Технология вибрационного уплотнения бетона при устройстве монолитных конструкций, страница 16

После преодоления предельного напряжения сдвига сухое трение снижается, сопротивление в смеси становится пропорциональным градиенту скорости сдвига и может быть выражено переменным коэффициентом вязкости. По мере разрушения структуры смеси вибрацией происходит уменьшение вязкости от максимальной ее величины до минимальной в данных условиях. На последней стадии уплотнения бетонная смесь ведет себя при сдвиге, как тяжелая ньютоновская жидкость с постоянным коэффициентом вязкости.

По экспериментальным данным, в невибрируемой бетонной смеси предельное напряжение сдвига зависит от подвижности смеси и меняется в пределах от 100 до 1500 Па.

3.3. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ГЛУБИННОГО ВИБРАТОРА И БЕТОННОЙ СМЕСИ

Колебания бетонной смеси происходят под действием вынуждающей силы вибратора ,

,                                                             (4)

где  - масса дебаланса;  - расстояние от оси вращения до центра масс дебаланса;  - круговая частота колебаний.

Амплитуда смещения при колебаниях бетонной смеси уменьшается по мере удаления от источника колебаний, т.е. происходит их затухание (рис.17).

Рис.17. Затухание колебаний вибратора в бетонной смеси:

1 - контур сечения рабочей части вибратора; 2 - раствор

Рабочая часть цилиндрического глубинного вибратора движется в бетонной смеси поступательно по окружности с радиусом, равным , где  - радиус рабочей части вибратора,  - амплитуда вибрационного смещения вибратора. При этом излучаются волны сложной формы. Для упрощения расчетов вибраторов принято, что цилиндрическая рабочая часть вибратора излучает цилиндрические волны, плоского виброуплотнителя - плоские волны.

Способность к поглощению энергии колебаний бетонной смесью обусловлена такими ее свойствами, как вязкость, дисперсность, теплопроводность.

Для вязкой среды затухание амплитуды колебаний вследствие поглощения энергии подчиняется экспоненциальному закону

,                                                                    (5)

где  - амплитуда смещения среды на расстоянии радиуса  от оси вибратора;  - амплитуда смещения среды на расстоянии радиуса  от оси вибратора, при  вблизи поверхности рабочей части вибратора;  - коэффициент поглощения колебаний; .

Для цилиндрической волны затухание амплитуды смещения определяется по формуле

                                              (6) для плоской волны  

.                                                           (7)

Полученные экспериментальным путем значения коэффициента поглощения энергии колебаний для цилиндрических волн находятся в пределах от 0,03 до 0,2 см. Причина такого большого диапазона значений коэффициента поглощения - в различии свойств бетонных смесей разного состава, влияния частоты колебаний.

По имеющимся литературным данным, можно отметить следующее:

- в бетонной смеси на пуццолановом портландцементе поглощение колебаний происходит интенсивнее, чем в бетонной смеси на портландцементе;

- коэффициент поглощения в бетонной смеси на щебне выше, чем в аналогичной бетонной смеси на гравии;

- в жесткой бетонной смеси энергия колебаний поглощается более интенсивно, чем в подвижной;

- вертикальные колебания затухают быстрее, чем горизонтальные;

- продольные волны затухают значительно медленнее, чем поперечные.

Коэффициент поглощения изменяется во время вибрирования. По мере уплотнения бетонной смеси уменьшается затрата энергии на пластические деформации, что уменьшает коэффициент поглощения.

Для предварительных расчетов цилиндрических вибраторов значение коэффициента поглощения, приведены в прил.5, табл.2.

Трение рабочей части вибратора о бетонную смесь при его работе вызывает движение вибратора в направлении, обратном вращению дебаланса. Возникающий момент силы воспринимается рамой пакета или руками бетонщика при погружении вибратора в бетонную смесь. В результате вибрации подвижность смеси возрастает, а трение уменьшается.

При работе в бетонной смеси вибратор испытывает сопротивление вибрируемой среды, которое складывается из сопротивления внутреннего трения, сопротивления формы вибратора, инерционного сопротивления и сопротивления, связанного с упругими свойствами среды.