вибропрессованный бетон что это

Вибропрессованный бетон что это

В состав бетона для вибропрессования входят:

Как правило, бетонная смесь для производства вибропрессованных блоков имеет в своем составе более низкий процент воды, чем обычные строительные бетонные смеси. В результате она не растекается, и изделия сохраняют нужную форму после распалубки, которая происходит сразу же после завершения формования.

Если вместо песка и гравия используются гранулированный уголь или вулканический пепел, полученный блок обычно называют шлакоблоком. Легкие бетонные блоки изготавливаются путем замены песка и гравия керамзитом.

Оборудование для вибропрессования

Вибропрессованная продукция: виды

Благодаря сменной формообразующей оснастке на вибропрессах можно производить до 300 наименований мелкоштучных строительных материалов.

Технология полусухого вибропрессования

Производство бетонных блоков состоит из трех основных процессов: смешивания, формования, сушки. Некоторые заводы производят только бетонные блоки, в то время как другие могут производить широкий спектр сборных бетонных изделий, включая бордюры, брусчатку и всевозможные декоративные элементы для ландшафтного дизайна.

Изготовление вибропрессованных бетонных изделий проходит в несколько этапов:

Замешивание бетонной смеси

1. В начале производственного цикла необходимое количество песка, гравия и цемента подаются в бетоносмеситель, где все компоненты перемешиваются в течение нескольких минут.

2. После смешивания сухих материалов в миксер добавляется небольшое количество воды. В это время также могут быть добавлены химические добавки и красящие пигменты. Затем бетон снова перемешивается.

3. После того, как бетонная смесь будет тщательно перемешана, она с помощью скипового подъемника или ленточного конвейера транспортируется в бункер вибропресса. Цикл смешивания начинается снова для следующей загрузки.

4. Из бункера бетон поступает в матрицу вибропресса, заполняя форму.

5. После заполнения матрицы опускается пуансон и под действием кратковременной вибрации и давления пуансона, происходит уплотнение смеси и формование изделий

6. После того как процесс формования завершен, матрица и пуансон поднимаются, а готовые блоки на поддоне перемещаются на приемный рольганг.

7. Поддоны с готовой продукцией помещаются в специальные стеллажи и остаются там до момента достижения необходимой прочности. В естественных условиях при температуре от 10 град. процесс твердения происходит до 24 часов, в пропарочных камерах – до 8 часов.

Источник

Состав цементно-песчаной смеси и технология вибропрессования тротуарной плитки

Технология допускает автоматизацию большинства технологических процессов. Следует также отметить, что существенную роль в производственном цикле играют и промежуточные рабочие процессы — подготовка сырья и изготовление смеси в растворо-бетонном узле, чистка и подготовка форм, точный расчет давления пуансона, а также распалубка, сушка и влажностная обработка готовых изделий.

Каждая партия проходит отбор проб (контроль качества), после чего транспортный пакет формируется, обвязывается, маркируется и складируется до отправки готовой продукции на строительные объекты заказчиков.

Преимущества вибропрессования

Очевидные «плюсы» производства вибропрессованной тротуарной плитки общеизвестны:

Изделия получают устойчивую строгую форму и четкую геометрию. Поверхность плитки не растрескивается, хорошо поддается шлифовке, полировке, бучардированию, а цветовое покрытие максимально устойчиво и сохраняет свою яркость и насыщенность до 25 лет эксплуатации плитки.

Вибропрессованная плитка дешевле вибролитой, имеет шершавую поверхность, выдерживает намного большие нагрузки и более эффективна при мощении тротуаров, технических площадок, городских территорий, складов грузовых терминалов, остановок транспорта.

Особенности процесса вибропрессования тротуарной плитки

При создании цементно-песчаной смеси для вибропрессования тротуарной плитки на 1 куб смеси используется:

Бетонная смесь имеет минимальное содержание воды (7-11%) и считается тяжелой (от 2000 кг/м3), остается достаточно сухой и пластичной. Это позволяет существенно экономить на расходе цемента и получать продукцию высокой плотности, которая выдерживает нагрузки до 30-50 МПа (слабо истирается) и не менее 200 циклов замораживания/размораживания (минимальное водопоглощение+Б200).

Готовая плитка выгружается на поддоны и проходит двухуровневую тепловлажную (паровую) обработку в напольных камерах ТВО: 5-8 часов при +20°С, затем 8-9 часов при +50+55°С. Предварительно требуется 1 час на начальную выдержку, а по достижении пикового нагрева производится постепенное понижение температуры.

Далее готовая плитка пакетируется и обвязывается на поддонах, проходит технический контроль и вывозится на склад.

Источник

Полусухое вибропрессование: технология и оборудование

Что такое полусухое вибропрессование?

