдет за один оборот вала бегунка. Каждая обкатка вызывает одно колебание вибратора. Благодаря этому можно получать высокую частоту колебаний рабочего наконечника вибратора при небольшой частоте вращения вала (2) электродвигателя. Наиболее выгоден принцип внутренней обкатки дорожки бегунком, позволяющий получить частоту колебаний 250-417 Гц.

 

Рисунок 2.3 – Планетарный электромеханический вибратор:

а) с наружной обкаткой; б) с внутренней обкаткой;

1 – корпус; 2 – вал электродвигателя; 3 – гибкое соединение валов; 4 – вал бегунка; 5 – бегунок; 6 – беговая дорожка

 

Электромагнитный вибратор (рисунок 2.4) представляет собой электромагнит, состоящий из якоря (1) и сердечника (2) с катушкой (3). При пропускании через катушку переменного электрического тока якорь попеременно притягивается к сердечнику и отталкивается от него с частотой 100 Гц.

Рисунок 2.4 – Электромагнитный вибратор:

1 – якорь; 2 – сердечник; 3 – катушка; 4 – болт; 5 – пружина; 6 – основание

 

Пневматический вибратор (рисунок 2.5) состоит из полого ротора (3), неподвижной оси (2) с текстолитовой лопаткой (4) и щитов, смонтированных в корпусе (1). У пневматического двигателя ротор служит дебалансом, а ось – беговой дорожкой. Лопатка, помещенная в продольном пазу оси, разделяет камеру на рабочую и выхлопную полости. Сжатый воздух по шлангу поступает сначала в рабочую полость А через отверстие в оси, затем в выхлопную полость Б и через боковые отверстия в щитах, расположенных в торцевых частях вибровозбудителя, идет на выхлоп.

Рисунок 2.5 – Пневматический вибратор:

1 – корпус; 2 – неподвижная ось;3 – ротор; 4 – лопатка;А – рабочая полость;Б – выхлопная полость

 

Основные правила уплотнения бетонной смеси

Особенно тщательно следует прорабатывать вибратором бетонную смесь в местах с густой арматурой, у стенок опалубки и в углах.

Перестановки вибратора выполняют так, чтобы не оставалось непровибрированных мест. Расстояние, на которое можно переставлять внутренние вибраторы, не должно превышать 1.5 радиуса их действия. Расстояние перестановки определяется опытным путем. В зависимости от подвижности бетонной смеси оно составляет для вибраторов с гибким валом с большим стержнем – 300-350 мм, с малым – 250 мм.

При уплотнении бетонной смеси тяжелыми подвесными вертикально расположенными глубинными вибраторами толщину укладываемых слоев принимают на 5-10 см меньше длины рабочей части вибратора, так как для лучшей связи бетонных слоев вибратор частично заглубляют в еще не затвердевший слой бетона.

Если вибраторы расположены под уклоном к вертикали (до 35º), толщину слоя принимают равной проекции длины рабочей части вибратора на вертикаль.

Если в конструкциях расположение арматуры не позволяет надлежаще уплотнить бетонную смесь вибраторами, ее дополнительно уплотняют штыкованием.

Работающий вибратор не должен касаться стержней арматуры, так как вибрация может нарушить сцепление арматуры с бетоном. Уплотнение бетонной смеси надо вести по строгой системе, чтобы не допустить пропусков. Обычно каждому бетонщику отводят для проработки определенный участок, в границах которого он ведет уплотнение полосами, располагая их вдоль опалубки или вдоль рядов арматуры. Переставляя вибратор вдоль полосы, бетонщик должен выдерживать требуемое расстояние.

Поверхностными вибраторами бетонную смесь уплотняют правильными непрерывными полосами, перекрывая границы уже провибрированного участка на 10-20 см.

Переставляют поверхностный вибратор следующим образом: проволочным крючком подцепляют ручку и рывком отрывают вибратор от бетона. Затем посредством того же крючка переставляют вибратор на соседнее место.

Заменять перестановку вибратора медленным протаскиванием по бетонной смеси не следует, так как в этом случае труднее следить за уплотнением бетонной смеси на каждом участке, особенно если смесь подвижная, и во многих местах она может быть плохо проработана.

Наружный вибратор должен быть прочно укреплен на опалубке, так как в противном случае эффективность его работы резко снижается.

Вибрирование на данной позиции прекращают при появлении признаков достаточного уплотнения смеси: прекращение оседания смеси, горизонтальность поверхности слоя, хорошее заполнение опалубки, появления цементного молока на поверхности, прекращение выделения воздушных пузырьков.

Продолжительность вибрирования с одной позиции внутренними вибраторами в зависимости от подвижности смеси составляет 20-40 с, поверхностными – 20-50 с, наружными – 50-90 с. Если вибрировать меньше указанного времени, смесь недостаточно уплотняется, если больше – она может расслоиться.

Через каждые 30-40 мин непрерывной работы вибраторы выключают на 5 мин для остывания мотора.

Вывод :

В ходе выполнения лабораторной работы мы изучили принцип действия вибраторов различных конструкций их устройство и процесс работы.