Вибратор для бетона для чего нужен

Нередко при возведении фундамента или других бетонных изделий непрофессионалы сталкиваются с проблемой «саморазрушения» конструкции, её растрескивания, проседания. Причин для подобного явления может быть несколько, но наиболее явная – бетонная смесь была некачественно уплотнена при проведении работ.

Как и зачем уплотнять бетонную смесь

Прежде чем приступить к вопросам необходимости уплотнения бетонной смеси, проведем небольшой ликбез по строительной тематике.

Материал, с которым приходится работать при строительстве фундамента, называется бетонная смесь. Именно так, а не просто бетон. Потому что последний, по сути, является уже схватившимся искусственным камнем, и уплотнить его не представляется никакой возможности. Для подготовки бетонной смеси используется бетоносмеситель или, в простонародье, бетономешалка.

Теперь стоит разобраться, как выглядит упрощенная схема формирования бетонной смеси:

• в бетоносмеситель загружаются основные компоненты, которыми являются цемент, вода и песок. Пропорции могут отличаться в зависимости от требований, предъявляемых к будущему бетону;
• в ходе качественного замеса в бетонной смеси происходит реакция между частицами компонентов, которые начинают контактировать друг с другом и формировать устойчивые связи;
• в результате замеса, в бетоносмеситель попадает и еще один неучтенный компонент – это пузырьки воздуха, которые также становятся неотъемлемой частью смеси.

Естественно, может возникнуть резонный вопрос – что в этом страшного? Давайте разбираться дальше:

• примерно через три дня бетонная масса, залитая в опалубку, схватится, и пузырьки воздуха так и останутся ее неотъемлемой частью;
• со временем под воздействием естественной влаги эти пузырьки станут концентраторами конденсата;
• с приходом зимы влага, накопленная в воздушных карманах, превратиться в лед и увеличится в объеме;
• с увеличением объема возрастает давление на связи компонентов в бетоне и потихоньку они расшатываются, появляется трещины. С каждым годом этот цикл повторяется, соответственно, увеличиваются разрушения.

Из всего вышесказанного напрашивается один-единственный верный вывод – пузырьки воздуха следует удалять из бетонной смеси при подготовке и заливке. Но как это сделать?

Вот тут на помощь и приходят глубинные строительные вибраторы. При погружении в бетонную смесь и включении они создают колебания, которые приводят к разрушению связей между компонентами. Пузырьки воздуха освобождаются, согласно закону Архимеда, стремятся вверх, а их место занимают «полезные» частицы. Таким образом, смесь уплотняется и оседает.

Когда вибратор не требуется

Действительно, возможны ситуации, когда в применении вибратора отсутствует необходимость. В частности, если строительные работы производятся в регионе, где отсутствуют минусовые температуры. Соответственно, конденсат хоть и будет накапливаться в воздушных карманах, но превратиться в лед он не сможет.

Также при строительстве можно использовать специальные добавки. Их применение позволяет добиваться уникальных эксплуатационных свойств от бетонной смеси, в результате которых она приобретает удивительную возможность к деформации без механического воздействия. Но стоимость такого «самоуплотняющегося» бетона пока достаточно высока, и применение глубинных вибраторов обходится существенно дешевле.

Эта статья призвана помочь дачникам-застройщикам избежать ошибок при сооружении бетонного (ленточного, столбчатого, плитного) фундамента.

Уплотнение тела плитного фундамента

В редакцию www.7dach.ru регулярно приходят письма о досадных ситуациях «саморазрушения» фундаментов, их просадки или сплошного растрескивания. Причин последнего технологического фиаско может быть несколько, но наиболее вероятная — это отсутствие качественного уплотнения бетонной смеси. Хотя контрафакт цемента также не исключен.

Традиционный ленточный фундамент для дачи

Поэтому в сегодняшней статье мы рассмотрим не самых частых представителей дачной строительной техники – глубинные вибраторы для уплотнения бетонных смесей.

Зачем и как уплотнять бетонную смесь

Именно бетонную смесь, а не бетон. Так как под последним понимается уже схватившаяся, твердая масса силикатных составляющих. А до тех пор, пока масса текучая, как сомнительного качества сметана, она именуется бетонной смесью. Давайте попутно распрощаемся и с поистине опереточным словом "бетономешалка". Технически верное название этого агрегата — бетоносмеситель.

Чтобы проникнуться необходимостью применения вибратора при сооружении фундамента, следует, на мой взгляд, познакомиться с упрощенной схемой взаимодействия компонентов бетонной смеси между собой.