Вибропрессование – это технология производства строительных материалов, заключающаяся в уплотнении полусухих (жестких) бетонных смесей, благодаря воздействию на них вибрации и высокого давления. В производстве используется три основных компонента:

1.Вяжущее вещество (цемент);

2.Заполнитель (песок, щебень, керамзит, шлак и др). В зависимости от свойств применяемого заполнителя, готовая бетонная продукция различается своими физико-механическими показателями (прочностью, теплопроводностью и др.);

3.Вода. Благодаря низкому содержанию воды в смеси, получаемые строительные материалы обладают высокими эксплуатационными качествами (морозостойкость, прочность). Технология вибропрессования подразумевает заполнение формы не за счет текучести смеси, как в обычном жидком бетоне, а за счет вибрации и давления на полусухую смесь;

Производство изделий методом вибропрессования практически или полностью автоматизировано, что позволяет наладить выпуск продукции в промышленных масштабах.

Что можно производить технологией полусухого вибропрессования

Вибропрессование – популярный метод производства мелкоштучных строительных материалов, так как позволяет изготавливать широкую номенклатуру бетонных изделий. В этот список входят:

Стеновые и перегородочные камни (шлакоблоки, керамзитоблоки, арболитоблоки и др.)

Фасадный кирпич

Тротуарная плитка/брусчатка

Дорожные и садовые бордюры, поребрики

Водосточные лотки

Фундаментные блоки и блоки несъемной опалубки

Элементы ландшафтной архитектуры

Оборудование, необходимое для производства вибропрессованных изделий

От соблюдения технологии производства и используемого оборудования зависит качество производимых изделий. Оборудование для полусухого вибропрессования включает в себя:

· Вибропресс – это прессующий агрегат, который может выпускать широкую номенклатуру мелкоштучных строительных материалов, благодаря применению ударной или гармонической вибрации. Вибропрессы бывают мобильные, стационарные и ручные.

Ручные станки имеют низкую производительность и предназначены для использования в индивидуальных целях. Мобильные агрегаты производят формование бетонного изделия непосредственно на подготовленную рабочую площадку в помещении или на улице, пошагово передвигаясь по ней. Такой станок часто называют «шагающим» или «несушкой». Стационарный вибропресс устанавливается на фундаментную площадку и эксплуатируется в одном месте. Его преимуществом является то, что он может работать в составе целого формовочного комплекса, включающего в себя бетоносмесители, дозаторы, транспортеры и др.

· Бетоносмеситель. Для приготовления полусухих бетонных смесей используются бетоносмесители принудительного типа (горизонтальные лопастные, планетарные). Их особенность заключается в перемешивании бетонной смеси не за счет вращения барабана, как в гравитационных бетономешалках, а за счет вращения внутри неподвижной емкости вала с лопастями.

· Ленточный конвейер или скиповый подъемник предназначены для транспортировки бетонной смеси из бетоносмесителя в бункер вибропресса.

· Вибросито применяют для механического просеивания сыпучих материалов для получения необходимой фракции. Его использование помогает повысить качество готовых вибропрессованных изделий.

· Дробилка позволяет из более крупной фракции наполнителя получать более мелкую. Крупная фракция дешевле, поэтому использование дробилки позволяет сэкономить деньги на закупе керамзита, щебня и т. д.

Этапы производства вибропрессованных изделий

Процесс вибропрессования делится на несколько этапов:

1.Замешивание бетонной смеси в бетоносмесителе.

2.Формование изделий. На вибростол вибропресса помещается технологический поддон, на который устанавливается матрица. Форма заполняется подготовленной смесью. Пуансон, опускаясь, давит на смесь и, при включенной вибрации, происходит формование. После завершения процесса пуансон и матрица поднимаются, оставляя на поддоне готовые изделия.

Жесткие бетонные смеси не требуют выдержки в пресс формах перед распалубкой, так как только что отформованные изделия сохраняют свою форму и могут быть сразу перемещены в зону сушки.

3.Сушка готовой продукции происходит либо в специальных пропарочных камерах – до 8 часов, либо в естественных условиях при температуре не менее 10°С – до 24 часов.

Технология вибропрессования, благодаря высокой степени механизации и автоматизации, позволяет производить большие объемы бетонных изделий с минимальным использованием ручного труда.

Достоинства вибропрессованной продукции

Вибропрессование позволяет получать качественные строительные материалы, обладающие высокой прочностью и долговечностью. К основным достоинствам вибропрессованных изделий относятся:

·Точность геометрических форм и размеров,

·Высокая устойчивость к постоянным нагрузкам, механическим и химическим воздействиям

·Низкий показатель водопоглощения, благодаря чему вибропрессованные изделия можно использовать в любой климатической зоне.

