КОНТРОЛЬ СТЕПЕНИ УПЛОТНЕНИЯ БЕТОННОЙ СМЕСИ

Выше уже указывалось, что при работе с жесткими смесями необходимо всегда обеспечивать полное их уплотнение в процессе формования. Это требование относится и к лабораторным исследо­ваниям и тем более к работе в производственных условиях, где от­сутствие контроля за уплотнением изделий может зачастую привес­ти к выпуску недоброкачественной продукции и дискредитации использования жестких бетонных смесей.

Особое значение приобретает контроль за степенью уплотне­ния бетонной смеси при обработке режимов формования, пуске и наладке нового оборудования. В этом случае только при тща­тельном контроле может быть сделан правильный выбор оптималь­ной жесткости бетонной смеси и использованы все возможности формующего агрегата.

Наиболее простым и надежным методом контроля за степенью уплотнения бетонной смеси является проверка ее объемного веса. Этот способ полностью применим и, безусловно, является наиболее простым при изготовлении контрольных образцов бетона.

Этот же способ может быть использован и для исследователь­ских целей при установлении влияния вибрации, пригрузки или со­става бетону на уплотнение бетонной смеси. Наилучшая точность будет достигнута в случае применения неразъемных сосудов с большой высотой и сравнительно малой площадью поперечного сечения, при этом ошибка в измерении высоты уплотняемого слоя бетонной смеси мало отразится на подсчитываемой величине объ­ема этого слоя.

В большинстве случаев при исследовании уплотнения бетонной смеси в различных изделиях или в моделях изделий со сравнитель­но небольшой высотой и изготовляемых обычно в разборных фор­мах определение объемного веса не может быть выполнено доста­точно точно.

Тем не менее проверка объемного веса всегда должна приме­няться как метод контроля степени уплотнения бетонной смеси. При моделях значительного веса контроль должен заключаться в дозировании бетонной смеси по весу. Необхедимое количество бе­тонной смеси, которое должно быть уложено в форму, рассчиты­вается как произведение объемного веса полностью уплотненной бетонной смеси на объем бетона в изделии.

Такой же метод контроля необходимо. применять и на производ­стве, особенно там, где используется поверхностная пригрузка или штампование, так как <$ез проверки степени уплотнения трудно обеспечить не только уплотнение, но и требуемую высоту изделия.

Однако этот прием сам по себе недостаточен для надлежащего контроля за степенью уплотнения, так как он не позволяет точно определить момент окончания уплотнения.

Практически в настоящее время на производстве момент окон­чания уплотнения бетонной смеси определяется по появлению на поверхности изделия цементного молока. При работе с пригруз­кой момент уплотнения определяют по появлению цементного рас­твора в промежутке между пригрузочным щитом и краем формы или по посадке пригрузочного щита на борта формы при условии весового дозирования бетонной смеси. Такие методы являются не­сколько субъективными и при работе с жесткими смесями не мо­гут достаточно гарантировать полное уплотнение смеси.

Поэтому необходимо изыскать другой дополнительный более объективный метод, основанный на измерении какой-либо величи­ны, чувствительной к изменению плотности бетонной смеси во время вибрирования.

Весьма заманчивым было бы использовать’для этой цели уже описанный выше метод измерения работы, затрачиваемой на уплот­нение бетонной смеси. Измеряя мощность, потребляемую вибра­тором в процессе уплотнения бетонной смеси, можно легко опреде­лить момент окончания уплотнения, которому соответствует мини­мальное значение расходуемой мощности и горизонтальный ход кривой "на графике «мощность — время». Существенным для успеш­ного применения этого метода является условие, чтобы мощность, затрачиваемая непосредственно на уплотнение бетонной смеси, со­ставляла значительную часть от всей мощности вибратора. Для этого необходимо, чтобы вес уплотняемой бетонной смеси состав­лял определенную долю от общего вибрируемого веса. В противном случае даже применение очень точных ваттметров не может гаран­тировать необходимую чувствительность измерения.

