Исходные данные 4 страница

Рис. 7.39 Размещение лазерного оборудования бетоноразравнивающей машины

С двух сторон выравнивающей плиты установлены лазерные приемники, принимающие сигнал от лазерного нивелира. После ручного выставления выравнивающей плиты на уровень лазерной плоскости переходят на автоматический режим работы. При этом, за отклонением рабочего органа от лазерной плоскости при работе следит автоматическая система стабилизации его положения.

Затирочные машины – группа машин передвижного и самоходного исполнений, реализующих процесс затирки свежеуложенной бетонной смеси рабочими органами в виде плит, а также скребкового, лопастного, дискового типов при их возвратно-поступательном, вибрационном, вращательном или комбинированном движениях.

Они имеют электрический или пневматический редукторный регулируемый привод. В конструкции отдельных машин предусмотрена система подачи воды в рабочую зону (процесс затирки происходит при смачивании обрабатываемой поверхности). С их помощью выполняют операции разравнивания, затирки, шлифования цементно-песчаного раствора на железобетонных поверхностях. Качество затирки зависит от материала рабочего органа, скорости его движения и удельного давления на затираемую поверхность (рис. 7.40).

Рис. 7.40. Бетоноотделочная машина для

заглаживания разравнивания и шлифования

SXP Laser Screed

Бетоноукладчик CopperHead

В настоящее время созданы необходимые технологии по эффективному устройству ровных бетонных полов и сопровождающее их оборудование.
Новое оборудование оснащено лазерными устройствами контроля за поверхностью бетона.
Система автоматического лазерного контроля позволяет получать особо гладкую бесшовную поверхность полов, с большей производительностью, что невозможно при обычных методах производства.

Использование лазерного устройства при укладке бетона:

• автоматизирует рабочий процесс, устройство

• непрерывно и автоматически приспосабливается к лазерной высотной отметке;

• дает высокое качество, уменьшая влияние «человеческого фактора» на процесс производства (тотальный автоматический контроль за поверхностью пола);

• повышает производительность, что значительно сократит график производства работ.

Машина оснащена самовыравнивающимся брусом с гидроприводом состоящим из непосредственно бруса для перемещения бетонной смеси, профилирующего органа и вибратора для уплотнения материала. Два лазерных приемника, размещенных с каждого конца разравнивающего бруса, сканируют поверхность и передают данные на бортовой компьютер, через который автоматически производится контроль за положением бруса. Сигнал поступает от передатчика 10 раз в секунду, что обеспечивает тотальный автоматический контроль за поверхностью пола.

Универсальные роботы для отделки бетонных полов предназначены для реализации комплекса операций: разравнивания, затирки, железнения поверхностного слоя, а также фрезерования, шлифовки и очистки. Они представляют собой самоходные, обычно малогабаритные шасси с колесными или вальцовыми движителями, оснащенные рабочим оборудованием вращательного типа со сменным набором рабочих органов: лопастного типа, разравнивающего и заглаживающего типов, фрез и алмазных кругов, щеток. Привод роботов регулируемый, выполнен по одной из схем: ДВС - электрогенератор - вторичные электродвигатели хода и рабочего оборудования. Узел управления привода содержит радиоприемник, устройство управления с серводвигателем и микрокомпьютер.

7.12.3. Современное оборудование технологий устройства бетонных полов

Несмотря на все возрастающее применение метода литьевой укладки бетонных смесей, исключающего операции последующего их уплотнения, оборудование для уплотнения используется в целом ряду технологий, одной из которых является технология вакуумного уплотнения для устройства бетонных полов, выполняемая из традиционных бетонных смесей.

Метод вакуумного уплотнения используется для обработки бетонных полос толщиной до 0,3 м при устройстве бетонных полов смесью с подвижностью 6÷10 см. При этом методе на поверхность разровненной и уплотненной виброрейкой бетонной смеси укладываются отсасывающие маты или плиты, через которые вакуумнасосом удаляется часть воды затворения с одновременным уплотнением смеси за счет разности атмосферного давления и давления разряжения. Использование данного метода обеспечивает получение качественного бетона высокой прочности, водонепроницаемости в более ранние сроки (рис. 7.41).

Рис. 7.41. Технология вакуумного уплотнения бетона:

а) схема работ; б) характеристика получаемого бетона

Строительные вибраторы - группа машин вибрационного действия для проведения бетонных работ с рабочим органом в форме плиты, бруса, цилиндров и лопастей, обеспечивающих послойное уплотнение бетонной смеси.