·Соответствие производимых материалов требованиям государственного стандарта (ГОСТ 6133-99 «Камни бетонные стеновые. Технические условия»).

·Изделия, произведенные с использованием красящего пигмента, не теряют насыщенности цвета на протяжении всего срока эксплуатации.

·Вибропрессованные блоки, хорошо поддаются оштукатуриванию и другим видам отделочных работ; при этом, они сами могут быть фасадным материалом (цветной кирпич, колотый кирпич).

Возможности линий полусухого вибропрессования

·Применение технологии вибропрессования позволяет производить распалубку сразу же после завершения процесса формования. Это сокращает время изготовления изделия.

·Высокая производительность оборудования и минимизация влияния человеческого фактора на результат.

·Использование различных наполнителей в приготовлении бетонных смесей: песок, шлак, бой кирпича, щебень, керамзит, арболит и др.

·Стоимость вибропрессового оборудования зависит от его производительности, поэтому для индивидуального использования легко найти модель, которая будет соответствовать вашему бюджету.

·Простота управления вибропрессом, быстрая смена формообразующей оснастки без обращения к специалистам.

·Возможность производить изделия различной формы и размеров: блоки могут иметь различное количество и форму пустот; дорожные камни (бордюры, тротуарная плитка) имеют широкую номенклатуру.

Полусухое вибропрессование – это современный высокопроизводительный метод производства строительных материалов. Высокая степень автоматизации используемого оборудования позволяет наладить выпуск большого объема продукции с минимальным использованием ручного труда. К тому же, вибропрессы просты в эксплуатации и не требуют наличия специального образования.

Источник

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ВИБРОПРЕССОВАНИЯ БЕТОННОЙ СМЕСИ

Физико-механические свойства вибропрессованного бетона зависят от объемного содержания и плотности структуры цементного камня, состава, крупности и проч­ности зерен заполнителя [146], поэтому в каждом кон­кретном случае прессующее давление нужно подбирать таким образом, чтобы между зернами заполнителя не возникали непосредственные контакты, приводящие к их раздроблению снижению прочности бетона. С другой стороны, в целях максимального использования эффекта от вибропрессования необходимо оптимальное соответст­вие между прочностью и деформативностью цементного камня и зерен заполнителя. При прочности цементного камня, превосходящей прочность заполнителей, несущая способность бетона может уменьшаться от преждевре­менного раскалывания зерен заполнителя.

Для уплотнения бетонной смеси вибропрессованием без разрушения зерен заполнителя необходимо, чтобы цементный гель занимал больший объем, чем это требу­ется для обычного бетона плотной структуры. Изменение объема цементного геля зависит от оптимальной пустот­ности смеси заполнителей, их суммарной поверхности, механических и деформативных свойств, а также от прес­сующего давления.

Объем цементного геля в бетонной смеси может быть выражен следующим образом [4]:

Подставляя в формулу (10.1) вместо 6* зависимость

У _MCM + 0,000013SCM f Ег>н-0,133 Г 1+0,000013SOM I 1 + ег„

При помощи формулы (10.2) можно определить расход цемента на 1 м3 вибропрессованного бетона:

Выражение (10.3) показывает, что избыточный объем це­ментного геля в бетонной смеси должен быть при прочих равных условиях тем значительнее, чем больше прессую­щее давление.

Расстояние (просветы) между зернами заполнителя должны быть такими, чтобы цементный гель свободно сжимался на величину, обусловленную прессующим дав­лением. Для этого необходимо, чтобы соблюдалось сле­дующее условие:

Согласно экспериментальным данным, оптимальная пустотность смеси заполнителей должна быть ^0,21, или £>с^0,79, а наибольшая их крупность — не превышать 20 мм при содержании таких фракций в количестве не более 45% общего объема смеси заполнителей.

Из анализа рис. 10.4 следует, что при прочих равных условиях наибольшая прочность цементного камня до­стигается при Х=0,876 (кривая 1), а при Х=0,642 (кри­вая 3) — прочность наименьшая. Прочности образцов бетона при расходе цемента 580 кг/м3 и цементного кам­ня (эталона при Х=1) описываются одной общей кри­вой, обозначенной 2—2

У — цементный камень при Х=0,876; 2—2′ — бетон при Ц=580 кг/м3 и цемент­ный камень с Х=1; 3 — цементный камень при Х^0,642; 4 — бетон при Ц=*

Влияние расхода цемента на прочность вибропрессо­ванного бетона иллюстрирует кривая 4. При расходе це­мента 350 кг/м3 наблюдается сравнительно незначитель­ное нарастание прочности до Р=12 МПа и далее с уве­личением прессующего давления происходит ее спад. Вследствие недостатка цемента давление воспринима­лось зернами заполнителя, что не могло способствовать соответствующему уплотнению цементного геля без их раздробления.

