4. Технология заполнения труб бетоном
При широком применении трубобетонных конструкций необходим индустриальный и высокопроизводительный способ заполнения труб бетоном, обеспечивающий высокую прочность и однородность бетонного ядра. Существуют три способа уплотнения бетона в трубах: глу-
Рис. 24. Различные решения узлов из стальных труб
А — без пересечения раскосов; б — с пересечением раскосов; в — с распоркой
25
Бинным вибрированием, штыкованием и внешним вибрированием.
Глубинное вибрирование осуществяется глубинными вибраторами, вводимыми в бетон, оболочка стержня при этом неподвижна. Способ применяется при больших диаметрах труб >100 мм).
Штыкование бетона производят вручную стержнями, длина которых больше длины трубы. Оболочка стержня при этом способе также неподвижна, а бетон уплотняется под воздействием перемещаемых стержней. При штыковании получается плохое качество бетона [134].
Наиболее эффективным и универсальным является внешнее вибрирование, осуществляемое с помощью • вибростола с вертикальными гармоническими колебаниями. При этом способе трубы, прочно прикрепленные к вибростолу в вертикальном положении, вибируют вместе с ним (рис.25). Бетон подается сверху через загрузочные воронки в вибрирующую трубу, заполняет ее и одновременно уплотняется.
Рис. 25. Сборно-разборное крепление труб на вибрационной площадке
Отсчет времени вибрирования ведется от начала заполнения трубы. Время наполнения трубы диаметром 110 мм в среднем при соотношении Ь:Б = 5 и частоте 3000 кол/мин составляет 25 сек; при Ь : Б = 30 оно составляет 160 сек. С изменением водоцементного отношения в пределах 0,35—0,6 время заполнения труб бетоном меняется несущественно. Варьируемыми компонентами вибропроцесса являются режим вибрации и жесткость бетонной смеси. Режим вибрации определяется величиной амплитуды, частоты и продолжительности колебания.
В проведенных экспериментах [56] использовались гармонические колебания с амплитудами 0,3—0,6 мм, частотами 1400—6000 кол/мин, длительностью 16— 210 сек. Предусматривалась возможность извлечения бе-
Таблица 2
РЕЖИМЫ УПЛОТНЕНИЯ И СОСТАВЫ БЕТОНА
Состав бетона |
Режим уплотнения |
||||||||
С 2 X I с. F. |
Цемент в кг |
Песчано — гравийная смесь в кг |
Щебень в кг |
Вода в л |
В/Ц |
Жесткость в сек |
Частота колебаний в 1 мин |
Амплитуда в мм |
Время уплотнения в сек |
1 |
400 |
1235 |
653 |
157 |
0,392 |
70 |
1500 |
0,3 |
70 |
2 |
400 |
1235 |
653 |
157 |
0,392 |
70 |
1500 |
0,6 |
70 |
3 |
337 |
1348 |
542 |
202,2 |
0,6 |
16 |
1500 |
0,3 |
16 |
4 |
337 |
1348 |
542 |
202,2 |
0,6 |
16 |
6000 |
0,3 |
16 |
5 |
400 |
1235 |
653 |
157 |
0,392 |
70 |
1500 |
0,3 |
210 |
6 |
400 |
1235 |
653 |
157 |
0,392 |
70 |
6000 |
0,3 |
70 |
7 |
400 |
1235 |
653 |
157 |
0,392 |
70 |
6000 |
0,3 |
210 |
8 |
400 |
— 1235 |
653 |
157 |
0,392 |
70 |
3000 |
0,3 |
210 |
9 |
337 |
1348 |
542 |
202 |
0,6 |
16 |
3000 |
0,3 |
16 |
10 |
337 |
1348 |
542 |
202 |
0,6 |
16 |
3000 |
0,3 |
48 |
11 |
337 |
1348 |
542 |
202 |
0,6 |
16 |
3000 |
0,6 |
16 |
12 |
400 |
1235 |
653 |
157 |
0,392 |
70 |
3000 |
0,3 |
70 |
13 |
550 |
1300 |
383 |
204 |
0,371 |
90 |
3000 |
0,3 |
90 |
14 |
337 |
1355 |
585 |
157 |
0,465 |
60 |
3000 |
0,3 |
60 |
Тонного ядра из трубы, для чего последняя делалась разъемной по диаметральной плоскости. Бетонные стержни извлекали из труб через сутки после их изготовления, а через трое суток распиливали на цилиндры высотой 200 мм. Из каждого бетонного ядра в зависимости от его длины получалось от 2 до 12 цилиндрических образцов, которые затем испытывали на сжатие вдоль оси. Прочности образцов из одного и того же ядра не одинаковы и зависят от положения образца в ядре. Численные характеристики прочности образцов служат основой для суждения о качестве уплотнения. Идеальным считается случай, когда прочность бетонного ядра одинакова по всей длине стержня. Практически этого достиг-