В зависимости от взаимного расположения к обрабатываемому объему смеси их разделяют на наружные и внутренние – глубинные. Наружные вибраторы имеют рабочий орган в форме плиты, бруса и устанавливаются на поверхность обрабатываемой бетонной смеси, относительно которой их перемещают. В результате этого уплотняется слой бетонной смеси до 30÷50 см в зависимости от свойств смеси и характеристик вибратора.

Глубинные вибраторы (рис. 7.42) чаще всего имеют цилиндрическую форму рабочего органа – вибронаконечник. Объемные пакеты глубинных вибраторов состоят из нескольких вибронаконечников, закрепленных на траверсе. При формировании плоского пакета вибраторов к вибронаконечникам прикрепляют плиту, являющуюся плоским источником колебаний (рис.7.43б).

Рис. 7.42. Ручные глубинные вибраторы

Рис.7.43. Вибронаконечники глубинных вибраторов:

а) дебалансного одиночного; б) дебалансных, объединенных в плоский пакет;

в), г) фрикционно-планетарные с наружной (в) и внутренней (г) обкаткой:

1 – шпиндель; 2 – шарнир; 3 – вал бегунка; 4 – корпус;

5 – бегунок; 6 – беговая дорожка;

д), е), ж) нетрадиционные формы рабочих органов глубинных вибраторов:

д) с цилиндрическим корпусом и оперением; е) разрезных; ж) лопастных;

Э – эпюры динамического давления; З – зоны проработки смеси;

R – радиус действия

Основные виды вибровозбудителей, используемых в глубинных вибраторах - центробежные дебалансного, а также фрикиционно-планетарного типов с круговой вынуждающей силой (рис. 7.43 а÷г). Форма корпуса вибронаконечника - цилиндрическая. Развиваемая или величина вынуждающей силы составляет:

где m₀ - масса дебаланса или бегунка;

r - эксцентриситет дебаланса в дебалансном вибраторе или разность между радиусом беговой дорожки и поверхностью обкатки - в фрикционно-планетарном;

ω - частота вращения дебаланса или обкатки бегунка.

Частота вращения дебаланса соответствует частоте тока питающей сети, а частота обкатки больше, что определяется отношением радиусов беговой дорожки и поверхности обкатки. На практике она составляет 12÷24 тыс. мин^-1. За счет разбалансировки бегунка можно получить двухчастотный спектр с высокой составляющей по частоте до 24 тыс. мин^-1 и низкой - 6 тыс. мин^-1.

До последнего времени глубинные вибраторы являлись одной из самых консервативных групп машин. И сейчас еще конструкции современных глубинных вибраторов, за исключением отдельных видов пневматических и гидравлических, не позволяют регулировать их частоту и амплитуду колебаний, что исключает возможность выбора режимов вибрировании при эксплуатации таких машин, а позволяет лишь проводить оценку их технологических возможностей (времени вибрации, радиуса действия и производительности) при работе в бетонной смеси заданного состава с использованием рациональных приемов работ. С целью реализации равномерности уплотнения но высоте рабочего органа и, тем самым, увеличения зоны проработки смеси в настоящее время используют нетрадиционные формы рабочего органа (рис.7.43 д,е,ж):

- эксцентриковая (так называемая разрезная);

- лопастная (в виде набора шарнирно-сочлененных пластин).

В конструкциях указанных вибраторов используются вибрационные механизмы с кинематическим возбуждением колебаний. Кроме того, для реализации эффективных режимов уплотнения все шире применяется регулируемый привод. Выбор конструктивного исполнения вибратора производят в зависимости от объема работ и степени армирования бетонируемого блока. Так, в неармированных и малоармированных массивах бетонную смесь уплотняют с помощью ручных глубинных вибраторов, бетонируя, как правило, горизонтальными слоями толщиной 0,3...0,4 м. Бетонные смеси в больших массивах уплотняют более мощными глубинными вибраторами, собранными в вибропакеты, переставляемые кранами. При этом, толщина уплотняемого слоя достигает 1 м. При бетонировании неармированных блоков применяют глубинные вибраторы в пакетах, навешиваемых на раму малогабаритного электрифицированного трактора (глубина уплотнения 0,8...1,0 мм). При густом армировании применяют ручные вибраторы с гибким валом.

Глубинные вибраторы погружают в массив бетонной смеси, в результате чего происходит уплотнение объёма бетонной смеси, характеризуемое радиусом действия R и глубиной уплотняемого слоя Н.