Характер кривых изменения прочности бетона в за­висимости от прессующего давления позволяет считать, что наибольший прирост прочности достигается при Р= =20 МПа, так как с увеличением давления она растет сравнительно медленно. Поэтому при проверке эффек­тивности высокочастотного виброуплотнения и определе­нии оптимального времени прессования бетонной смеси давление ограничивали величиной 20 МПа.

Рис. 10.4. Влияние прессующего давления, (В/Ц)°ст и расхода це­мента на прочность вибропрессованного цементного камня и бе­тона

Такого рода исследования проводили в соответствии^ с изложенной выше методикой на образцах размером ЮХЮХЮ см. Бетонные смеси приготавливали на порт­ландцементе активностью 45,8 МПа и Кп. г=0,285. Один состав содержал 580 кг цемента, 1100 кг гранитного щеб­ня крупностью 10 мм и 700 кг среднезернистого песка при (В/Ц) 6=0,4; другой состав —775 кг цемента и 1560 кг песка при (В/Ц)б=0,32,

Образцы формовали вибрированием с частотой 50 Гц, затем уплотняли при сов=150 Гц, яв=0,22 мм и прессовали спустя 0,5; 1; 2; 3; 3,5; 4; 5 ч (после приго­товления бетонной смеси) при выдержке под давлением в течение 20 мин.

ТАБЛИЦА 10.2. ИЗМЕНЕНИЕ ОБЪЕМНОЙ МАССЫ И ПРОЧНОСТИ БЕТОНА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ВРЕМЕНИ ПРЕССОВАНИЯ

Интервалы времени до прессования, ч

Характеристики бетона в возрасте 28 сут

Интервалы времени до прессования, ч

Характеристики бето­на в возрасте 28 сут

Предел прочности #28,[МПа

Объемная масса, г/см3

Предел прочности МПа

Примечание. Над чертой бетон на щебне; под чертой — толь­ко на песке.

Результаты испытания показывают (табл. 10.2), что при вибропрессовании бетонной смеси в различные про­межутки времени прочность образцов закономерно воз­растает до максимума при прессовании на стадии окон­чания индукционного периода; затем она снижается до значения прочности бетона, уплотненного под давлением через 0,5 ч после приготовления смеси. По сравнению с прочностью этих образцов наибольший прирост прочно­сти бетона достигается при прессовании через 3,5 ч пос­ле изготовления, т. е. практически в тот же срок, что и при прессовании цементного геля. На этом основании за­ключаем, что заполнители не влияют на ионообменные процессы, возникающие при вибропрессовании цемент­ного геля.

Обращает на себя внимание закономерное уменьше­ние объемной массы с повышением прочности вибропрес­сованного бетона. Это на первый взгляд парадоксальное явление объясняется тем, что с увеличением времени до приложения прессующего давления в цементном геле происходит интенсивное связывание жидкой фазы, в свя­зи с чем меньшее ее количество отжимается под давле­нием. Об этом свидетельствуют экспериментальные дан­ные по определению (В/Ц)0Ст, значения которого возра­стают с увеличением интервала времени до приложения прессующего давления.

Для сравнения с вибропрессованием были изготовле­ны образцы бетона, уплотненные через 0,5 и 3,5 ч после приготовления смеси вибрированием с сов=50 Гц и сов= = 150 Гц, а затем в возрасте 28 сут испытаны при сжатии. Если /?о,5(50) — прочность образцов, уплотненных вибри­рованием с сов=50 Гц через 0,5 ч; /?з,5(бо> — то же, через 3,5 ч; R0I5(i50) и 5(150) — соответственно при сов=150 Гц; Ro,S и Riso — прочность образцов, запрессованных через 0,5 и 3,5 ч, тогда, согласно результатам испытаний вибро­уплотненных образцов и табл. 10.2, можно составить сле­дующие соотношения:

Отсюда видно, что прочность образцов, уплотненных через 3,5 ч высокочастотным вибрированием и вибропрес­сованием под давлением 20 МПа, отличается лишь на 30%, а по сравнению с бетоном, прессованным через 0,5 ч, только на 13%. Следовательно, вибропрессование при высоких давлениях, около 20 МПа, непосредственно после приготовления бетонной смеси не имеет ощутимого преимущества перед высокочастотным вибрированием на стадии окончания индукционного периода формирования кристаллогидратной структуры цементного камня.

