|
|
Вакуумирование — один из
наиболее эффективных способов уплотнения бетонных смесей. Существует три
разновидности этого способа: поверхностное, объемное и комплексное
вакуумирование, разработанное в Московском инженерно-строительном институте
им. В. В. Куйбышева.
Поверхностное вакуумирование бетонной смеси производят с
помощью вакуумных щитов, вкладышей или матов. При этом происходит частичное
удаление воды с одновременной подпрессовкой смеси. Вакуумирование
осуществляют следующим образом ( 3.55). Вакуум- щит устанавливают на
предварительно уплотненную и выровненную поверхность смеси и с помощью
вакуумного насоса из короба (вакуумной полости) отсасывают воздух до
остаточного давления 0,02 МПа (0,2 атм). Из-за разности давлений внутри и на
поверхности сформованного изделия и прессующего давления вакуум-щита (0,8
МПа) свободная вода устремляется из зон с большим давлением к
вакуум-источнику и удаляется из бетона.
Подвижные смеси с большим содержанием свободной воды
достаточно хорошо уплотняются. Из малоподвижных и жестких смесей свободная
вода удаляется значительно труднее, и уплотнение смеси происходит хуже.
Эффективность поверхностного вакуумирования повышается, если одновременно с
воздействием вакуума смесь подвергается вибрированию. Считается, что на
вакуумирование первых 10 см толщины изделия необхо-димо затратить на каждый
сантиметр не менее 1 мин, а на последующие слои по 2 мин. Вакуумирование слоя
толщиной более 10—12 см малоэффективно.
Применение поверхностного вакуумироваиия позволяет
увеличить плотность бетона и, как следствие, улучшить его физико-механические
свойства. Прочность изделия в начальные сроки твердения (в первые два — три
дня) увеличивается на 40—60 %, а к 28 сут хранения в нормальных условиях — на
20—25 % по сравнению с невакуумированным. Высокая структурная прочность
бетона (0,4—0,5 МПа) сразу после вакуумироваиия позволяет производить
частичную распалубку изделий (снимать бортоснастку). Поверхностное
вакуумирование целесообразно применять для доуплотнения верхних слоев бетона
и тонкостенных изделий, изготовленных из подвижных смесей, а также в тех
случаях, когда необходимо получить особо плотный бетон с повышенной
морозостойкостью, водонепроницаемостью, неистираемостью и прочностью.
Объемное вакуумирование бетонных смесей на плотных
заполнителях не изменяет в них содержание воды, однако способствует удалению
газовой фазы (вовлеченного и защемленного воздуха). Количество вовлеченного и
защемленного воздуха в смеси на крупных заполнителях составляет ~2 % по
объему, а на мелких (песке) до 6—7 %• Многие пластифицирующие добавки и
суперпластификаторы способствуют еще большему воздухововлечению — до 9—12 %.
Объемное вакуумирование производят в вакуумной камере. Считается, что
снижение содержания воздуха в бетонной смеси на 1 % увеличивает прочность
бетона на 7—10 %• Объемное вакуумирование из-за усложнения процесса,
недостаточной изученности и некомпенсирующего его экономического эффекта не
нашло широкого применения.
Экспериментальные и производственные исследования
показывают, что при изготовлении бетонных и железобетонных изделий
рациональнее и с большим экономическим эффектом можно применять комплексное
вакуумирование. Эта технология пригодна для производства изделий на плотных,
смешанных и пористых заполнителях, однако наибольший эффект получается при
формовании изделий на пористых и мелкозернистых заполнителях. Комплексное
вакуумирование осуществляют в специальных вакуумных установках при остаточном
давлении до 0,01 МПа. Существо указанной технологии заключается в
вакуумировании сухих компонентов и воды в вакуумном объеме (камере),
приготовлении смеси, ее укладке и предварительном уплотнении при тех же
значениях разрежения с последующим доуплотнением изделий в период повышения
давления до атмосферного с одновременным вибрированием. Все операции
совмещаются в вакуумной установке ( 3.56).
