Технология вибрационного уплотнения бетона при устройстве монолитных конструкций, страница 17

Сопротивление трения характеризуется силами, которые надо приложить для преодоления сопротивления сдвигу. Величина этих сил зависит от вязкости среды. Вязкое сопротивление направлено против скорости движения рабочей части вибратора и непосредственно влияет на величину потребляемой вибратором мощности.

Сопротивление формы зависит от формы поперечного сечения обтекаемого смесью тела (вибратора). Сопротивление формы направлено против скорости. Для вибраторов с цилиндрическим корпусом это свойство имеет второстепенное значение по сравнению с сопротивлением трения; для плоскостных же, имеющих большую площадь рабочей части, является одним из основных свойств.

Инерционное сопротивление возникает вследствие сообщения ускорения частицами бетонной смеси, расположенных в зоне действия вибратора. Инерционное сопротивление смеси уменьшает амплитуду смещения, оно преодолевается за счет движения массы дебалансов вибратора.

Инерционное сопротивление отличается от сопротивления формы тем, что оно связано с ускорением частиц смеси, а сопротивление формы - со скоростью вибрационных колебаний рабочей части вибратора. Для глубинных вибраторов инерционное сопротивление значительно больше, чем сопротивление формы.

Удельный коэффициент сопротивления бетонной смеси вибратору , определенный опытным путем, находится в пределах от 23·10 до 50·10 Н с/см. Эпюра колебаний (рис.17, 18) свободного вибратора определяется двумя параметрами: амплитудой смещения центра тяжести вибратора и расстоянием от этого центра тяжести на оси вибратора, где амплитуда смещения равна нулю (нулевая точка).

Рис.18. Эпюры колебаний вибратора:

а - схема вибратора; б - теоретическая эпюра колебаний вибратора в воздухе; в - эпюра колебаний вибратора

в бетонной смеси;  - нулевая точка;  - центр тяжести;  - точка приложения возмущающей силы

Амплитуда смещения центра тяжести вибратора  в воздухе зависит от момента дебаланса и массы вибратора и равна

,                                                (8)

где  - масса дебаланса;  - эксцентриситет дебаланса;  - масса корпуса вибратора.

При погружении вибратора в бетонную смесь возникает инерционное сопротивление смеси в зоне действия вибратора. Инерционную массу смеси , препятствующую работе вибратора, называют дополнительной, или присоединенной массой. В этом случае амплитуда смещения равна

,                                                     (9)

где  - амплитуда смещения при наличии инерционного сопротивления.

Положение нулевой точки определяется по формуле

,                                                                       (10)

где  - расстояние от центра тяжести вибратора до нулевой точки;  - момент инерции массы вибратора относительно центра тяжести;  - расстояние от центра тяжести до точки приложения возмущающей силы;  - масса вибратора.

Величина  считается положительной, если точка  расположена ниже точки , величина  положительна, если точка  расположена выше точки  (рис.18).

Если массу вибратора принять равномерно распределенной по оси, то момент инерции вибратора относительно центра тяжести можно ориентировочно определить по формуле

,                                                                    (11)

где  - длина вибратора.

В большинстве случаев нулевая точка у глубинных вибраторов по условиям амортизации колебаний располагается выше верха рабочей части вибратора.

Опыты с обычными цилиндрическими глубинными вибраторами показывают, что при полном погружении рабочей части в бетонную смесь отношение , а дополнительная масса (присоединенная масса бетонной смеси) составляет 0,3-0,4 массы рабочей части вибратора. Для плоскостных виброуплотнителей это отношение возрастает до 2 и соответственно  - до 1.

После погружения вибратора в бетонную смесь эпюра колебаний принимает форму перевернутой трапеции (рис.18 в). Это указывает на то, что инерционное сопротивление в нижней части вибратора несколько больше, чем в верхней.

В исследования виброуплотнения введено понятие о минимальной (предельной) амплитуды , при которой еще происходит тиксотропное разжижение бетонной смеси и ее уплотнение. Установлено, что с ростом частоты колебаний  уменьшается. При этом возрастает интенсивность затухания колебаний в смеси и снижается радиус действия вибратора (рис.19).