ДЕЙСТВИЕ ПРИГРУЗКИ НА УПЛОТНЕНИЕ ЖЕСТКИХ СМЕСЕЙ

Для уплотнения более жестких смесей, помимо увеличения амплитуды вибрирования, необходимо применение пригрузки. Впро­чем, применение пригрузки желательно и при формовании нор­мально жестких смесей. В этом случае пригрузка не только ускоря­ет уплотнение, но и дает возможность получить гладкую поверх­ность изделия. Кроме того, пригрузка частично устраняет эффект смещения бетонной смеси, который имеет место при высоких ампли­тудах вибрирования [72].

Влияние пригрузки на уплотнение бетонной смеси оценивалось путем определения времени, необходимого для уплотнения смеси. При этом определялось не только время уплотнения, но и снималась кривая скорости уплотнения бетонной смеси при вибрировании.

Тонной смеси при увеличении амплитуды вибрирования. Если учесть, что с повышением жесткости бетонной смеси прочность при

Таблица 23 том же водоцементном отно-

Возможиое уменьшение водосодержания бетонной смеси при увеличении амплитуды вибрирования

Амплитуда в мм

Жесткость п сек.

Водосодержание при показателе жесткости 5и сек.

В л/л3

В ";„

0,3

25

195

100

0,5

50

167

86

0,7

So

158

81

0,9

150

150

77

Смеси испытывались в специальном цилиндре высотой 260 мм И с внутренним диаметром 156 мм, снабженном пуансоном, с по­мощью которого можно было создавать различные величины дав­ления на бетонную смесь ^с. 31). При вибрировании без при­грузки, а также при вибрировании с небольшой пригрузкой (10 Гісм2) вместо пуансона в цилиндр поверх бетонной смеси уста­навливался легкий диск с приваренными к нему четырьмя метал­лическими измерительными пластинками. На эти пластинки, так же как — и на пуансон, перед опытом наклеивались ленты из милли­
метровой бумаги, посредством которых определялся уровень бе­тонной смеси в цилиндре во время вибрирования. Измерение уровня одновременно в четырех местах устраняло влияние перекоса и неровности смеси в сосуде.

В цилиндр засыпалась точно отвешенная порция бетонной сме­си — около 7,5 кг —и после установки пуансона или диска включа­лись виброплощадка и секундомер. Далее периодически измерялся уровень смеси с точностью до 1 мм. Вибрирование продол-:| жалось до полного прекраще­ния понижения уровня смеси. Этот момент, как правило," совпадал с появлением боль­шого количества цементного клея в щели между пуансоном и цилиндром.

По полученным данным вычислялись значения коэффи­циента уплотнения и строилась кривая зависимости коэффи­циента уплотнения от времени вибрирования (рис. 32). Зату­хающий характер кривой уп­лотнения обусловил достаточ­ную точность определения уровня смеси в сосуде, а сле­довательно, и величины коэф­фициента уплотнения, так как в первый момент (левая часть кривой на рис. 32,а) неточность замера (порядка 1—2 мм) Компенсировалась большой скоростью уплотнения, а в кон­це опыта незначительное уве — Рис. 31. Опытный цилиндр для опреде — личение времени замера (10— ления времени уплотнения бетонной 15 сек.), необходимое для точ — смеси

Ного определения уровня сме­си, не имело значения из-за малой скорости уплотнения*

За время, необходимое для уплотнения бетонной смеси в цилинд­ре, принимался промежуток времени от включения виброплощадкй до того момента, после которого дальнейшее вибрирование прак-{ тически не приводило к уплотнению смеси. Этот момент соответ­ствовал Купп > равному 0,98.

ДЕЙСТВИЕ ПРИГРУЗКИ НА УПЛОТНЕНИЕ ЖЕСТКИХ СМЕСЕЙ

Имевшие Место превышения этих величин (Купл более 1) были вызваны неточностью определения уровня смеси в сосуде, выделе-; нием цементного клея и (главным образом) некоторой условность^ расчета теоретического объемного веса, при котором не учитывает* ся неоднородность заполнителя и наличие защемленного воздухаї Вместе с тем в ряде опытов максимальная величина Купп составила

1 I

Іде

S

=>3

І S

Si &

S

0У.

Ю

Время Вибрации, мин.