1. В бетоносмесителе перемешиваются компоненты будущего бетона – цемент, песок, мелкий и крупный заполнители и, разумеется, вода.
2. После качественного замеса мельчайшие частицы этих материалов начинают контактировать друг с другом, образуя между собой устойчивые связи. В первом приближении назовем их межмолекуляными. Серьезных физиков — специалистов в области тонких межмолекулярных взаимодействий – прошу не журить автора: он отчетливо осознает приблизительность названия таких связей.
3. Итак, частицы воды, цемента, песка, заполнителя качественно перемешались и образовали между собой пространственную сеть невидимых человеческим глазом связей. Представили себе эту картину? А теперь мне пора покаяться и признаться, что при перечислении попавших в бетонную массу компонентов я осознано не досказал главного. Дело в том, что при перемешивании этой массы лопасти бетоносмесителя неизбежно и насильно внедрили в нее множество пузырьков воздуха. Да-да, воздуха, а куда ему деваться при перемешивании?

Таким образом, кроме упомянутых выше компонентов, в бетонной массе находятся многочисленные пузырьки воздуха. И находятся они в пространственной сети межмолекулярных взаимодействий остальных компонентов.

В бетонной массе находится множество пузырьков воздуха

Ну и что? Кому они, собственно, мешают и зачем нам об этом знать? А дело в том, что:

1. Бетонная масса дня через три после ее затворения схватится и похоронит в своем массиве множество пузырьков.
2. В прохладные и влажные дни, которых у нас на родине не счесть, в этих микроскопических пузырьках воздуха осядет конденсат, то есть влага.
3. А когда придет зимушка-зима, эта влага превратиться в лед, объем которого, как вы помните из учебника физики средней школы, на 20% больше объема первоначальной влаги. А ведь объем пузырьков не изменится, так как бетон уже схватился.
4. Что будет делать лед? Мало-помалу воздействовать на окружающий бетон и пытаться его разорвать. Не было бы беды, если зима переходила в теплую весну за один рабочий день в сезон. Бетон с пузырьками выдержал бы такую цикличность. Но по весне температура окружающего воздуха переходит через ноль туда-сюда, считай, раз по двадцать за месяц. И, значит, столько же раз лед будет появляться в пузырьках и пытаться разорвать бетон. И в конце концов это ему удастся.

Вывод из вышесказанного только один: надо удалить воздушные пузырьки из еще пластичной бетонной смеси, так сказать, в зародыше.

Надо удалить воздушные пузырьки из еще пластичной бетонной смеси

Как это сделать? Ответ тут совершенно однозначный – использовать глубинные вибраторы. При воздействии вибрации на сметанообразную бетонную массу упомянутые межмолекулярные связи между частицами цемента, песка и пр. напрочь разрушаются. При этом масса обретает свойства жидкости, в которых безраздельно господствует закон Архимеда. Именно благодаря ему легкие пузырьки воздуха освобождаются от связей, поднимаются на верхний уровень заливки смеси и благополучно возвращаются в родную атмосферу. После окончания вибрации опустевшее от пузырьков пространство заполняется полезными компонентами бетонной смеси. Таким образом происходит уплотнение последней.

Оправданные исключения

А можно ли обойтись без вибрирования и уплотнения бетона? Да, можно, и тут я приведу реальные примеры. Один из них я наблюдал в пустынной части Израиля, где рабочие «монолитили» несущую колонну малоэтажного здания. К моему первоначальному удивлению, у них даже в весьма широком ассортименте оборудования отсутствовал вибратор. А дело объясняется крайне просто. Этот географический район не знаком с минусовыми температурами, да и сушь там поистине пустынная. То есть там просто отсутствуют условия образования опасного конденсата, под воздействием мороза переходящего в иное агрегатное состояние.

Если эти строки попадутся на глаза компетентному строителю, следящему за последними новинками отрасли, то он сможет упрекнуть меня в отсутствии информации о СУБ. Эта аббревиатура расшифровывается как «самоуплотняющийся бетон». Главным достоинством этого детища японских нанотехнологий является его удивительная способность к деформации без механического вмешательства. Высокая деформируемость и сопротивление разделению позволяет СУБ на 100% проникать сквозь густо армированный каркас и заполнять формы исключительно под действием собственной массы, без вибраций. Однако соответствующая прогрессу цена этих строительных смесей не позволит использовать их для сооружения бетонного фундамента дачи даже среднего ценового уровня, не говоря о бюджетном.

Содержание:

Виброуплотнение – один из основных методов получения высококачественного бетона, с применением специального строительного оборудования – вибраторов.

Вибратор для бетона – это строительное оборудование специального назначения, применяемое для уплотнения бетонной смеси, посредством колебательного (вибрирующего) воздействия.