I— СЧ ГО СЧ О) I— Г-1—00 1—1—СО 0100 ООО) О) О) О) о) о о> |
О) О) |
СЧ -н |
|
Со |
Ю О О со со ю ююсо ю О) О О О) О) О} О) О) О) О) О) О) —• СЧ (М — —• —1 —’ —’ —¦ _ —, _ |
Со О) |
+1 |
Сч |
СО СЧ СЧ —’ 00 Г — 1— I— СО!—Ю СОт»"^ т}<сОСО СО СО СО |
Щ |
Сч +1 |
О ^ СО Ю О 00 О) О) О) ¦ О О) 1— 00 00 00 00 00 С*- Г— Г— Г— I— I— |
О 00 |
Т)" +1 |
|
О |
О СЧ О СО —¦ 00 00 ю <о со — о Г— г— 00 оо оо (— Г—(— Г— 1-1-1— |
Со г- |
Со +1 |
О |
Оо —1 со О) о оо оооооо со оо сч [—00 00 Г-00 I— 1—1—1— 1—1—1— |
О) [— |
Т}< -н |
00 |
I—СО "ф 0)000 1-00 00 I— г — ю СО ^ со соСО СО СО со со со |
О) Со |
Сч +! |
Г- |
О) о о о —о —< Г — О О О 00 * сч сч сч сч сч со со ^ со СО СО ‘ |
О) Сч |
О) +1 |
<о |
0)03 0 О 10 СО СО О-чр СП 00 О) —< — СЧ СЧ СЧ СЧ см СО СО |
Г— сч |
Со +1 |
Ю |
О —’ О) О 00 С— О О) О) 00 00 О) ООО) О О —’ СЧ СЧ —’ со сч сч |
СО |
+1 |
Тг |
Ю^О! 00 Ю 00 СОСОО) 0)0 0 ююю ю со со с— г— г— 1—0000 |
О) СО |
+1 |
Со |
О—СО О СЧ 00 (N00— О) О ^ ^ ^ ЮЮЮ ю со 1— |
Ю |
О Сч +1 |
С4 |
О) — О 00 СО —< Ю О) —« О) О) О) ^ЭЭ 2 — 2 |
00 |
О +) |
— |
О) СЧ •*)< ^ —1 О — СО О ЮО) о Слоо 2 — 2 сч сч сч счсчсо |
Со |
О +1 |
Да в порядке заполнения трубы бетоном |
Сч — о о оо г— СОЮ1" со сч —1 |
Среднее значение |
Коэффициент вариации в % |
Нуть не удается, и наилучшие режимы уплотнения выявляются статистическим путем.
В табл. 2 и 3 даны результаты проведенных экспериментов. Из этих таблиц видим, что при частотах 1500 и 6000 кол/мин получается низкая прочность бетона в верхней части; расхождения прочности отдельных участков стержня при частоте 1500 кол/мин достигают 80%, при частоте 6000 кол! мин — 45%. При увеличении длительности уплотнения до /=ЗЖ начинается расслоение бетона в нижней части трубы при недостаточном еще уплотнении его вверху. Таким образом, эти режимы вибрирования нельзя считать удовлетворительными.
При частоте 3000 кол/мин расхождение пределов прочности отдельных участков бетонного сердечника составляет 8—11%. Увеличение амплитуды колебаний от 0,3 до 0.6 мм несколько увеличивает зону наибольшей прочности бетона, которая обычно находится в 20—30 см от верха трубы. Можно предположить, что зона интенсивного уплотнения бетонной смеси перемещается одновременно с увеличением высоты бетонного заполнения. Поступающий сверху бетон сразу попадает в эту наиболее эффективную область. По-видимому, размеры этой зоны зависят от амплитуды колебаний и увеличиваются с увеличением последней. Увеличение продолжительности уплотнения не вызывает заметного роста прочности бетона и не является целесообразным.
Прочность бетонных цилиндров, полученная при данном режиме заполнения, в среднем на 26% выше прочности аналогичных, но уплотненных штыкованием цилиндров. Отношение средней прочности бетонных цилиндров к прочности кубов размером ЮОХЮОХЮО мм, изготовленных и испытанных одновременно, составляет 0,78—0,83. Таким образом, частота 3000 кол/мин дает достаточно равнопрочное бетонное ядро и может считаться оптимальной. Способ внешнего вибрирования индустриален, позволяет использовать имеющееся оборудование заводов железобетонных конструкций и обеспечивает скоростное ведение работ, поэтому его можно рекомендовать в качестве основного способа изготовления трубобетона.