Для сокращения индукционного периода и повыше­ния прочности вибропрессованного бетона в начальные сроки твердения были изготовлены образцы ЮХЮХ XI0 см из разогретой в течение 20 и 40 мин до /=363 К бетонной смеси. Уплотненные высокочастотным вибриро­ванием образцы прессовали под давлением 2, 10 и 20 МПа через интервалы 0,5; 1; 2 и 3 ч, учитывая, что начало схватывания по Вика цементного геля нормаль-

Источник

5.4.1.1. Вибропрессование (глава из книги «Песчаный бетон», К.И. Львович)

Данная статья является выдержкой из книги «Песчаный бетон», автор Львович Константин Иосифович. Приобрести книгу можно:
1. в интернет магазине Озон >> купить
2. в интернет магазине Строй-Бетона >> купить

В России наиболее широко применяется Вибропрессование; имеется как многолетний опыт применения способа, так и отечественные разработки в области технологии и оборудования [120, 121].

Выпускаются новые типы вибропрессов и автоматизированных линий, хорошо зарекомендовавших себя в процессе длительной эксплуатации. Показано, что вибропрессованием можно получать качественные изделия из цементно-песчаных смесей, причем не только отказаться от использования форм и сократить время тепловлажностной обработки, но и снизить требования к качеству песка-заполнителя, предъявляемые поставщиками зарубежного оборудования. Вибропрессование также обеспечивает получение калиброванных размеров и высококачественной поверхности изделий.

Анализ конструкций вибропрессов ведущих мировых и отечественных производителей с многолетним опытом их изготовления и эксплуатации в России и за рубежом показал, что в лучших вариантах оборудования матрица устанавливается на виброплощадку так, что на пуансон передаются вибрационные воздействия, близкие к воздействиям на бетонную смесь в матрице. Это позволяет сократить сроки формования изделий и увеличить жесткость формуемых смесей.

На рис. 5.7 приведена схема формовочного комплекса, включающего вибропресс с подъемной матрицей. Вибропресс состоит из трех основных узлов: формующий агрегат, механизм подачи поддонов и механизм подачи бетона. Формующий агрегат включает несущие колонны 1, верхнюю траверсу 2, нижнюю опорную плиту 3. На колоннах установлены кронштейны с амортизаторами, на которых располагается виброплощадка 4 с вибраторами 5. Матрица 6, состоящая из каркаса и вкладыша, передвигается по колоннам с помощью гидро- или пневмоцилиндров.

На верхней траверсе смонтирован цилиндр 7 пуансона 8, к которому крепятся штампы.

Механизм дозировки бетона представляет собой сварную раму 9, на которой укреплен бункер 10.

По направляющим системой рычагов 11 и привода 12 передвигается мерный ящик 13 с толкателем. На передней стенке ящика установлено устройство для очистки штампов пуансона от остатков бетона.

Механизм подачи поддонов включает накопитель 14, установленный на раме 15, по которой гидроцилиндром возвратно-поступательно движется тележка с откидными упорами. Вибропресс снабжен приемным столом 16, гидронасосной станцией 17 и системой управления 18.

Порядок работы вибропресса:

— поддон при очередном шаге конвейера устанавливается на виброплощадку;

— матрица опускается вниз и прижимает вкладыш к поддону, тогда верхняя ее плоскость совпадает с опорной базой перемещения мерного ящика. Пуансон находится в верхнем положении;

— в бункер механизма дозировки подается бетон. Толкатель находится в исходном положении, т. е. прижат к задней стенке мерного ящика;

— мерный ящик устанавливается над матрицей, включаются вибраторы, бетонная смесь из мерного ящика распределяется по всем гнездам матрицы;

— после прекращения вибрации мерный ящик возвращается в исходное положение;

— на бетонную смесь, находящуюся в ячейке матрицы, опускается пуансон, включаются вибраторы. Происходит уплотнение бетонной смеси совместным воздействием вибрации и пригруза;

— после окончания процесса уплотнения включаются цилиндры подъема матрицы. Пуансон продолжает оставаться в нижнем положении, удерживая изделия от подъема вместе с матрицей до полного их освобождения. Дальнейший подъем матрицы происходит вместе с пуансоном;

— поддон со свежеотформованными изделиями выталкивается из-под формующего устройства, а на его место поступает следующий поддон;

— матрица вместе с пуансоном опускаются, матрица прижимает поддон к виброплощадке, пуансон поднимается в исходное положение. Формующий агрегат готов к следующему циклу.

Сам процесс объемного вибропрессования может быть разделен на 3 этапа:

Этап обычно совмещается с объемным вибродозированием: бетонная смесь укладывается в матрицу под действием вибрации. При этом происходит распределение смеси по площади матрицы, частичное удаление воздуха и предварительное уплотнение смеси за счет сближения частиц.

Частицы заполнителя, покрытые цементным тестом, в процессе вибрации автоматически занимают оптимальное положение — мелкие размещаются между крупными, снижая пустотность смеси.