Сущность метода вибрационного уплотнения заключается в разрушении структуры бетонной смеси и её разжижении с целью удаления из неё защемленного воздуха и обеспечения плотной укладки зерен заполнителя. При вибрационном воздействии на бетонную смесь силы внутреннего трения между ее твердыми компонентами, а также силы внутреннего трения об опалубку и элементы арматуры значительно уменьшаются. Происходит разжижение бетонной смеси и она начинает вести себя как вязкая жидкость, которая легко поддается уплотнению. В пластичных смесях процесс уплотнения происходит под действием гравитационных сил её компонентов, а в жестких - под действием дополнительно создаваемого статического или динамического давления.

Физическая модель уплотнения бетонной смеси состоит в пере­распределении частиц заполнителя: осаждении частиц крупного заполнителя и заполнении пустот между ними частицами меньшего, а также удалении воздуха из тестообразной массы смеси с цементным молоком частью избыточной воды затворения. В результате послойного уплотнения получают более равномерную укладку заполнителя, обеспечивающую повышенную плотность смеси, характеризуемую степенью уплотнения , представляющей собой отношение плотности смеси в конце и начале уплотнения. Для пластичных бетонных смесей - 1,11÷1,25, а для жестких - 1,26÷1,45.

Эффективность процесса уплотнения определяется характеристиками вибрационного воздействия: частотой и амплитудой колебаний рабочего органа, величиной кинетического момента дебаланса K = m0∙r, а также величиной активной поверхности корпуса вибронаконечника S = D∙L и временем уплотнения.

Опыт и исследования процесса уплотнения на различных смесях, в различных состояниях (сухом, влажном, мокром) выявили оптимальный частотный диапазон вибрирования (100÷250) Гц, близкий к резонансной частоте смеси. Последняя зависит от её состава и, в первую очередь, от размеров и доли крупного заполнителя.

Важное значение на процесс уплотнения оказывает подвижность заполнителя, определяемая состоянием его поверхности. Так, подвижность дробленого заполнителя значительно ниже подвижности гладкого, поэтому требуемая степень уплотнения достигается при более длительном вибрационном воздействии с большей амплитудой. Процесс перераспределения частиц заполнителя происходит с различной скоростью: более интенсивно в менее вязкой среде, определяемой вязкостью цементного молока. По мере вибрирования вязкость цементного молока снижается до минимума в результате его перемешивания с избыточной водой затворения.

7.13. Основы теории процесса уплотнения бетонной смеси глубинными вибраторами

Эффективность вибрационного воздействия на бетонную смесь определяется ее способностью поглощать вибрацию, зависящую от состава смеси, а также от частоты, амплитуды колебаний, величины активной поверхности рабочего органа и времени вибрации, а также наличия в ней арматуры.

Взаимодействие рабочих органов глубинных вибрационных уплотняющих машин с бетонной смесью имеет особенность, заключающуюся в образовании разрывов сплошной смеси. Это проявляется в резком перепаде амплитуд между корпусом глубинного вибратора и бетонной смесью, что затрудняет передачу энергии от рабочего органа вибратора к бетонной смеси (рис. 7.44).

Достижение требуемой степени уплотнения происходит в случае, если каждая единица бетонной смеси (в зависимости от своего состава и подвижности) получит от уплотняющей машины определенное количество энергии, которое характеризуется удельной работой или энергоемкостью. Ориентировочно она составляет 200 кНм/м³ для пластичных и 400 кНм/м³ - для жестких бетонных смесей. Еще одна характерная особенность глубинных вибраторов - неравномерность эффекта уплотнения бетонной смеси по высоте рабочего органа: внизу, там где реализуются большие значения амплитуд колебаний, уплотнение более интенсивно, чем вверху.

Рис.7.44. Физическая модель распространения колебаний в бетонной смеси:

r_k – радиус корпуса вибронаконечника; R – радиус действия; A_k – амплитуды

колебаний бетонной смеси на радиусах r_k + ∆ и R;

∆ - толщина жидкостного слоя

Теоретический метод оценки радиуса действия вибраторов основан на уравнениях академика Б.Б. Голицина, устанавливающих зависимость между амплитудой А колебаний бетонной смеси вблизи корпуса вибратора при r ≈ r_k; радиусом действия R и минимальной амплитуды колебания а, при которой еще происходит качественное уплотнение бетонных смесей. Эти уравнения получены в результате моделирования процесса распространения колебаний в бетонной среде от первичного источника колебании в виде плоских, сферических или кольцевых волн.

В качестве примера моделирования рассмотрим точечный источник энергии в виде кольца. Обозначим количество энергии, проходящей через единицу длины кольца на радиусе r _wr (интенсивность энергии на радиусе r). Оценим ее снижение, обусловленное двумя факторами:

- увеличением радиуса г;

- наличием поглощающих свойств среды при кольцевой форме волны γ_к.