Комплексное вакуумирование дает возможность максимально
использовать эффект воздействия вакуума на смесь и на изделие, в результате
снижается объем газовой фазы, а в легкобетонных смесях — содержание воды в
цементном тесте. Вследствие этого повышается плотность цементного камня и
бетона в целом. Комплексное вакуумирование сопровождается некоторыми
физическими процессами, вызванными изменением давления в бункерах-шлюзах,
рабочей камере и выходном шлюзе.
Формование изделий на установке комплексного ва-
куумирования производится в следующей последовательности. В бункера-шлюзы 2
через верхние наружные затворы при закрытых внутренних затворах 1 подаются
отмеренные на замес сухие материалы, а мерный бачок заполняется водой.
Наружные затворы закрываются и в бункерах и бачке понижается давление до
уровня разрежения рабочей камеры. Из бункеров-шлюзов материалы поступают в
бетоносмеситель 3, где тщательно перемешиваются и перегружаются в
бетоноукладчик 4. Подготовленная форма с установленным арматурным каркасом
аналогичным способом через входной шлюз 8 по рельсовым путям поступает в
рабочую камеру 5, заполняется смесью и предварительно уплотняется с помощью
вибронасадков, смонтированных на самоходном бетоноукладчике. В выходном шлюзе
давление понижается до остаточного давления в рабочей камере, открывается
внутренний затвор, и форма со свежеуложенным и предварительно уплотненным
бетоном передается в шлюз 7.
Внутренний затвор шлюза закрывается, и на поверхность
бетона опускается вибропригруз 6. В шлюз впускается воздух с одновременной
работой вибропригруза, давление в шлюзе по заданному режиму поднимается до
атмосферного. В этот период наблюдается интенсивное доуплотнение бетонной
смеси, связанное с возникающим перепадом давления снаружи и внутри уплотняемой
смеси. При этом смеси на плотных и пористых заполнителях ведут себя
по-разному. Пористые заполнители, имея громадную суммарную поверхность,
исчисляемую сотнями квадратных метров в 1 м3 смеси, при повышении давления в шлюзе начинают быстро впитывать свободную воду и паровоздушную смесь из
цементного теста. Плотные заполнители, не имеющие открытой пористости, не
способны впитывать воду. Однако смеси на их основе также уплотняются в
результате сокращения объема газовой фазы.
При комплексном вакуумировании керамзитобетон- ных смесей
увеличивается структурная прочность сформованного бетона до 0,5—2 МПа,
ускоряется процесс его твердения в 1,5—2 раза, снижаются в 5—6 раз деформации
в период тепловлажностной обработки. Средняя плотность керамзитобетона увеличивается
на 6—14 %, прочность на сжатие на 35—100%. Морозостойкость повышается до 600
цикл и более. В бетонах на плотных заполнителях количество воды затворения
можно снизить использованием пластифицирующих добавок, а содержание газовой
фазы — применением технологии комплексного вакуумирования бетонов. Особенно
эффективен этот метод при приготовлении и уплотнении мелкозернистых смесей.
Он позволяет получать бетоны со средней плотностью до 2,5 т/м3 и прочностью
на сжатие до 80 МПа (на 100 % больше, чем прочность контрольного бетона с
добавкой).
Комплексное вакуумирование помимо вышеперечисленных
преимуществ позволяет по сравнению с традиционной технологией сократить цикл
формования изделий в связи с возможностью применения подвижных смесей;
снизить металлоемкость форм, так как можно использовать поддоны со съемной
бортоснасткой; уменьшить парк форм благодаря сокращению продолжительности
тепловой обработки; улучшить качество поверхностей и изделий; повысить
физико-механические свойства бетона и сократить расходы цемента на 15—20%;
улучшить условия труда в результате значительного снижения уровня шума,
вибрации и запыленности воздуха.
|