Поскольку в процессе предварительного уплотнения производится дозирование смеси «на изделие», существенно обеспечить равномерность заполнения матрицы бетонной смесью, для чего практикой вибропрессования разработан ряд приемов:

— вибродозирование. Дозирование смеси производится при включенной виброплощадке, что приводит к частичному удалению воздуха из бетонной смеси и, следовательно, к большей равномерности засыпки;

— мультивибрация. При движении мерного ящика по матрице происходит резкая его остановка в начале и конце движения, что приводит систему в колебания с низкой частотой и большой амплитудой (при вибродозировании высокая частота и низкая амплитуда). Такое движение мерного ящика производится 3–5 раз;

— «заход» мерного ящика. Остановка передней грани мерного ящика происходит за передней гранью матрицы;

— увеличение объема мерного ящика. Объем мерного ящика в 1,5–2 раза превышает объем матрицы вибропресса, что обеспечивает постоянное наличие столба бетонной смеси над матрицей;

— установка «ворошителя». Ворошитель в процессе мультивибрации осуществляет дополнительное направленное перемещения смеси. Конфигурация ворошителя, как правило, зависит от вида формуемого изделия. Перемещение мерного ящика заставляет ворошитель совершать низкочастотные колебания, с одной стороны, препятствующие уплотнению бетонной смеси в мерном ящике, с другой, улучшающие заполнение ячеек матрицы. Ряд зарубежных фирм стал снабжать вибропрессующее оборудование активными (имеющими собственный привод) ворошителями.

Экспериментально подтверждено положительное влияние активного ворошителя на качество заполнения ячеек матрицы, особенно для изделий, включающих высокие тонкие стенки.

К числу мероприятий, обеспечивающих качественное заполнение матрицы вибропресса, также относятся:

— регулирование влажности смеси как фактора, существенно влияющего на ее реологические характеристики;

— тщательное перемешивание смеси, обеспечивающее ее однородность в соответствии со стандартом;

— при габаритных размерах матрицы, в плане близких к квадрату и превышающих 1,0 м, — использование двух бункеров и двух мерных ящиков, засыпающих каждый свою половину матрицы;

— поставка заполнителей и цемента от одного производителя, в том числе песка со стабильным гранулометрическим составом и бездобавочного цемента фиксированной активности с постоянной нормальной густотой цементного теста.

Все эти проблемы имеют место и в зарубежной практике, хотя и в меньшей степени, в связи с использованием в технологии мытых, сухих, фракционированных заполнителей и чистоклинкерных цементов.

Обычно в цементно-песчаной смеси, поступающей в матрицу, содержится до 60 % воздуха. В результате проведения мероприятий по предварительному уплотнению его количество снижается до 20–25 %, и воздух этот достаточно равномерно распределен по объему смеси.

При правильно подобранных составе бетона, параметрах вибрационных воздействий и величине давления со стороны пуансона обеспечивается разжижение цементного теста, т. е. частицы заполнителя сближаются, вокруг них образуются тонкие структурированные оболочки из цементного теста. В результате цементно-песчаная смесь приобретает свойства текучести, что обеспечивает практически полное удаление защемленного воздуха.

Эта стадия формования в лучших образцах вибропрессующего оборудования характеризуется пульсирующим характером взаимодействия смеси и пуансона. В процессе вибрации пуансон периодически отрывается от бетонной смеси с последующим ударным воздействием на формуемое изделие.

Суммарное воздействие от пуансона (собственный вес, гидравлическое (пневматическое) давление) и характер вибрационных воздействий назначаются так, чтобы инерционные силы отрыва смогли создать условия пульсирующего режима во взаимодействии «виброплощадка — уплотняемое изделие — пуансон».

Полученное на предварительных этапах уплотнение можно считать близким к требуемому — на этой стадии видимого перемещения пуансона практически не происходит, а осуществляется лишь удаление (частично более равномерное распределение по объему) остатков защемленного воздуха.

Чтобы исключить деструктивные процессы в свежеотформованном изделии и подсос воздуха, на пуансон в этой стадии уплотнения подается добавочное усилие, обеспечивающее замкнутость вибрирующей системы «пуансон — изделие — виброплощадка».

Целесообразно одновременно с увеличением давления повысить частоту колебаний виброплощадки, например, до 100 Гц, что вводит в резонанс мелкие частицы заполнителя, способствуя уплотнению бетонной смеси.

Приведенный выше механизм формования жестких и особо жестких смесей является результатом многолетних исследований и положен в основу алгоритма работы подавляющего большинства зарубежных и отечественных вибропрессов.

Однако вибропрессование в существующих моделях оборудования успешно реализуется при изготовлении конструкций либо имеющих форму толстых плоских пластин, либо изделий, имеющих постоянную высоту и сечение в направлении формования.