В проведанных опытах самопишущий ваттметр включался в цепь электромеханического вибратора И-7, установленного на виб­роплощадке ЦНИПСа. На площадке производилось уплотнение бе­тонной смеси, уложенной в форму модели сплошной плиты разме­ром 250 X 560 мм. Вес бетонной смеси в форме был равен 64 кг, что составляло примерно 40% от всей вибрируемой массы. В опытах использовалась бетонная смесь на гравии фракции 10—20 мм с рас­ходом цемента около 300 кг/ж3 и жесткостью 160 сек.

Опыты проводились как при вибрации с пригрузкой 30 г/см2, Осуществляемой специально отформованной бетонной плитой, так и без пригрузки. Амплитуда колебаний виброплощадки под нагруз — ко^составляла в среднем 0,45 мм. Параллельно с записью потреб­
ляемой мощности измерялась интенсивность поглощения гамма — лучей в процессе вибрирования бетонной смеси.

Результаты одного из опытов показаны на рис. 72 (всего было яроведено 10 определений). Во всех случаях визуальное определе­ние момента окончания уплотнения совпадало с моментом начала

Горизонтального участка на кривой мощность — время. Полученные зави­симости аналогичны кри­вой на рис. 3, приведен­ной по данным Венка — трэймена, хотя и не столь ярко выражены.

Наличие зависимости между потребляемой мощностью и уплотнени­ем бетонной смеси объяс­няется следующим. При вибрировании смеси энер­гия расходуется на коле­бание всей массы бетона и на колебание отдельных ее частиц. По мере уплот­нения смеси колебания от­дельных ее частиц за­тухают, что вызывает уменьшение потребля­емой энергии. При пол­ном уплотнении — энергия расходуется только на колебание всей массы бетона в форме и имеет поэтому минимальное и постоянное значение, не зависящее от времени вибрирования. Метод измерения потребляемой мощ­ности прост и не требует особой аппаратуры. Желательно только использовать точные самопишущие ваттметры.

К сожалению, измерения, проведенные на производственных виброплощадках, не показывают подобной зависимости. Это, оче­видно, объясняется сравнительно небольшим весом уплотняемой бе­тонной смеси по сравнению со всей вибрируемой массой. Поэтому вопрос о пределах применения описанной методики, а также и сама " методика подлежит еще дальнейшей доработке. Совершенно неясен также вопрос о возможности использования этого способа при дру­гих методах формования изделий с помощью вибровкладышей, виб­роштампов, виброформ и т. д.

При изыскании других объективных показателей уплотняемости бетонной смеси было обращено внимание на большую чувствитель­ность гамма-лучей к изменению плотности материала. Это свой­ство гамма-лучей применяется в настоящее время при определении плотности грунтов, грунтовой пульпы и других материалов,, а также затвердевших бетонных дорожных покрытий [94].

В описываемых далее опытах, проведенных совместно с инж. И. С. Вайнштоком 1761, источником гамма-лучей служил радиоактив­ный изотоп — кобальт 60 — интенсивностью 25 милликюри с перио­дом полураспада 5,3 года. Радиоактивный кобальт излучает бета — и гамма-лучи. Бета-лучи полностью поглощаются бетоном и не могут использоваться для рассматриваемых целей. Для измерения поглощения в бетоне пригодны лишь гамма-лучи, обладающие глу­бокой проникающей способностью и только частично поглощаю­щиеся бетонной смесью. При правильном выборе фокусного рас­стояния и соответствующем направлений пучка через исследуемый материал пройдет узкий параллельный пучок гамма-лучей. При прохождении гамма-лучей через вещество некоторая часть их, вза­имодействуя с электронами атомов вещества, отклоняется от на­правления своего движения — рассеивается. Величина рассеивания зависит от энергии гамма-лучей и атомного номера элементов, входящих в состав поглощающего вещества.

