Вибрирование бетона при заливке фундамента своими руками

Beton-House com

Сайт о бетоне: строительство, характеристики, проектирование. Соединяем опыт профессионалов и частных мастеров в одном месте

процесс уплотнения

Вибрирование бетона — это один из эффективных методов уплотнения бетонного раствора в период его заливки в опалубочную форму конструкций.

Основные характеристики бетона, такие как однородность структуры, прочность, долговечность, закладываются на этапе производства бетонных работ. Одним из технологических факторов, влияющих на дальнейшие эксплуатационные характеристики конструкций, является обязательное вибрирование состава в период формования или возведения железобетонного монолита.

Описание вибрирования, как способа укрепления бетона

Жидкая пульпа цементного раствора при перемешивании в бетономешалке набирает в себя до 2% воздуха от объема смеси. Если позволить ему остаться в бетоне, после застывания получится пористый, рыхлый камень. Долговечность конструкции, в основе которой такой бетон, потеряна даже при использовании цементов высоких марок: массив будет пронизан капиллярами и пустотами, как губка напитает в себя воду и зимой пойдет трещинами. Неперемешанный раствор застынет, скорее всего, слоями и также слоями начнет отваливаться.

Вибрация раствора позволяет решить обе эти проблемы. Наконечник вибратора, колеблющийся с высокой частотой и малой амплитудой в пределах радиуса действия, зависящего от мощности устройства, сотрясает пульпу, заставляя растворенный воздух собираться в пузырьки и выходить на поверхность. Таким образом бетонный массив избавляется от растворенного в нем воздуха. Возбужденная колебаниями масса раствора приобретает повышенную текучесть, раствор перемешивается лучше, не образуя слоев и равномерно заполняя предназначенный для него объем.

Освобожденный от лишнего воздуха однородный во всем массиве бетонный камень становится устойчивым ко всем воздействиям: механическим, климатическим и сезонным.

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

Методы проведения вибрирования

Перед заливкой бетонного раствора необходимо как следует очистить от масла и ржавчины каркас из арматуры и проверить прочность опалубки. Заливку нужно производить таким образом, чтобы не происходило расслоение раствора, последовательно укладывая смесь в одном направлении.

Вибрирование бетона можно производить ручным или механическим методами.

Ручное вибрирование

В случае отсутствия какого-либо инструмента для механического вибрирования при небольших объемах работ в неудобных местах аккуратно простукать арматуру и опалубку, возбуждая таким образом колебания раствора. Делать это надо без фанатизма, стремясь не повредить опалубку.

Жидкую пульпу можно также протыкать на всю глубину куском арматуры, ломиком: чем чаще, тем лучше. Оба этих метода можно использовать там, где применение механических вибраторов невозможно или нецелесообразно. Эти методы очень высоких результатов не дадут, но при достаточном усердии принесут пользу на дачном и домашнем строительстве.

Механическое вибрирование

Для более пластичных смесей и при больших объемах работ применяют глубинные механические вибраторы с гибкими наконечниками.

При проведении качественного вибрирования бетона необходимо соблюдать правила:

• погружение наконечника (булавы) вибратора в раствор не более 80% его длины. Это необходимо, чтобы верхняя поверхность слоя не застаивалась и не тормозила выход пузырьков воздуха;
• круги от вибратора на поверхности раствора должны перекрываться не менее, чем на 10 см, либо перестановка наконечника должна осуществляться с шагом в 1,5 радиуса круга. Главное правило – не должно оставаться не перекрытых волнами участков укладки;
• при укладке бетона слоями наконечник вибратора должен проходить ниже границы раздела не менее, чем на 10 см, тем самым разрушая расслоение монолита;
• не рекомендуется касаться наконечником арматуры и опалубки, нельзя подводить его близко к стыкам и углам, чтобы не повредить его и не нарушить конструкцию;
• погружать вибратор в раствор надо быстро, а вынимать – медленно, чтобы воронка затянулась;
• после завершения вибрирования возможна укладка следующего слоя бетона, но нельзя допускать, чтобы укрепленный слой уже схватился.

Окончание вибрирования можно определить по следующим признакам: нет проседания пульпы, прекратился пузыриться верхний слой, всплыло цементное молочко.

Более подробно обо всех мероприятиях по вибрированию бетонного раствора написано в настольной книге строителя СНиП 3.03.01-87 пункт 2.11 [1].

Этапы процесса вибрации

Уплотнение раствора производят с использованием инструмента или виброплощадки. Полученные импульсы разжижают жидкость, пузырьки воздуха удаляются. Тип оборудования определяет частоту колебаний, показатель которых считается главным параметром процесса. Целесообразным будет применение нескольких приборов, имеющих одну частоту. Тогда процесс уплотнения бетона станет равномернее. Главные моменты работы:

1. Сначала следует залить равномерно бетонный слой высотой не больше 40 см.
2. Начать вибрировать на одном месте более 5 секунд. Если густота бетона высокая, время увеличить.
3. Извлекать вибратор медленно.