При изготовлении конструкций переменной толщины или разновысоких в направлении формования или тонких пластин указанная выше схема формования не обеспечивает качественного уплотнения.

Ухудшение качества уплотнения не только влияет на прочностные характеристики бетона изделий, но и делает плохо предсказуемыми характеристики, зависящие от структуры материала — морозостойкость, водопоглощение, водонепроницаемость.

Ниже приведены способы получения вибропрессованием изделий переменной толщины и изделий фиксированной высоты [47, 53, 57].

Вибропрессование, как технология в ее классическом варианте, предполагает изготовление изделий постоянной высоты в направлении формования. Обычно это плиты или блоки сплошные либо включающие вертикальные каналы. Эти изделия — классический вариант формования на плоском поддоне.

Получение изделий переменной толщины на поддонах сложной конфигурации, как правило, признается нецелесообразным из-за чрезмерно высокой их стоимости, которая и при плоских поддонах близка к стоимости формовочного оборудования.

Придание изделию иной конфигурации с помощью пуансона гораздо более широко используемый прием.

Так изготавливаются лотки, желоба, крышки колодцев, камни накрывные для цоколей и др.

Однако практика формования изделий переменной толщины способами, применяемыми для изделий постоянной толщины, приводят к недоуплотнению в них отдельных участков. Действительно, при формовании на плоском поддоне мерный ящик смесью постоянной высоты заполняет весь объем матрицы. В результате под фигурным пуансоном уплотняется только самый тонкий участок изделия. При формовании «разновысоких» изделий из смесей с высокой удобоукладываемостью последняя перемещается под пригрузом, а в жестких, особо и сверхжестких смесях этого не происходит, поэтому изделие оказывается неуплотненным.

Разработан технологический прием, включающий дополнительную операцию перед вибропрессованием: после засыпки бетонной смеси мерным ящиком при непрекращающихся вибрационных воздействиях смесь пригружают пуансоном усилием, составляющим

20 % усилия формования. Таким образом, бетонная смесь, перемещаясь под воздействием вибрации в замкнутом пространстве, приобретает в верхней ее части форму, соответствующую конфигурации пуансона.

Следующий этап формования — традиционное вибропрессование, однако уплотнение в изделии, содержащем участки разной высоты, в этом случае будет более качественным.

Многолетний опыт работы с особо и сверхжесткими бетонными смесями, формуемыми с использованием методов интенсивного уплотнения показал, что при Ку 0,97 получается качественный бетон с высокими физико-механическими характеристиками, и что получение более высокого Ку, как правило, не оправдано экономически из-за увеличения затрат на уплотнение бетонных смесей и снижения производительности оборудования.

Таким образом, несмотря на сложившуюся практику, становится очевидной недопустимость недоуплотнения бетона в изделиях с невысокой прочностью, например, в стеновых блоках.

Другой путь получения требуемого уплотнения в изделиях переменной толщины — увеличение удобоукладываемости смеси до уровня, позволяющего на конкретном оборудовании вибрационными воздействиями на бетонную смесь перевести ее в вибросжиженное состояние. Это обеспечит свободное ее перемещение в матрице, причем давление от пуансона не должно этому препятствовать.

Однако при повышении удобоукладываемости бетонной смеси в процессе уплотнения появляется цементное молоко на поверхности свежеотформованного изделия. Цементное молоко может появиться также в результате некачественного перемешивания, когда отдельные объемы смеси имеют повышенное водосодержание либо от неравномерности амплитудного поля виброплощадки или пуансона. Тогда цементное молоко может выступать не по всей поверхности формуемого изделия, а в отдельных его точках. В результате бетонная смесь прилипает к пуансону, образуя после его подъема вырывы на поверхности изделий.

При повышении удобоукладываемости смеси до уровня, приводящего к появлению цементного молока на всей поверхности формования, происходит прилипание изделия к пуансону, причем ван-дер-ваальсовые силы сцепления так велики, что свежеотформованное изделие, даже освобожденное от матрицы, поднимается вместе с пуансоном при его возвращении в исходное положение.

Технические решения, исключающие прилипание к пуансону, были получены при разработке технологии вибропрессования цементно-песчаной черепицы — тонкой пластины переменной (10–25 мм) толщины.

Размещение полимерной пленки между изделием и пуансоном полностью исключило прилипание, формуемая поверхность получалась идеально гладкой. Разработан механизм непрерывной протяжки пленки после каждого формования.

Еще более качественный результат был достигнут при формовании черепицы нагретым до 110–120 °C пуансоном. В этом случае между ним и формуемым изделием образовывалась паровая прослойка. В результате черепица не прилипала к пуансону, а ее поверхность после формования была зеркальной. Кроме того, черепица после вибропрессования оказывалась горячей. Было показано [92], что аккумулированного изделием тепла достаточно для прохождения смесью периода структурообразования, что соответствует времени предварительной выдержки в режиме тепловлажностной обработки.