В опытах в качестве аппаратуры, регистрирующей интенсив­ность гамма-излучения, была использована установка типа Б. Уста­новка типа Б представляет устройство, состоящее из счетной труб­ки (Гейгера-Мюллера), преобразующей изменение интенсивности гамма-лучей в электрический ток, и пересчетного прибора, предна­значенного для деления числа импульсов, подаваемых на его вход, и для приведения в действие механического счетчика.

В первоначальных опытах измерение интенсивности поглоще­ния гамма-лучей проводилось в статическом состоянии. Испытуе­мая бетонная смесь помещалась в неразъемный металлический цилиндр. После свободной укладки в цилиндр определяемого коли­чества (8 кг) бетонной смеси вибрационная площадка включалась на различные промежутки времени: 5, 10, 15, 180 и 300 сек. После каждого периода вибрирования на площадку устанавливались кон­тейнер с радиоактивным кобальтом и снятой свинцовой пробкой и счетчик Гейгера-Мюллера; измерялся уровень смеси в цилиндре и число импульсов, принятых счетчиком іпосле прохода гамма-лу­чей через бетонную смесь за 60 сек.

В этих опытах использовалась особо жесткая смесь на гравии с предельной крупностью 20 мм. Вибрация производилась с при­грузкой в 28 г/см2. Всего было испытано три состава бетона, отли­чающихся расходом цемента (300, 400 и 500 Кгім3). Для. каждого состава опыты повторялись два-три раза.

Результаты одного из опытов показаны на рис. 73. Из рисунка видно наличие прямой, инвариантной к составу бетона зависимости между количеством импульсов гамма-лучей, прошедших через бе­тонную смесь, и степенью уплотнения (объемным весом) этой смеси. Аналогичные зависимости были получены и в остальных опытах. Результаты первых опытов позволили сделать вывод о возможности определения степени уплотнения бетонной смеси по поглощению гамма-лучей, проходящих через исследуемую бетон­ную смесь. Дальнейшие опыты подтвердили этот вывод. В ^шх одновременно измерялась степень уплотнения бетонной смеси При
вибрации и почти непрерывно ртсчитьгвалось число импульсов гамма-лучей, проходящих через уплотняемую бетонную смесь. В этих опытах счетчик Гейгера-Мюллера крепился на специальном кронштейне над вибраплощадкой в непосредственной близости от вибрируемого цилиндра, а контейнер с радиоактивной ампулой устанавливался на специальной ггодставке-вне-вибронлощедки тек, чтобы он находился примерно на одной оси с вибрируемым цилинд­ром и счетчиком. Расстояние от радиоактивной ампулы до

Цилиндра составляло около 500 мм. Для возможности точ­ного отсчета числа импульсов за короткий промежуток вре­мени, измеряемый секундами, в схему установки типа Б бы­ло вмонтировано специальное электронное реле, которое ав­томатически выключало элек­тромеханический счетчик че­рез заданный промежуток вре­мени.

На рис. 74 показаны ре­зультаты опыта, в котором ис­пользовалась бетонная смесь на гравии с предельной круп­ностью 20 мм. Расход цемента составлял 300 кг/мг, водосодержание 129 л/мг, жесткость около 600 сек. Вибрирование производилось с пригрузкой 28 г/см2.

После включения виброплощадки (амплитуда колебаний 0,5 мм), через каждые 30 сек. производилось измерение уровня бе­тонной смеси в сосуде и отсчет числа импульсов, проходящих через бетонную смесь. Число импульсов подсчитывалось в течение 10 сек. Промежуток времени точно фиксировался автоматическим реле времени. Обращает на себя внимание совпадение/ зависимости ко­эффициента уплотнения и числа импульсов гамма-лучей от времени вибрирования. "Момент полного уплотнения бетонной смеси (Купл близок к единице) совпадает с моментом прекращения уменьшения числа импульсов гамма-лучей.