Г/см’

ДЕЙСТВИЕ ПРИГРУЗКИ НА УПЛОТНЕНИЕ ЖЕСТКИХ СМЕСЕЙ

80 — 120 160 700 * 0 40

При грузно, г/см1 Рис. 33. Влияние величины пригрузки на уплотнение бетонной смеси

А — сверхжесткая смесь (В=123 л/м’)\ б — особо жесткая смесь (В = 133 л/м’; Ж=700 сек.); « — особо жесткая "смесь (В =. 140 У/м3; Ж — 360 сек.); / — амплитуда колебаний 0,9 MMW 2~0,7мм;3-^,4Бмм;4-0,Змм,

0,95—0,96. Это было вызвано недоуплотнением смеси, о чем и сви­детельствовало состояние ее в сосуде.

Из рис. 32 видно, что пригрузка значительно уменьшает время; необходимое для уплотнения особо жесткой смеси. Если без при­грузки смесь в цилиндре была полностью уплотнена за 12 мин., то — пригрузка всего лишь в 10 Гісм2 позволила уменьшить это время до 5 мин., а при пригрузке в 28 г/см2 продолжительность уплотнения составила менее 3 мин. Для нормально жесткой смеси (рис. 32,6) время уплотнения при применении пригрузки уменьшается в 1,5— 2 раза.

На рис. 33 представлены зависимости времени уплотнения сме­си от величины пригрузки. В этих опытах использовались те же со­ставы бетона, что и в опытах по определению влияния амплитуды колебаний виброплощадки на показатель жесткости (см. рис. 30).

Сверхжесткая смесь (рис. 33,а) без пригрузки не поддавалась уплотнению при всех изучавшихся амплитудах даже при 30-минут­ной вибрации. При применении пригрузки в 130 г! см2 и амплитуде 0,9 мм эта смесь была уплотнена за 2 мин. Для особо жесткой сме­си (рис. 33,6, е) пригрузка также значительно ускоряет уплотнение.

Обращает на себя внимание характерный вид зависимости вре­мени уплотнения от величины пригрузки. При амплитудах 0,3 и 0,45 мм для всех смесей отчетливо выражено минимальное время уплотнения, отвечающее оптимальной величине пригрузки. Для амплитуд 0,7 и 0,9 мм при всех смесях также имеется определен­ная величина пригрузки, после которой дальнейший рост пригруз­ки не уменьшает необходимого времени уплотнения. Подобная ве­личина пригрузки была названа оптимальной. При меньших вели — . чинах пригрузки необходимое время уплотнения резко возрастает, при больших пригрузках оно или возрастает (при амплитудах 0,3—0,5 мм) или остается постоянным (при амплитудах 0,7—0,9 мм). Для данной смеси величина оптимальной пригрузки не зависит от амплитуды вибрирования.

Для проверки этих выводов было проведено несколько опытов по определению времени уплотнения в зависимости от величины пригрузки для смесей другого состава, на других материалах. При этом были подобраны смеси примерно той же жесткости, что и в описанных выше опытах. Результаты опытов приведены в табл. 24, из которой следует, что время уплотнения при данной пригрузке и величина оптимальной пригрузки зависят главным образом от жесткости бетонной смеси и мало зависят от состава бетонной сме­си и вида заполнителя.

Оптимальная пригрузка значительно уменьшает продолжитель­ность ‘уплотнения. При особо жестких смесях эффективность при­грузки возрастает с увеличением амплитуды колебаний. При ампли­туде 0,8 мм она сокращает время уплотнения в среднем в 2 раза, при амплитуде 0,45 мм — в 3 раза, при амплитуде 0,7 мм — в 5 раз, а при амплитуде 0,9 мм в 7—8 раз. При умеренно жестких смесях эффект действия пригрузки не^зависит от амплитуды вибрирова­ния. В этом случае она сокращает время уплотнения в 2—3 ‘раза.

Таблица 24

Зависимость времени уплотнения от величины пригрузки для. бетонных смесей

Различного состава

О.

Л н

Время уплотнения в

Сск. при при-

Заполни­

Вид и рас­

Ч

О

М.

Грузке в г см’ .

Ч

С ®

Тель

Ход цемен­

Й s

Г

И ш

Та в Тім*

О

Ю * и

О) CJ

П

0

10

28

77

130.