В любых видах бетонных работ при заливке бетонной смеси происходит насыщение ее воздухом. Воздушные пузырьки и полости, куда раствор не попал, приводят к снижению прочности бетона, ухудшению его качества и уменьшению времени его эксплуатации. Чтобы предотвратить такие последствия, применяется уплотнение бетонного раствора методом штыкования или же используются вибраторы для бетона.

Существует несколько видов вибраторов, различающихся между собой по конструкции и назначению, но все они имеют одинаковый принцип действия и сходное устройство.

Упрощенно, конструкция любого вибратора состоит из следующих деталей:

• двигателя;
• вала;
• дебалансиров;
• вибронаконечника (вибробулавы).

Воздействие на бетонный раствор оказывает непосредственно вибронаконечник. В разных видах вибраторов он может иметь различную форму. Существуют вибростержни, вибролопаты, виброштыки. Выбор формы будет зависеть от вида бетонных работ и объема обрабатываемой площади.

Дебалансиры располагаются на корпусе вала и при его вращении создают колебательные движения, передающиеся на вибронаконечник.

Вал закрепляется на корпусе двигателя, и играет роль мостика, передающего колебания от двигателя к вибронаконечнику. Гибким валом оснащены внутренние, или глубинные вибраторы. Длина такого вала определяет глубину воздействия на строительный раствор.

Двигатель в вибраторе служит источником энергии, приводящей в движение вал с дебалансирами. В зависимости от способа получения энергии, двигатель может иметь электромеханический, пневматический, электромагнитный, гидравлический или моторный привод.

В настоящее время вибраторы для бетона получили широкое распространение при строительстве жилых и промышленных сооружений, железобетонных конструкций и других бетонных изделий. С их помощью, получают высококачественный бетонный раствор, имеющий высокие показатели по своим техническим характеристикам и свойствам.

Основные характеристики вибраторов для бетона

Вибраторы для бетона характеризуются следующими показателями:

• частота и амплитуда колебаний;
• параметры вибронаконечника;
• диаметр уплотнения;
• длина вала.

Частота вибраций – величина, показывающая количество колебательных движений в единицу времени. Амплитуда – наибольшее расстояние между колеблющейся частицей и точкой равновесия. Частота и амплитуда, взаимосвязанные величины. Чем выше частота, тем ниже амплитуда и наоборот. Высокочастотные вибраторы показывают наилучшие результаты при уплотнении мелкозернистых бетонов. Низкочастотные – крупнозернистых.

Вид и форма вибронаконечника определяют его проходимость в бетонном растворе. Особенно такой показатель важен в конструкциях, имеющих арматуру.

Диаметр уплотнения – расстояние вокруг вибронаконечника, на которое распространяется вибрация.

Длина вала определяет степень погружения вибрирующего устройства в бетонную смесь.

Преимущества и недостатки использования вибраторов для бетона

При всей своей простоте и незамысловатости, вибрирование – наиболее результативный способ уплотнения бетонной смеси. По сравнению с методом штыкования, вибраторы позволяют одновременно охватывать большую площадь рабочего раствора. При этом существенно снижается трудоемкость процесса, а качество бетона в результате становится намного выше.

Время, затраченное на один и тот же объем работ будет намного меньше при использовании вибраторов. Частота колебаний, передающаяся частицам бетонной смеси, определяет скорость уплотняющих работ. В этом случае высокочастотные вибраторы показывают наилучшие результаты.

К недостаткам вибраторов можно отнести сравнительно высокую цену за данный вид оборудования и довольно большие затраты на обеспечение его энергией. Однако на фоне высоких показателей бетона, изготовленного при помощи виброоборудования, подобные недостатки выглядят несущественными.

Принцип действия вибратора для бетона

Основной принцип действия вибраторов для бетона заключается в воздействии на строительный раствор колебаний, вибрирующего характера, приводящего к уплотнению составных частиц бетонной смеси.

Упрощенно, весь процесс можно описать следующим образом: в бетонный раствор опускается вибронаконечник, передающий энергию вибрационных колебаний близлежащим слоям смеси. В результате происходит уменьшение вязкости состава, и бетонный раствор приобретает свойства тяжелой текучей жидкости. При этом, как все жидкие вещества, он стремится заполнить все имеющиеся полости и отверстия, вытесняя при этом воздух. Одновременно, под воздействием силы гравитации, вибрирующие частицы бетонной смеси стремятся занять наиболее устойчивое положение относительно друг друга. Результатом является однородная, плотная структура бетона, без воздушных полостей и, как следствие — более прочные и качественные бетонные изделия.
В зависимости от вида виброоборудования, комплектация и внешний вид вибраторов может быть различной, однако основной принцип действия для всех одинаков.

