Глава XXVII. ВИБРАЦИОННЫЕ МАШИНЫ ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ

1. СУЩНОСТЬ ПРОЦЕССА ВИБРАЦИОННОГО ФОРМОВАНИЯ

Железобетонные изделия формуют из бетонных смесей, состоящих из воды, цемента и заполнителей (щебня, гравия, песка, керамзита и др.). Внутри изделия расположена стальная арматура.

Под действием вибрации бетонная смесь приобретает повышенную текучесть, в результате чего из нее удаляется часть пузырьков воздуха, происходит более компактная укладка зерен заполнителей, и смесь заполняет впаднны формы и пригрузочной плиты или пуансона Процесс формования может быть условно подразделен на три стадии- переукладка зерен заполнителей свежеуложенной смеси; сближение этих зерен и формообразование, окончательное уплотнение. Для подвижных смесей протекание всех трех стадий практически сливается во времени.

Бетонные смеси в зависимости от их удобоукладываемости делят на подвижные и жесткие. Подвижная смесь представляет собой пластичную массу сплошного строения с непрерывной сетью пленок цементного молока. Жесткая смесь представляв собой сыпучую или рыхлую массу. Формование изделий из жестких бетонных смесей требует более интенсивных, а иногда и более длительных воздействий. Однако при высокой степени уплотнения изделия из жестких смесей при значительно меньшем расходе цемента обладают гораздо большими прочностью, морозостойкостью и водо непроницаемостью.

Вибрационное формование и уплотнение происходит вследствие вызываемого вибрацией повышения текучести смеси, т. е. снижения диссипативных сопротивлений сдвиговым деформациям под действием сил, имеющих постоянное направление. Поэтому сравнительно малые силы (гравитационная сила, а в отдельных случаях также давление пригруза или штампа) оказываются достаточными для выталкивания пузырьков воздуха, плотной укладки зерен заполнителей и формования поверхности изделия.

Повышение текучести вызывают следующие явления. Во-первых, вибрационное проскальзывание зерен заполнителей относительно соприкасающихся с ними других зерен приводит к снижению видимого коэффициента трения между зернами при действии сравнительно слабых сил постоянного направления, причем диссипативное сопротивление действию этих сил принимает характер вязкого (точнее, нелинейно вязкого) сопротивления. Чем меньше сила постоянного направления, тем меньше сопротивление проскальзываьию в ее направлении, хотя меньше и скорость необратимого проскальзывания. Поэтому даже очень малые силы могут обеспечить с течением времени заметные сдвижки зерен заполнителей. Во-вторых, вследствие колебаний нормального давления зерен заполнителей на прилегающие к ним другие зерна из-за вибрирования минимальное значение действительной силы трения между зернами становится меньше среднею ее значения, что дает дополнительную возможность малым силам постоянного направления вызывать необратимые сдвижки зерен заполнителей. В-третьих, благодаря вызываемым вибрацией сдвиговым деформациям цементного теста, снижается его структурная вязкость и могут проявиться тиксотропные свойства. В-четвертых, вибрация, вызывающая проскальзывания и соударения твердых частиц бетонной смеси, приводит к освобождению некоторой доли воды, абсорбированной в близком к поверхности частиц слое, в результате происходит обогащение бетонной смеси свободной водой и действительное снижение вязкости жидкой фазы. Последнее способствует удалению избыточной влаги в процессе формования, что ведет к повышению качества готового железобетонного изделия. На повышение текучести жестких бетонных смесей преимущественно влияет снижение видимого коэффициента трения между частицами при наложении вибрации. Чем меньше размеры зерен заполнителей, тем более высокая частота вибрирования необходима для эффективного

(см. скан)

формования и уплотнения бетонной смеси при заданной амплитуде скорости вибрирования.

Методы вибрационного формования можно подразделить на объемное вибрационное формование, при котором формуемое изделие во всем объеме подвергают вибрированию вместе с формой или днищем формы; формование с внутренним вибрированием, когда смеси сообщают вибрацию погруженные в нее устройства (см. гл. XXVI); формование с поверхностным вибрированием, когда смеси передают вибрацию колеблющиеся пригруз, или пуансон, или боковая стенка формы. Такая классификация носит условный характер, поскольку нередко провести четкую границу между перечисленными методами невозможно, а отнесение конкретного случая к тому или иному методу часто производят, опираясь не столько на физическую сущность процесса, сколько на применяемое формовочное оборудование.