Такие же положительные результаты были получены и в опы­тах с моделями изделий. В них поток гамма-лучей проходил через 250-лш слой бетонной смеси (поперек модели). Отсчет числа им­пульсов производился в течение 10 сек. через каждые 30 сек. Мо­мент уплотнения бетонной смеси, определяемый визуально и по снятой кривой потребляемой мощности, совпал с моментом прекра­щения уменьшения числа импульсов гамма-лучей (см. рис. 72).

В настоящее время в НИИЖелеэобетона изготовлен прибор, позволяющий производить непрерывный замер интенсивности по­тока гамма-лучей, проходящих через уплотняемую бетонную смесь. Это* прибор значительно упрощает проведение испытаний. Способ измерения степени уплотнения бетонной смеси, с помощью гамма-
лучей может быть использован їв исследованиях уплотнения fSero — на и при проведении испытаний, наладке и опробовании различного формовочного оборудования. Необходима дальнейшая доработка этого метода с целью его использования для текущего контроля сте­пени уплотнения бетонной смеси на заводах железобетонных из­делий, столь необходимого для последующей автоматизации про-

КОНТРОЛЬ СТЕПЕНИ УПЛОТНЕНИЯ БЕТОННОЙ СМЕСИ

Рис. 74. Зависимость коэффициента уплот­нения и числа импульсов гамма-лучей от времени вибрирования

Изводства. Интенсивность используемого в этом методе радиоактив­ного излучения безопасна для окружающих и при надлежащих мерах безопасности не вызывает каких-либо осложнений.

Следует остановиться и на способе определения степени уплот­нения по электропроводности бетонной смеси. Этот способ был предложен еще в 1936 г. Р. В. Вегенером и А. Е. Деоовьгм [10] для определения радиуса действия вибраторов.

По мере уплотнения бетонной смеси ее электропроводность по­вышается и в момент уплотнения достигает постоянного значения. В результате исследований, проведенных в НИИЖелезобетона Р. В. Вегенером, был изготовлен’ прибор для измерения степени уплотнения бетонной смеси методом электропроводности. Опыты показали, что прибор чрезвычайно чувствителен к изменениям сте­пени уплотнения бетонной смеси. Причем электропроводность уплотняемой бетонной смеси изменяется в большей степени, чем ее уровень в цилиндрической форме (рис. 75). Хорошие результаты дал этот сдособ при определении времени уплотнения бетонной сме­си для. железобетонных изделий. К недостаткам этого метода
следует отнести необходимость обязательного контакта между датчиком и вибрируемой бетонной смесью, что затрудняет прове­дение измерений для некоторых изделий и способов формования и затрудняет механизацию и автоматизацию процесса измерения. Способ определения времени и степени уплотнения с помощью гам­ма-лучей не имеет этого недостатка, однако он не может быть

Йсмв 7

Б

£ V 3 . 2 1

Использован при формовании крупногабаритных изделий и, кроме того, требует использования более сложной аппаратуры и источни­ка радиоактивного излучения.

Описанные выше способы определения жесткости и водосодер­жания бетонной смеси в процессе ее приготовления и степени уплот­нения бетонной смеси при формовании требуют для своего практи­ческого применения доработки и производственной проверки. Одна­ко это не должно задерживать внедрение жестких бетонных смесей на производстве.

Тщательный и систематический контроль за влажностью за­полнителей, а твкже периодическая проверка жесткости смеси мо­гут обеспечить вполне достаточную стабильность свойств бетонной смеси. Для этой цели может быть рекомендован также разрабо­танный в НИИЖелезобетона чрезвычайно простой и доступный объемно весовой способ контроля и поддержания жесткости смеси, основанный на методе определения Купл по Гланвиллю.

Применение надлежащих средств уплотнения и весовое дози­рование бетонной смеси при формовании изделий позволяют до­биться необходимой степени уплотнения.

Добавить комментарий

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