Виды вибраторов для бетона

Современная промышленность выпускает огромное количество разнообразных моделей вибраторов для бетона, отличающихся друг от друга:

• по способу воздействия на бетонный раствор;
• по виду используемого двигателя;
• по вибрационным характеристикам.

По способу воздействия на бетонный раствор, различают следующие виды вибраторов:

Внутренние, или глубинные, вибраторы характеризуются погружением вибрирующего устройства в толщу строительного раствора. Они в свою очередь подразделяются на вибраторы, имеющие гибкий вал и приборы, оснащенные вибробулавой.

Гибкий вал соединяет двигатель с вибронаконечником и передает ему колебательные движения. Вибробулава имеет жесткое крепление на корпусе двигателя.

Внешние вибраторы не погружаются в бетонный раствор. Различают поверхностные и наружные модели. Поверхностные оказывают вибрирующее воздействие на поверхность строительного раствора. Наружные – передают колебания через рабочую площадку, или опалубку.

По виду используемого двигателя вибраторы делятся на:

• Электромагнитные
• Ектромеханические
• Гидравлические
• Пневматические
• Моторные

Электромеханические вибраторы одни из наиболее распространенных видов виброоборудования. Работают от электрической сети и в зависимости от мощности бывают бытовыми или промышленными.

Электромагнитные вибраторы работают по принципу электромагнитных колебаний переменного тока.

Пневматические — еще одни из популярных видов вибраторов. Работают от компрессора, подающего сжатый воздух.

Гидравлические вибраторы используют поршневогидравлическую систему преобразования энергии.

Моторный вибратор для бетона имеет привод от двигателя внутреннего сгорания.

В зависимости от вибрационных характеристик, различают вибраторы:

• Высокочастотные
• Среднечастотные
• низкочастотные.

Высокочастотные вибраторы имеют частоту колебаний от 10000 до 20000 кол/мин. и используются при уплотнении мелкозернистых бетонных смесей.

Низкочастотные — характеризуются частотой колебаний до 3500 кол/мин. Применяются они при работе с крупнофракционными смесями.

Среднечастотные вибраторы используются для уплотнения бетонов с частицами средней фракции и имеют частоту колебаний от 3500 до 9000 кол/мин.

Работа с вибратором для бетона. Как правильно пользоваться?

При работе с вибратором важно учесть все нюансы его правильного использования, чтобы получить максимальный эффект. Для каждого вида оборудования существуют свои требования по эксплуатации. Рассмотрим основные из них.

Глубинные вибраторы имеют гибкий вал и вибронаконечник, погружаемый в толщу раствора. Длина вала будет определять степень его погружения. Соответственно для масштабных строительных работ потребуется виброоборудование с длиной вала от 6 до 10 м. Для строительства небольшого здания, коттеджа, достаточно будет вала до 4 м.

Чтобы исключить возможность соприкосновения вибронаконечника с арматурой, его диаметр должен быть меньше расстояния между металлическими прутьями, по крайней мере, на треть.

До стенок формы, наконечник не должен доставать. От него до опалубки должно быть не менее 10 см. А для достижения оптимального результата, расстояние между точками погружения не должно превышать 60 см.

Сборка глубинного вибратора включает в себя следующие этапы:

• соединение вибронаконечника с гибким валом;
• подсоединение другого конца вала к двигателю;
• уплотнение мест резьбовых соединений герметиком или защитной лентой;
• приворачивание брони вала.

После сборки, вибратор проверяется на наличие повреждений и исправность путем внешнего осмотра и нажатием кнопки «Тест». Если все в порядке, можно приступать к пробному запуску. Для этого вибратор устанавливают на ровном месте и несильно ударяют вибронаконечником по стенкам опалубки. При этом должна возникнуть вибрация.
При работе соблюдают расстояние между точками погружения и выдерживают положенное по инструкции время.

Поверхностный вибратор имеет несколько отличий в конструкции и принципах работы с ним. В частности, колебательные движения передаются раствору через его поверхность, соприкасающуюся с корпусом вибратора. Переставляя прибор по верхнему слою раствора, добиваются охвата всей его площади. Для достижения максимального эффекта передвигать его нужно так, чтобы полоса воздействия на 10-20 см перекрывала уже обработанные участки.

В начале работы с поверхностным вибратором, его также осматривают на наличие повреждений и надежность соединений резьбы. Далее вибратор устанавливается на рабочую поверхность и закрепляется. К основанию болтами прикручиваются опоры. Подключение к электросети осуществляется через пусковое устройство с автоматическим выключателем. Обязательным требованием безопасности использования вибратора является его заземление. Перед началом работ также необходимо отрегулировать прибор, отвернув крышки дебалансов и придав им нужное положение согласно прилагающейся схеме.

