Проектно-конструкторский и технологический институт промышленного строительства

ОАО ПКТИпромстрой

ВИБРАТОРЫ РУЧНЫЕ ГЛУБИННЫЕ И ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ (КАТАЛОГ-СПРАВОЧНИК)

ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСКИЙ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ПРОМЫШЛЕННОГО СТРОИТЕЛЬСТВА ОАО ПКТИпромстрой

Вибраторы ручные глубинные и поверхностные электрические для уплотнения бетонных смесей (каталог-справочник)

№ 7354

2000

11

си существует оптимальная продолжительность вибрирования, дольше которой вибрировать смесь не имеет смысла: глубина проработки меняется мало. Исследованиями установлено, что наибольшее значение при виброуплотнении имеет соотношение между давлением на бетон виброуплотнителя и амплитудой возмущающей силы вибратора. Если это соотношение равно 0,4...0,6, то виброуплотнение идет успешно; при 0,3 - колебания носят ^установившийся характер, при соотношении 0,6 и выше колебания начинают интенсивно затухать и почти полностью затухают при соотношении равным 1. Однако эти рекомендации трудно учесть практически (сложно замерить давление на бетон и амплитуду возмущающей силы). При снижении водосодержания бетонной смеси растет и оптимальное давление на бетон и масса виброуплотнителя. Известны зависимости для бетонов, используемых при производстве сборных железобетонных изделий (рис. 1.10). Для смесей, используемых в монолитном строительстве, удельное давление принимают около 4 кПа.

J

I

I

1“

Оптимальным диапазоном частоты колебаний для поверхностных виброуплотнителей, рассчитанных на уплотнение слоев высотой 10...20 см, считают 25...50 Гц (меньше частоты - для бетонов с более крупными фракциями заполнителя, больше - для более мелких фракций заполнителя).

Скорость перемещения поверхностного вибратора обычно устанавливают опытным путем. Для наиболее распространенных условий (подвижность бетонной смеси 1...3 см, толщина слоя 10... 15 см) ее принимают 0,5... 1 м/мин. В литературе особенно подчеркивается, что эффективность работы поверхностного вибратора проверяют опытным путем, что связано с небольшой толщиной уплотняемых слоев; влиянием свойств основания, на которое уложен бетон; сложностью учета характеристик уплотняемой смеси и допущениями при расчете характеристик виброуплотнителей.

12

2 Вибраторы ручные глубинные электрические с гибким валом

Вибратор ручной глубинный электрический с гибким валом ИВ-66

Вибратор ручной глубинный электрический с гибким валом ИВ-47

Техническая характеристика

Наружный диаметр корпуса вибронаконечника, мм Длина вибронаконечника, мм . Частота колебаний, Гц (колеб./мин) Вынуждающая сила, Н (кгс) Электродвигатель: тип

мощность, кВт линейное напряжение, В частота тока, Гц питание вибратора

Гибкий вал:

тип.    .

диаметр сердечника, мм . длина, мм Масса рабочего комплекта, кг .

Вибратор ручной глубинный электрический с гибким валом ИВ-67

15

Техническая характеристика

Наружный диаметр корпуса вибронаконечника, мм 51 Длина вибронаконечника, мм . 410 Частота колебаний, Гц (колеб./мин) 267 (16000) Вынуждающая сила, Н (кгс) 3000 (300) Электродвигатель: тип трехфазный асинхронный с мощность, кВт короткозамкнутым ротором 0,8 линейное напряжение, В 36 частота тока, Гц 50 питание вибратора от трехфазной сети с линей Гибкий вал: тип. . ным напряжением 380 В и частотой тока 50 Гц через понижающий трансформатор. В-128 диаметр сердечника, мм . 12 длина, мм 3900 Масса рабочего комплекта, кг . 29

Рисунок 2.4 — Вибратор ручной глубинный

электрический с гибким валом ИВ-117 (ИВ-117А)

16

Техническая характеристика

Подвижность уплотняемой бетонной смеси (осадка стандартного конуса), см    .    .    ,    2...4

Наружный диаметр корпуса

вибронаконечника, мм .    .    .    .    51

Длина вибронаконечника, мм .    .    .    420

Частота колебаний (синхронная), Гц    .    .    285

Вынуждающая сила (при синхронной частоте), кН .    .    .    .    .    .    3,85

Статический момент дисбаланса, кГ-см .    0,12

Электродвигатель:

тип    трехфазный асинхронный с

короткозамкнутым ротором номинальная мощность, кВт    .    .    0,75

линейное напряжение, В    .    .    40

частота тока, Гц    .    .    50

питание вибратора    от трехфазной сети с линей

ным напряжением 380 В и частотой тока 50 Гц через понижающий трансформатор.