0,9

Щебень

№ 1—315

123

0,3

Оо

560

300

140

120

0,9

№ 1—410

133

0,33

Оо

210

140

0,45

№ 1—310

133

0,3 "

700

630

300

150

200

0,45

№ 1—405

140

0,33

660

690

300

180

210

0,45

Гравий

№ 2—315

ИЗ

0,3

700

720

330

180

200

0,45

Щебень

№1-305

140

0,3

360

280

120

140

0,45

№ 1 -400

150

0,33

400

240

100

90

— ■

0,45

Гравий

№ 2-315

118

0,3

450

300

200

120

120

0,45

Щебень

№ 1—305

150

0,3

165

100

30

50

0,45

№ 1—400

159

0,33

180

90

50

0,45

Гравий

№ 2—310

123

0,3

210

140

60

30

Объяснение этого явления уже было дано ранее, когда указыва­лось, что применение вибрирования с большими амплитудами ко­лебаний ухудшает условия уплотнения особо жестких смесей без пригрузки. Пригрузка создает благоприятные условия для уплот­нения верхнего слоя бетонной смеси в форме и делает целесообраз­ным повышение амплитуды колебаний виброплощадки.

Из вышеприведенных данных следует, что оптимальная вели­чина пригрузки для особо и нормально жестких смесей не превы­шает 30 г/см2, а для сверхжестких смесей колеблется в пределах 100—140 г]см2. Вместе с тем имелись рекомендации [56, 67] о необ­ходимости применения значительно больших пригрузок (200—400 г/см2). Для проверки этих положений были проведены дополнительные опыты по уплотнению бетонных смесей при боль­ших величинах їіригрузки (табл. 25).

Таблица 25

Влияние больших пригрузок на уплотнение жестких бетонных смесей (амплитуда 0,45 мм)

Заполнитель

Вид и расход Цемента в кг; Л3

Водосодер­жание в л/м3

Г

Время уплотнения грузке

В сек. при при — в г:см?

28

77

130

200

Щебень . .

№. 1—295

127

0,30

350

340

300

560

№ 1-310

133

0,36

180

3J0

• • "

№ 1-310

133

0,50

420

840

Гравий . .

№ 2-315

ИЗ

0,26 4

. 300

140

140

240

Как видно из табл. 25, повышение пригрузки до 200 г/см2 во всех случаях вызвало увеличение времени уплотнения, а следова­тельно, и ухудшение условий формования смеси.

Интересно отметить, что аналогичный эффект действия при­грузки был получен и при определении показателя жесткости сме­си в техническом вискозиметре (рис. 10). В этих опытах, проведен­ных при амплитуде 0,5 мм, даже незначительная (10 г/см2) при­грузка в 2—3 раза снижала показатель жесткости. Еще больший эффект был достигнут при пригрузке в 30 г/см2. Однако дальней­ший рост пригрузки практически не дал никакого эффекта (кривые на рис. 10, соответствующие пригрузке 30 г/см2 и 80 г/см2, почти совпадают). Таким образом, и в этих опытах с нормально и особо жесткими смесями оптимальная пригрузка составила около 30 г/см2.

Наличию оптимальной величины пригрузки и ее действию на уплотнение бетонной смеси может быть дано следующее объясне­ние. Пригрузка, создавая дополнительное давление, помимо силы тяжести, ускоряет уплотнение бетонной смеси; однако пригрузка, превышающая определенную величину, начинает вызывать допол­нительные силы внутреннего трения из-за некоторого «заклинива­ния» отдельных частиц крупного заполнителя. При малых амплитудах вибрирования это дополнительное трение оказывает больший отрицательный эффект, чем положительное влияние уве­личения пригрузки, что вызывает ухудшение условий формования. При больших амплитудах оба эффекта взаимоуравновешиваются. Величина пригрузки, вызывающая «заклинивание» зерен заполни­теля в бетонной смеси, очевидно, в первую очередь зависит от ее структуры и жесткости, что и было подтверждено опытами.

Иными словами, слишком большая пригрузка, как бы «гасит» вибрацию, затрудняя колебание отдельных частиц бетонной смеси. Наиболее отрицательный эффект оказывают большие пригрузки при уплотнении бетонной смеси в сравнительно узких сосудах. При растекании бетонной смеси под воздействием вибрации и пригруз­ки большие пригрузки, как показали опыты на техническом виско­зиметре, в основном не ухудшают условия формования бетонной смеси.