Важным моментом работы с поверхностным вибратором является подтягивание его крепежных болтов через 5 мин. и 1 час работы. Этим обеспечивается наиболее плотное прилегание вибратора к рабочей поверхности и предотвращение возможности расшатывания и выпадения крепежных болтов.

Как правильно выбрать вибратор для бетона?

При выборе вибратора следует руководствоваться его техническими характеристиками, подходящими для определенных видов работ. Например, высокочастотные вибраторы лучше приобретать для уплотнения мелкозернового бетона. Низкочастотный — больше подойдет для крупнозерновой бетонной смеси.

Размер вибронаконечника играет не меньшую роль при выборе прибора. Чем шире наконечник, тем большую площадь он охватывает. Однако, если предстоит работать с армированной конструкцией, то следует проследить, чтобы диаметр вибростержня был меньше расстояния между прутьями арматуры примерно на треть.

Длина гибкого вала зависит от глубины погружения в рабочий раствор. Для каждого вида строительных работ следует выбирать конкретную длину. Например, использование слишком длинного гибкого вала приведет к меньшему эффекту за счет потери рабочей производительности по пути к бетонной смеси. Короткий вал не сможет обеспечить необходимой глубины погружения.

Диаметр уплотнения показывает расстояние, охватываемое вибратором в бетонном растворе. Чем больше диаметр, тем меньшее количество раз его придется погружать в раствор.

Если говорить о выборе среди разных моделей вибраторов по типу двигателя, то тут также следует учитывать особенности условий, в которых предполагается его использование.

Пневматический вибратор работать сможет лишь при условии непрекращающейся подачи воздуха определенной температуры. Как правило, используются они в промышленных условиях и при большом строительстве.

Электромеханический – вариант более демократичный по объему производства и цене. Недостаток его – в необходимости доступа к электросети, что не всегда возможно обеспечить в условиях стройки. Вибратор, работающий на бензине, в этом случае будет более удобен.

По способу воздействия на поверхность, глубинные вибраторы показывают наилучшие результаты вибрации. Однако, при наличии арматуры, более удобен в работе будет поверхностный вибратор.

Выбирая вибратор для бетона, также следует иметь в виду, что цена, как правило, является показателем качества прибора. Чем ниже цена, тем раньше оборудование выйдет из строя, и тем менее эффективным оно может быть.

Как сделать вибратор для бетона своими руками?

При небольших объемах строительных работ, приобретение вибратора является финансово неоправданным. В этом случае можно попробовать изготовить виброустройство самостоятельно.

Наиболее простым способом изготовления вибратора является использование перфоратора, мощностью от 1,5 кВт. Вибронаконечником при этом может служить обыкновенная пика. Для обеспечения наилучшего эффекта, можно под наконечник пики подложить шайбу.
Немного более сложным будет способ изготовления вибратора из дрели.

Для его изготовления понадобятся:

• дрель;
• сварка;
• металлическая трубка диаметром 4 см и длиной 5 см;
• подшипники;
• сверло по металлу;
• втулка;
• ножовка;
• прямоугольный стержень;
• стержень диаметром 1,5 см;
• резиновая трубка;
• гибкий стержень;
• кожух для защиты наконечника.

Металлическая трубка используется в качестве насадки. Лучше подобрать трубку из нержавеющей стали, так как любой другой материал будет подвергаться коррозии.
К стерженю, с диаметром 1,5 см, приваривается при помощи сварки кусок стержня, имеющего прямоугольную форму. Он будет играть роль дебалансира. Затем эту конструкцию свободно закрепляют при помощи подшипников внутри трубки.

Следующим этапом станет высверливание отверстия на конце стержня, к нему будет подсоединен привод. Стержень трубки обрезается так, чтобы остался выпуск 0,5-1 см. На один из концов стержня насаживается втулка.
Из резиновой трубки и гибкого стержня изготавливается вал. На него надевается трубка. При этом с каждой стороны должно остаться примерно по 4,5 см.
Стержень насаживается на втулку, затем опирается на стержень сердечника с просверленным отверстием и соединяется с ним. Втулка после этого сдвигается к подшипнику и закрывает место соединения.

Далее на втулку натягивается шланг и закрепляется при помощи хомута. Наконечник защищается кожухом.

Подобный вибратор для бетона вполне может заменить магазинный при небольших объемах бетонных работ, а также поможет сэкономить немалую сумму денег.