Режим работы по ГОСТ 183-74**    .    .    S1

Модель гибкого вала .....    В-128Б

Длина гибкого вала, мм .    .    .    .    3005

Допускаемый радиус изгиба, не менее,мм .    300

Масса, кг:

вибронаконечника.    .    .    .    4,5

электродвигателя .    .    .    .    15

гибкого вала. .    .    .    .    12

рабочего комплекта (двигатель, гибкий вал и вибронаконечник) .    .    .    31,5(30,5)

Вибратор ручной глубинный электрический с гибким валом ИВ-47А

Техническая характеристика

76

430

170(10000)

4000 (400)

трехфазный асинхронный с короткозамкнутым ротором 0,8 36 50

от трехфазной сети с линейным напряжением 380 В и частотой тока 50 Гц через понижающий трансформатор.

В-123

3005

35,5

Рисунок 2.6 — Вибратор ручной глубинный

электрический с гибким валом ИВ-116 (ИВ-116А)

Техническая характеристика

Подвижность уплотняемой бетонной смеси (осадка стандартного конуса), см    .    .    2...4

Наружный диаметр корпуса

вибронаконечника, мм .    .    .    .    76

Длина вибронаконечника, мм .    .    .    430

Частота колебаний (синхронная), Гц .    .    210

Вынуждающая сила (при синхронной частоте), кН .    .    .    .    .    .    6

Статический момент дисбаланса, кГ-см .    0,348

Электродвигатель: тип

трехфазный асинхронный с короткозамкнутым ротором

номинальная мощность, кВт 1 линейное напряжение, В 40 частота тока, Гц 50 питание вибратора от трехфазной сети с линей Рабочее положение ным напряжением 380 В и частотой тока 50 Гц через понижающий трансформатор, вертикальное или крутона- Режим работы по ГОСТ 183-74** клонное S3-60% Модель гибкого вала. , В-128Б Длина гибкого вала, мм . . 3005 Допускаемый радиус изгиба, не менее,мм . 300 Масса, кг: вибронаконечника. 9 электродвигателя . 15 гибкого вала. 12 рабочего комплекта (двигатель, гибкий вал и вибронаконечник) . 36 (35,5)

19

3 Вибраторы ручные глубинные электрические со встроенным двигателем

Рисунок 3.1 — Вибратор ручной глубинный электрический со встроенным двигателем ИВ-78

3

Общая часть

Вибрирование является одним из наиболее эффективных способов уплотнения бетонных смесей, особенно смесей повышенной жесткости, дающих после твердения наибольшую прочность бетона. Наибольшее применение получили ручные электрические вибраторы; пневматические вибраторы получили ограниченное применение, в основном на пожаро- и взрывоопасных производствах. Кроме того, для питания пневмовибраторов необходимы мощные компрессоры, что повышает энергоемкость и стоимость работ. Электрические вибраторы позволяют экономить около 60% электроэнергии (по сравнению с пневматическими) и значительно дешевле пневматических, не нужен компрессор.

Данный каталог-справочник можно рекомендовать для инженерно-технического персонала проектных и строительных организаций, осуществляющих подбор вибраторов при разработке проектов производства работ (ППР), а также для специалистов служб строительных организаций.

Авторы-разработчики каталога: сотрудники ОАО ГЖТИпромстрой А.В. Колобов, Б.И. Бычковский, М.И. Стронгин.

Разработчики «Каталога-справочника» выражают признательность за возможные замечания и предложения по составу и содержанию материалов, по их дополнению и изменению.