Опыты по изучению влияния величины и способа пригрузки проводились также на моделях сплошной плиты размером 250 X 580X160 мм. В деревянную форму, закрепленную на вибро­площадке ЦНИПС, засыпалась навеска (64 кг) бетонной смеси с жесткостью 150—200 сек. (расход цемента 350 кг/м, гравий фрак­ции 10—20 мм). Обычная пригрузка осуществлялась бетонными плитамй, пневмопригрузка — кислородной подушкой, зажатой меж­Ду двумя прижимными щитами, верхний из которых крепился к форме, а нижний передавал на смесь давление, создаваемое руч­ным насосом и контролируемое ртутным манометром. Оценка мо­мента и времени уплотнения производилась посредством замера по­требляемой мощности и по степени поглощения гамма-лучей. Опы­ты выявили, что использование пневмопригрузки, оказывающей
непрерывное воздействие на бетонную смесь, снижает амплитуду колебаний виброплощадки (с 0,4—0,45 до 0,3—0,35 мм). Обычная пригрузка, оказывающая импульсное воздействие на бетонную смесь, почти не влияет на величину амплитуды колебаний.

Результаты опытов, при­веденные в табл. 26, показа­ли, что использование при­грузки более чем в четыре раза уменьшает время уплотнения (без призгрузкн смесь уплотнялась 465сек.). Пнеамодригрузка оказывает несколько меньшее влияние на уплотнение бетонной сме­си, чем обычная пригрузка, что объясняется, очевидно, уменьшением амплитуды ко­лебаний. При одинаковой амплитуде колебаний вре­мя. уплотнения от способа пригрузки не зависит. Опти­мальная величина пригрузки составила в этих опытах 60—100 г/см2. Дальнейшее увеличение пригрузки не приводит к уменьшению времени уплотнения и вызывает появление раковин на поверхности и боковых гранях изделия, свидетельствующих о недо — уплотнении смеси. Эти раковины, особенно заметные при пригруз­ке 350 г/см2, вызваны, по-вндимому, заклиниванием зерен крупно­го заполнителя.

Таким образом, и эти опыты показали, что чрезмерная при­грузка оказывает отрицательное действие на уплотнение бетонной смеси и что оптимальная величина пригрузки зависит не только от жесткости смеси, но и от вида изделия и способа при­грузки. По нашим данным, оптимальная величина пригрузки со­ставляет: 100—140 г/см2 для сверхжестких смесей; 40—60 г/см2 для нормально и особо жестких смесей.

И. М. Френкель, проводивший опыты с нормально жесткими смесями, также указывает [87] на то, что для них вполне достаточ­на пригрузка 30 г/см2. Г. Д. Копелянский считает, что для уплотне­ния особо жестких смесей пригрузка должна составлять более 40 г/см2 [15, 38]. К. Э. Горяйнов и А. В. Михайлов для уплотнения жестких смесей рекомендуют Г20] величину пригрузки, равную 40—120 г/см2. В опытах Э. А. Берзока и Р. А. Шермана [4] опти­мальная величина пневмовибропригрузки оказалась равной 40—50 г/см2.

На основании вышеизложенного можно сказать, что пригрузка: . 1) ускоряет уплотнение бетонной смеси;

Таблица 26

Влияние величины и способа пригрузки иа время уплотнения бетонной смеси

Величина при­грузки в г’см’

Время уплотнения в сек.

Обычная при­грузка

Пневмопри-

Грузка

4

330

_

38

180

38*

420

65

120

170

65*

170

120

110

180

110

350

140

* В этих опытах за счет снижения ки­нетического момента амплитуда коле­баний была равна 0,3 мм.

2) дает возможность получить гладкАо поверхность изделий, а также обеспечивает получение заданной толщины изделия;

3) особенно эффективно воздействует на уплотнение верхнего слоя бетонной смеси в форме и позволяет использовать высокие амплитуды вибрирования;

4) уменьшает эффект смещения бетонной смеси при вибрации.

В то же время существует оптимальная пригрузка, величина

Которой зависит от жесткости смеси и вида изделия и мало зависит от рёжима вибрирования.