Не менее важным является разработка способа получения вибропрессованием изделий фиксированной высоты и, в первую очередь, стеновых блоков — одной из наиболее массовых конструкций, выпускаемых по технологии вибропрессования.

Калибровка блоков по высоте позволяет не только применить схему кладки «на клей», но и улучшить теплозащитные свойства стен за счет исключения горизонтальных мостиков холода.

Схема уплотнения цементно-песчаных смесей в технологии вибропрессования предусматривает опускание жестко связанных между собой элементов пуансона в ячейки матрицы, что предполагает равномерную засыпку бетонной смеси в каждую из ячеек.

Засыпка смеси в матрицу производится мерным ящиком, т. е. производится объемная дозировка смеси, причем в худшем ее варианте. В результате, даже при реализации мероприятий по улучшению засыпки, как правило, количество смеси в каждой ячейке оказывается различным и, следовательно, по-разному уплотненным. В действительности только одно из изделий либо одна из стенок изделия, оказываются качественно уплотненными, все остальные — в той или иной мере недоуплотнены.

Какова мера этого недоуплотнения, и насколько это значимо для свойств бетона? По данным [5], каждый процент недоуплотнения приводит к снижению прочности на 5–7 %. В целом эту оценку можно считать правильной. Однако это интегральная оценка. Суть недоуплотнения — это несформированная структура бетона: наличие неудаленного из бетонного изделия стихийно расположенного воздуха. Этот воздух может оказаться, например, в зоне главных растягивающих напряжений, и тогда речь уже идет не о процентах снижения прочности — разрушающаяся нагрузка может уменьшиться в несколько раз. Воздух может оказаться близко от граней изделия (так часто бывает при изготовлении тротуарных плит), и тогда эти грани раскрашиваются, обламываются уже в процессе транспортных операций или пакетировки, что ухудшает долговечность и товарный вид изделий.

Но это еще не самый худший результат недоуплотнения. Для изделий, к которым предъявляются требования по морозостойкости, наличие в них каверн «неорганизованного» воздуха приводит к заполнению их водой. Замерзание–оттаивание этой воды разрушает изделия в течение 1–2 сезонов.

Анализ практики изготовления мелкоштучных бетонных изделий показывает, что достаточным (в том числе и по долговечности) является коэффициент уплотнения Ку = 0,97, т. е. в свежеотформованном бетоне допускается наличие около 3 % воздушной фазы. Точность дозировки цементно-песчаной смеси на изделие оценивается в 4–6 %, т. е. суммарный объем воздушной фазы может достигать 9 %. Это также означает появление в параллельных формовках разновысоких изделий, что недопустимо, в первую очередь, для стеновых и отделочных материалов.

В практике вибропрессования для получения изделий постоянной высоты используется прием остановки пуансона вибропресса на фиксированной высоте. Это может быть механическая фиксация — упор либо движение пуансона прекращается под влиянием сигнала от датчика положения.

Очевидно, что при этом недоуплотняются все изделия. Выходом из противоречия является предлагаемый способ использования бетонов с воздухововлечением. Существо способа во введении в бетонную смесь воздухововлекающей добавки в количестве, обеспечивающем до 10 % воздухововлечения [42].

При вибропрессовании изделий с фиксированной высотой опускания пуансона это будет означать, что вовлеченный воздух в разном количестве будет в каждом изделии. Однако этот воздух уже оказывается не случайно размещенным в виде крупных пор, а равномерно распределенным по массе в виде мелких пор воздухововлечения по всему объему изделия. Известно, что такой воздух для бетонов, изготовленных из особо жестких цементно-песчаных смесей, в количестве 5–6 % практически не снижает несущей способности изделий, значительно увеличивая их морозостойкость.

Кроме того, воздухововлечение пластифицирует бетонную смесь, и, с учетом этого обстоятельства, прочность бетона может даже вырасти.

Таким образом, механизмом реализации способа формования изделий калиброванной высоты является использование в особо жестких бетонных смесях слитной структуры (т. е. при избытке цементного теста) воздухововлекающей добавки, обеспечивающей воздухововлечение до 10 % и фиксация пуансона вибропресса на уровне требуемой стандартом высоты изделия.

Тогда при правильно подобранном составе бетона одно из уплотняемых изделий будет иметь Ку 0,97, а остальные Ку = 0,97–0,93, причем разброс прочностных характеристик бетона не будет превышать нормативных требований.

5.4.1.1. Вибропрессование
книга «Песчаный бетон», К.И. Львович

Источник