Предложения направлять по адресу:

125040, г. Москва, Ленинградский проспект, д. 26 тел. (095) 214-36-49, 214-48-07, факс (095) 214-95-53 E-mail: pkti@aha.ru http ://www.aha.ru/~pkti

Рисунок 3.2 — Вибратор ручной глубинный электрический со встроенным двигателем ИВ-79

Техническая характеристика

Подвижность уплотняемой бетонной смеси (осадка стандартного корпуса), см    .    .    1.. .5

Наружный диаметр корпуса

вибронаконечника, мм .    .    .    .    75

Длина вибронаконечника, мм .    .    .    440

Частота колебаний (синхронная), Гц (колеб./мин) 183 (11000) Вынуждающая сила (при синхронной частоте), Н (кгс) .....    5500 (550)

Электродвигатель:

тип    трехфазный асинхронный с

короткозамкнутым ротором

Рабочее положение

Режим работы по ГОСТ 183-74** Масса вибратора, кг

1 Основы теории виброуплотнения и основные рекомендации по выбору вибраторов и работе с ними

Затвердевший бетон приобретает требуемые свойства: высокую прочность при сжатии, водонепроницаемость, антикоррозионную защиту арматуры, морозостойкость и стойкость к действию агрессивных факторов среды только при соответствующем уплотнении. Это связано с тем, что при уплотнении уменьшается пористость бетона и упрочняются связи между частицами заполнителя и цементом (рис. 1.1). Кроме того, при заданной прочности бетона вибрирование позволяет снизить водоцементное соотношение (В/Ц) бетона и экономить цемент (рис. 1.2). Недоуплотне-ние бетонной смеси на 1% снижает прочность бетона примерно на 7%.

При вибрировании происходит возбуждение колебаний в бетонной смеси, трение и сцепление между покрытыми цементным тестом частицами заполнителя уменьшаются, ощутимо снижается вязкость цементного материала, происходит вытеснение воздуха. В конце первой фазы бетонная смесь ведет себя как вязкая жидкость, устанавливается определенный уровень ее поверхности и частицы заполнителя располагаются еще плотнее и продолжают вытесняться небольшие пузырьки воздуха.

В практике достижимым считается уплотнение бетона до пористости 1...3% ( в среднем 1,5%). Основное противодействие процессу уплотнения оказывают вязкость цементного теста, капиллярные силы в смеси и трение между

5

зернами заполнителя. Трение между смесью и арматурой, а также трение со стенками опалубки имеют второстепенное значение.

Основные типы вибраторов, используемых для уплотнения бетонных смесей

Все вибраторы можно условно разделить на 2 больших группы:

I.    Глубинные вибраторы, рабочим органом которых является корпус, погружаемый в уплотняемую бетонную смесь и приводящий ее в колебательное движение. Наибольшее применение имеют ручные глубинные вибраторы с гибким валом и ручные со встроенным электродвигателем.

II.    Поверхностные вибраторы, рабочими органами которых служат площадки ровной формы (виброплощадки) или специальные рейки (виброрейки). В качестве источника виброколебаний в виброплощадках и виброрейках используются вибраторы общего назначения. Виброплощадки и виброрейки скользят по уплотняемой поверхности, передавая ей колебания.

1.1 Уплотнение бетонных смесей глубинными вибраторами

Глубинные вибраторы с гибким валом предназначены для уплотнения бетонных смесей с осадкой конуса 3...5 см при укладке их в тонкостенные монолитные конструкции, а также густоармированные массивы. Расстояние между стержнями арматуры должно быть не менее l,5d вибронаконечника. При работе вибронаконечник должен свободно входить между стержнями арматуры бетонируемой конструкции. Вынимать вибронаконечник из бетона нужно при выключенном электродвигателе, медленно, давая возможность заплыть образующемуся от вибратора отверстию.

Нельзя допускать резких изгибов гибкого вала (радиус изгиба должен быть не менее 350 мм). Не допускается зажим наконечника между стержнями арматуры или между арматурой и опалубкой во избежание перегрузки электродвигателя.

Ручные вибраторы со встроенным электродвигателем предназначены для уплотнения бетонных смесей с осадкой конуса 1...5 см при укладке в малоармированные массивы промышленных и гидротехнических сооружений. Эти вибраторы рассчитаны на питание от преобразователя частоты тока (с 50 на 200 Гц). Поскольку при пуске электродвигателя пусковой ток в несколько раз превышает номинальный, то при работе нескольких вибраторов от одного преобразователя включать вибраторы в работу следует по одному с выдержкой, обеспечивающей полный запуск электродвигателя вибратора. Извлекать вибратор из бетонной смеси нужно только при включенном электродвигателе.

6

При работе корпус вибратора следует полностью погружать в бетонную смесь. Работа вибратора на воздухе и с не полностью погруженной в бетонную смесь рабочей частью приведет к быстрому разрушению изоляции обмоток, так как их электродвигатель рассчитан на работу при его интенсивном охлаждении бетонной смесью.

Укладку бетонной смеси следует вести горизонтальными слоями (поярусно) толщиной не более 1,25 длины рабочей части вибратора (рис. 1.3). Шаг перестановки глубинных вибраторов не должен превышать 1,5 R, где R-pa-диус действия вибратора (рис. 1.4). Продолжительность вибрирования должна обеспечить достаточное уплотнение, основными признаками которого являются: прекращение оседания бетонной смеси, появление цементного молока на поверхности, прекращение появления пузырьков воздуха.

1.2 Основные параметры процесса вибрирования глубинными вибраторами

Важнейшими параметрами процесса вибрирования являются: диаметр вибронаконечника, радиус действия вибратора, частота колебаний, продолжительность вибрирования, величина возмущающей силы, глубина вибрирования.

Диаметр вибронаконечника очень существенно влияет на радиус действия вибратора, а следовательно и на производительность процесса вибрирования. Кроме того, диаметр вибратора зависит от гранулометрического состава

бетонной смеси. Чем мельче частицы заполнителя, тем меньше должен быть диаметр вибратора (если нет иных ограничений, например, шаг арматуры). Чаще всего используют вибраторы диаметром 50...70 мм для смеси с заполнителями крупностью до 25 мм и вибраторы диаметром 70... 100 мм для смеси с заполнителем крупностью до 40 мм.

Ориентировочно можно считать, что в зависимости от диаметра вибратора объем уплотняемого бетона составляет 1...4 м³/ч для вибратора диаметром 45 мм, 5...10 м³/ч для вибратора диаметром 70 мм и 10...30 м³/ч для вибратора диаметром 100 мм.

Радиус действия вибратора зависит и от частоты колебаний.

Например, для вибратора с частотой колебаний 335 Гц (20000 кол/с) зависимость радиуса действия вибратора от диаметра вибронаконечника имеет вид, представленный на рисунке 1.5.

Радиус действия вибратора легко можно оценить экспериментально. Для этого достаточно поместить в бетонную смесь на все более увеличивающемся расстоянии от вибратора стержни диаметром 20 мм длиной, равной длине вибратора. После 1 мин вибрирования границы радиуса действия покажут стержни, не полностью погрузившиеся в смесь.

Как видно из рисунка, следует выбирать наибольший диаметр вибронаконечника, который может войти в промежутки между стержнями арматурного каркаса, что значительно увеличит производительность вибрирования (радиус действия растет быстрее, чем диаметр вибронаконечника). Однако, диаметр вибронаконечника не должен превышать 0,67 от расстояния между стержнями арматуры.

Кроме того, существует зависимость рекомендуемой частоты колебаний вибронаконечника от его диаметра, представленная графиком на рисунке 1.6.

-г>

Рисунок 1.5 - Зависимость радиуса действия вибратора от диаметра вибронаконечника (при частоте колебаний 335 Гц)

-1-1-1-1-1-1-►

20    40    60    80    100    120

Диаметр вибронаконечника, мм

Рисунок 1.6 - Зависимость рекомендуемой частоты колебаний от диаметра вибронаконечника глубинного вибратора

Существует еще один способ повышения производительности глубинных вибраторов (Таблица 1).

Таблица 1 - Влияние угла наклона глубинного вибратора на его эффективность

Ориентация вибратора в слое Радиус действия вибратора при разной толщине слоя, см Полезный объем уплот-ненного бетона при толщине слоя 50 см, м3 30 45 60 Вертикальная 25 30 35 0,12 Под углом 30...40° к вертикали 30 35 40 0,16 Г оризонтальная 60* 70* 80* 0,24

- ширина полосы уплотнения

9

Как видно из таблицы, производительность вибрирования увеличивается, но следует иметь ввиду, что конструкция глубинных вибраторов такова, что их долговечность при наклонной работе снижается.

Частота колебаний вибратора влияет на радиус действия вибратора (рис. 1.7) и продолжительность вибрирования (рис. 1.8). Кроме того, колебания низких частот больше воздействуют на крупные частицы, высоких -на более мелкие. Это ведет к тому, что при работе с легкими бетонами радиус действия вибраторов оказывается вдвое меньше, чем при работе с т,ЯЖ/1ЫМИ бетонами. Поэтому приходится перемещать вибратор на вдвое меньшее расстояние.

При использовании бетононасосов не рекомендуется использовать заполнители крупностью свыше 20 мм, поскольку это увеличивает износ деталей насоса. Поэтому частота колебаний вибронаконечника должна быть достаточно велика, при этом уменьшается и продолжительность вибрирования (рис. 1.8), а следовательно и производительность процесса вибрирования.

Как видно из рисунка 1.7, наибольший радиус действия вибраторов 30...45 см достигается при частоте вибрации 150...200 Гц (9000... 12000 кол/с), продолжительность при этом также минимальна (рис. 1.8).

Из всего сказанного можно делать следующие выводы:

1.    Диаметр вибронаконечника следует брать наибольшим (если это не ограничено иными факторами: шагом арматуры, размерами обрабатываемого участка). При этом радиус действия (и производительность вибратора) увеличивается.

2.    Оптимальная частота вибрации составляет 150...200 Гц, при этом продолжительность вибрирования составляет не более 30 с.

10

3.    Глубинные вибраторы наиболее эффективны при работе с тяжелыми бетонами, имеющими относительно крупный и тяжелый заполнитель. При этом их радиус действия и производительность наибольшие.

4.    При работе глубинных вибраторов в наклонном положении (30...40° к вертикали) их радиус действия увеличивается на 15...20%, а полезный объем провибрированного бетона - на 30%, однако долговечность глубинных вибраторов при такой работе снижается.

1.3 Уплотнение бетонных смесей поверхностными вибраторами, вибробрусьями и виброрейками

Поверхностное вибрирование рекомендуется применять при уплотнении бетонной смеси, укладываемой в конструкции толщиной не более 25 см.

Допускается поверхностное вибрирование неармированных конструкций или конструкций, армированных однорядной сеткой, толщина которых не превышает 25 см. В конструкциях с двойной арматурой допускается толщина слоя не более 12 см.

Поверхностные вибраторы бывают в виде рабочих площадок, на которых закреплен дебалансный вибратор, а также в виде вибробрусьев и виброреек (они служат для уплотнения бетонной смеси небольшой толщины).

Бетонную смесь подают непосредственно на бетонируемую полосу и распределяют равномерным слоем, превышающим проектную высоту на 15.. .20% (этот припуск дают на уплотнение смеси).

Скорость перемещения поверхностного вибратора составляет 0,5...1 м/мин, уплотнение ведут в 2...3 прохода. Перед уплотнением распределяют бетон на как можно большей поверхности, веревки, с помощью которых передвигается вибратор, раскручивают на наибольшую длину, чтобы избежать поднятия передней кромки (веревки должны быть расположены с наименьшим углом к поверхности уплотнения). При перестановке поверхностных вибраторов должно обеспечиваться перекрытие на 10 см площадкой вибратора границы уже провибрированного участка. Перед виброрейкой по всей ее длине при движении должны всегда быть маленькие (1 ...2 см) катышки лишнего бетона. Если катышки слишком маленькие - качество виброобработки бетона будет неудовлетворительным.

1.4 Основные параметры процесса вибрирования поверхностными вибраторами

Основными параметрами процесса вибрирования являются: глубина проработки бетонной смеси, продолжительность вибрирования, частота колебаний.

Установлено, что глубина проработки бетонной смеси зависит от продолжительности вибрирования и от жесткости бетонной смеси. С увеличением жесткости бетонной смеси уменьшается глубина проработки и увеличивается необходимая продолжительность вибрирования. Из графика (рис. 1.9) видно, что для каждой жесткости бетонной сме-