Суммарное снижение интенсивности при переходе от r к r+dr составит:

Учитывая, что W_r пропорционально квадрату амплитуды колебания бетонной смеси, после проведения интегрирования по г, получим результат в виде уравнения акад. Б.Б. Голицина. Интегрирование проводится от зоны бетонной смеси, расположенной в непосредственной близости от корпуса вибронаконечника и колеблющейся с амплитудой А, до зоны на радиусе действия R, где амплитуда составляет а. В окончательном виде расчетное уравнение акад. Б.Б. Голицина для кольцевой формы волн имеет вид:

Таким образом, для случая распространения колебаний в виде кольцевых волн получено уравнение для определения радиуса R источника колебаний в зависимости от его размера r₀, поглощающих свойств бетонной смеси γ_к и отношения А/а.

Для сферического источника энергии уравнение Б.Б. Голицина:

где r₀ - радиус сферического источника колебаний;

γ_с - коэффициент затухания сферических волн.

Практика расчета R показала, что для более точной его оценки для глубинных вибраторов необходимо брать среднее арифметиче­ское значение R, полученное по (7.40) и (7.41).

7.14. Выбор комплекта ручных глубинных вибраторов на основе изучения рабочего процесса уплотнения бетонной смеси.

ЗАДАНИЕ

1. Изучить устройство заданного вибратора, рабочий процесс уплотнения бетонной смеси и основы его моделирования.

2. Изучить методику экспериментального определения радиуса действия глубинных вибраторов и определить его значения для различных положении вибратора.

3. Рассчитать потребное число глубинных вибраторов заданного типа с вынуждающей силой Р, частотой колебаний n_к, мощностьюN, размерами L, D и массой М для уплотнения бетонной смеси с известными характеристиками при заданной интенсивности V подачи бетонной смеси. Расчет провести по двум методикам. Результаты проанализировать.

Характеристика бетонной смеси

γ, см-1	а, см	п, см	F	G
0,04	0,004		1,5	2,0

Характеристики глубинного вибратора

Nк, колеб/мин	P., кH	D=2r0, мм	L, мм	N, кВт	M, кг	КВ
	7,9			0,75		0,75

Характеристики бетоносмесителей

Qпр, Л	Z	КВ	В/Ц	DБ, мм	nБ, об./мин
		0,6	0,6	1,3

Размеры ячейки используемой арматуры – 200 × 200 мм;

F - коэффициент наличия арматуры;

G - коэффициент угловатости (формы) зерен заполнителя;

Q_пр - производственная емкость бетоносмесителя;

n_Б - частота вращения барабана;

D_Б - диаметр барабана смесителя;

Z - число барабанов;

П - характеристика удобоукладываемости подвижных бетонных смесей, см.

МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Рабочий процесс, его характеристики и основы моделирования

Рабочий процесс глубинного уплотнения бетонной смеси реализуется послойно с перекрытием соседних слоев па величину, приблизительно равную 0,1 м.

Толщина слоев бетонирования назначается в зависимости от интенсивности подачи бетонной смеси и возможности уплотняющих машин. Уплотнение каждого слоя бетонной смеси происходит путем периодического погружения в нее вибронаконечника, выдерживая его в этом положении в течение определенного времени, соответствующего рекомендуемому времени вибрирования, и пререстановки его в новое положение на величину шага перестановки.

Основным показателем глубинного уплотнения бетонных смесей является зона уплотнения, характеризующая объем качественно уплотняемой бетонной смеси. Для ручных вибраторов она имеет форму, близкую к цилиндрической, и оценивается величиной радиуса действия R≈ (4...6)D (где D - наружный диаметр вибронаконечника) и глубиной уплотняемого слоя бетонной смеси: Н = L - 0,1 м, где L - длина вибронаконечника. При оценке производительности вибрирования с учетом перекрытия зон уплотнения величину шага перестановки машины принимают в пределах (1.2...1.4)R. Процесс уплотнения бетонной смеси определяется следующими характеристиками: радиусом действия, временем вибрирования, производи­тельностью, затрачиваемой мощностью в целом и основными параметрами, её формирующими. Установлено, что с удалением по радиальному направлению от корпуса вибратора эффективность уплотнения бетонной смеси снижается. Значение радиуса R, при котором еще реализуется эффект уплотнения, определяемый минимальной предельной величиной амплитуды колебаний бетонной смеси а, называют радиусом действия вибратора. Величина Rзависит от мощности вибромашины, её расположения в бетонной смеси, состава и демпфирующих свойств. Значение R определяется экспериментальным и теоретическим методами.