Применяемое оборудование для проведения вибрирования

Физико-механические характеристики необходимого оборудования для вибрирования конкретного объекта определяются изначально фракцией заполнителя и качеством раствора. Условно делится на три вида:

• для заполнителя фракцией менее 10 мм и мелкозернистым раствором необходимая частота работы наконечника вибратора – от 10 до 20 тысяч колебаний в минуту;
• для фракций от 10 до 50 мм частота – от 3500 до 9000 колебаний;
• частоты менее 3,5 тысяч – самые распространенные и эффективные во всех случаях.

Скорость и качество вибрирования также напрямую зависит от длины и диаметра наконечника, которые в свою очередь определяют мощность привода механизма. По типу привода оборудование бывает электрическим (от электродвигателя), пневматическим (от вентиля компрессора) и бензиновым (от ДВС). Конструкции гибкого передаточного вала и набора наконечников зависят от производителя конкретного прибора.

Кроме механического вибратора, управляемого оператором, существует большое количество машин для применения на больших объемах укрепляемого бетона. Они подразделяются на следующие классы:

• разнообразные виброплиты и виброрейки для обработки верхнего слоя раствора на больших площадях. Они могут оснащаться различными инструментами для вибрации верха и низа уплотняемого бетона (пригрузы), дополнительными вибронасадками и приспособлениями для заглаживания, доуплотнения цемента.
• для производства массивных ЖБК глубинные машины с полным погружением в раствор;
• объемные виброплощадки с движущимися рамами, блоками для подачи к раствору горизонтальных и вертикальных колебаний.

Задачи у всего разнообразия машин и механизмов одни и те же – удалить воздух из раствора и уплотнить бетон вибрацией.

Наряду с традиционными механическими вибраторами в последнее время стало появляться оборудование, в котором используется ультразвук для уплотнения бетона. Такие устройства состоят из щитов опалубки с мощными пьезокерамическими излучателями, которые запитаны от генератора ультразвука, тиристорного коммутатора, и управляемые от компьютера.

Ультразвуковые погружные глубинные вибраторы и навешанные на щиты опалубки наружные излучатели переставляются, как и традиционные механические, по мере укладки бетона с шагом в полтора радиуса эффективного излучения. К недостаткам такой технологии можно отнести невысокое качество уплотнения, большие затраты электроэнергии и высокая трудоемкость, но методика развивается и вполне успешно применяется при монолитном строительстве в скользящей оснастке [2].

Глубинные вибраторы

Для качества вибрирования инструмент следует погружать на всю глубину бетонного слоя.

Самым распространенным типом вибраторов является глубинный. Он состоит из булавы с эксцентриком, который соединен гибким валом с мотором. Булава погружается в смесь и действует на него определенными усилиями, отсюда и название – глубинный. Частота вибрирования смеси достигает 12 000 циклов в минуту. Вибратор легко перемещается и обрабатывает участки в радиусе до метра в течение 15-30 сек. Момент окончания процесса можно установить по поверхности: она не должна содержать избытка раствора и не должна быть пористой.

Вибратор обязательно следует погружать на всю глубину бетона и в слой, расположенный ниже, если он до сих пор пластичен. Таким образом будет устраняться зона контакта и создаваться монолитный бетон. Если толщина слоя более 0,6 м, то вибратор из нижних частей слоя не сможет удалить воздух. Такого типа вибраторы очень эффективны, т. к. вся их энергия полностью передается смеси.

Подготовка и вибрирование своими руками

При сильном желании залить бетон своими руками для личного строительства при отсутствии опыта необходимо тщательно изучить СНиП 3.03.01-87, посмотреть ролики на соответствующую тему. В том случае, если простукивание опалубки и штыкование раствора по качеству не устраивает, крепко обдумать следующие варианты:

• поиск для выполнения задачи подходящего вибратора в интернете;
• в случае нежелания покупать для разовой работы аппарат, попробовать взять в аренду в магазинах с инструментами или через соответствующие форумы;
• если есть дрель или перфоратор, соорудить кустарный наконечник (при достаточном опыте работы руками – вполне посильная задача), можно поискать и набор наконечников с гибким приводом в аренду;
• изготовить вполне приличный вибратор для домашнего строительства можно из почти любого электродвигателя от бытовой техники, благо чертежей и рекомендаций в сети достаточно.

Скрупулезно выполняя рекомендации по вибрированию цементного раствора, кустарным прибором можно вполне достойно справиться с качественным укреплением бетона.

Поры и капилляры, ослабляющие бетон

Бетон изначально – водный раствор цемента, песка и добавок. Вода, находящаяся между зернами песка и других заполнителей, в процессе застывания испаряется, образуя в массиве капиллярные поры. Их размеры могут быть много меньше микрона или достигать сотен микрон.

Процесс, происходящий под зернами заполнителей (седиментация), приводит к испарению воды. В результате под ними образуются седиментационные поры более 2 мм в диаметре (зависит от размеров фракций заполнителя).

Кроме того, при перемешивании в бетономешалке раствор может дополнительно набрать воздушных пузырьков. Суммарно все виды воздуха в неуплотненном растворе могут достигать 6% от массы бетонной смеси. Если дать бетону застыть в таком состоянии, то качество камня ухудшится в разы.

Признаки достаточного уплотнения бетонной массы

Один из признаков – отсутствие пузырьков в бетонной смеси. 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