Эти выводы почти пол­ностью совпадают с интересны­ми заключениями Роллинге — ра [115] относительно воздей­ствия пригрузки при вибрации. По его мнению, первоочередной целью применения пригрузки является придание ровной по­верхности изделия. Во-вторых, пригрузка устраняет вращение зерен крупного заполнителя и растрескивание поверхности, что имеет место при вибриро­вании с нормальной частотой (3 000 кол/мин.) и большой возмущающей силой. При этом Роллингер указывает, что это явление отнюдь не свиде­тельствует о расслоении бетон­ной смеси. Наконец, пригруз­ки (особенно гидравлическая, пневматическая или пружин­ная) улучшают условия вибри­рования вследствие лучшего крепления форм к вибропло­щадке. Роллингер считает, что пригрузка как бы заменяет недостающий верхний слой бе­тона и создает более равномер-‘ ное давление на все слои бе­тонной смеси в форме. Слиш­ком большая пригрузка гасит вибрацию, и необходимо до­полнительное возбуждение, чтобы ускорение частиц бетон­ной смеси сохранялось посто­янным. По данным Роллингера, пригрузка боЛее 200 г/слІ2 уже не дает никаких преимуществ. Это становится особенно заметным при уплотнении тонкостенных деталей, так как сила, возникающая при пригрузке, не передается на нижние слои бетона, а распределяется на стенки формы, что обусловливает значительное снижение уплот­няющего воздействия вибрации. Из этого Роллингер заключает, что
пригрузка должна иметь выборочное применение. Она особенно действенна при плоских (не массивных) изделиях, а для тонко­стенных изделий должна применяться с большой осторожно­стью.

При вибрации с пригрузкой увеличение амплитуды вибрирова­ния оказывает положительное действие на уплотнение бетонно^ смеси. Это видно из рис. 34, где опытные данные представлены в виде зависимости времени уплотнения при оптимальной пригрузке от амплитуды колебаний виброплощадки. Из рисунка следует, что по мере увеличения жесткости смеси повышение амплитуды вибри­рования становится все более полезным. Так, для нормально жест­кой смеси (165 сек.) амплатуда выше 0,5 мм не дает снижения не­обходимого времени уплотнения. Для особо жестких смесей (360 и 700 сек.) оптимальная амплитуда оказалась равной 0,7—0,8 мм\ Для сверхжесткой смеси =123 л/ж3) желательно использовать амплитуду колебаниЯ 0,9 и более.

Интересно также сравнить эффект, достигаемый при применении пригрузки и при увеличении амплитуды вибрирования. Сравнение

Таблица 27

Влияние пригрузки и высоких амплитуд вибрирования на показатель жесткости бетонной смеси

Показатель жесткости в сек.

Л=0,5 мм

Л=0,9 мм

Л=i>,5 Мм с при­грузкой 30 г/с*3

350

100

70

200

70

50

150

50

40

70

30

30

Данных, представленных на

Приведено в

Рис. 10 и 30, табл. 27.

Из табл. 27 следует, что применение оптимальной пригрузки в большей сте­пени влияет на формова­ние жестких бетонных сме­сей, чем увеличение ампли­туды вибрирования. Раз­ница уменьшается по ме­ре снижения жесткости смеси. При оптималь — — v ной пригрузке и ампли­

Туде 0,5 мм становится возможным, если учесть данные, при: веденные на стр. 83, формовать изделия из смесей с жесткостью, до 200 сек.

Наконец, нельзя не остановиться — на вопросе о том, повышает ли пригрузка прочность бетона? Утверждение, что пригрузка повышав ет прочность бетона еще часто встречается в статьях, посвященных жестким смесям и высокопрочным бетонам [56, 84]. Авторы привод дят данные и утверждают, что пригрузка или какой-либо способ пригрузки, например вибропригрузка, значительно повышаю? прочность бетона. Такие утверждения, не вскрывающие существа явлений, происходящих при уплотнении жестких бетонных смесей^, неверны. Пригрузка обеспечивает полное уплотнение бетонной сме­си, которая без нее при данных параметрах и продолжительности вибрации не может быть уплотнена полностью. Однако тот же эффект при условии полного уплотнения бетонной смеси может быть зачастую достигнут и повышением интенсивности или продол­жительности вибрации.

Многочисленные опыты показывают, что само по себе примене­ние пригрузки не приводит к повышению прочности бетона. Этот вывод наряд’у с ранее приведенными соображениями об отсутствии влияния на прочность полностью уплотненного бетона амплитуды и частоты колебаний виброплощадки еше раз подтверждает заклю­чение, сделанное Боломеем [92], о том, что прочность бетона не за­висит от способа его уплотнения. — •

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *