Разновидности вибрационных методов формования.

1. Формование на виброплощадках: в промышленности сборного железобетона примеяют виброплощадки с круговыми, горизонтально или вертикальнонаправленными колебаниями.

Схемы виброплощадок:

а) с круговыми колебаниями,

б) горизонтально-направленными колебаниями,

в) вертикально-направленными.

Для хорошей работы виброплощадки с круговыми колебаниями необходимо обеспечить соосность дебалансного вала виброплощадки и центра тяжести формы с уплотняемой массой. В противном случае траектории круговых колебаний смеси превращаются в эллипсоидные с неодинаковой амплитудой в различных точках изделия, что приводит к разноплотности изделия.

При формовании широких изделий на выборках одного типа отмечается повышенное засасывание воздуха у стенок формы.

Виброплощадки с вертикальнонаправленными колебаниями отличаются равномерным распределением амплитуд колебаний и следовательно равномерным уплотнением смеси при изготовлении широких изделий относительно не большой высоты.

К недостаткам их следует отнести более сложную по сравнению с типом круговых колебаний конструкцию, а так же сильные шумы при работе, за частую превышающие допустимые нормы.

На виброплощадках с горизонтальными колебаниями смесь получает колебания от поддона и боковых стенок формы в касательном направлении. Они хорошо зарекомендовали себя при формовании длинномерных изделий.

2. Формование изделий внутренними вибраторами.

3. Формование поверхностными вибраторами: Поверхностное вибрирование создается через подвижную вибрированную плоскость укладываемую на поверхность заполнившей форму бетонной смеси (виброрейка, виброштампа).

4. Формование изделий наружным вибрированнием: осуществляется через стенки или днище формы к которым прикреплены вибраторы.

Невибрационные методы формования.

Центробежный способ (центрифугирование). Две основные стадии центрифугирования (распределение и уплотнение бетонной смеси). Скорости вращения центрифуги на стадиях распределения и уплотнения бетонной смеси. Схемы центрифуг.

Под центрифугированием (труб, опор для линий электропередач и т. д.) в промышленности строительных материалов понимают процесс уплотнения неоднородных смесей в поле центробежных сил.

Неравноплотность: более крупные зерна за счет большей центробежной силы при­жимаются к наружной поверхности, а мелкие зерна концентрируются ближе к внутрен­ним слоям. Поэтому центрифугированные массы в отличие от вибрированных имеют меньшую однородность распределения зерен заполнителя по толщине изделия. Этот органический недостаток центрифугированных масс может быть устранен при послойном уплотнении.

При малых толщинах последовательно загружаемых и уплотняемых слоев отдельные фракции заполнителя распределяются в них более равномерно. В процессе уплотнения последующего слоя крупные зерна заполнителя внедряются во внутреннюю часть предыдущего слоя и вытесняют более дисперсную часть связующего во внешнюю часть второго слоя. Аналогичные явления происходят и при уплотнении последующих слоев. В результате достигается более равномерная структура смеси по толщине изделия. Число слоев при раздельном их уплотнении при прочих равных условиях зависит от толщины стенки: чем она больше, тем больше должно быть уплотняемых слоев. По­слойный способ формования целесообразно применять к смесям, имеющим большую разницу в массах отдельных частиц (например, бетонные смеси) и нежелательно для смесей, масса отдельных частиц которых близка по величине.

Для центрифугирования применяют подвижные бетонные смеси с ОК = 4...8 см и расходом цемента 350...450 кг/м³. Наибольшая крупность заполнителя не должна пре­вышать 15...20 мм. При центрифугировании, как отмечено выше, часть воды отжимается из бетона. Так, при первоначальном В/Ц = 0,3; 0,45; 0,6 остаточное В/Ц будет соответственно 0,26; 0,34; 0,36 и затвердевший бетон имеет высокую плотность (водопо-глощение не более 3%).

Уплотнение смеси методом центрифугирования производят в специальных маши­нах, называемых центрифугами. По способу закрепления форм различают центрифуги роликовые со свободным вращением форм, ременные с подвеской формы на бесконечных ремнях, огибающих холостые и приводные шкивы, и осевые или шпиндельные (рис. 1, II).

Осевые центрифуги (рис. 4.1, в) имеют высокие скорости вращения и позволяют уплотнять более жесткие смеси. Недостаток их - сложность конструкции и трудность загруз­ки смеси в форму. Применяются они для производства относительно коротких изделий.

Роликовые центрифуги (рис. 4.1 а) проще в изготовлении, однако их недостаток -значительный шум при работе. Кроме того, они требуют высокой степени сбалансированности формы, в противном случае возможно сбрасывание формы со станка.

Ременные центрифуги (рис. 4.1, б) менее чувствительны к балансировке форм, менее шумны при работе, но требуют повышенного ухода из-за износа ремней.

Уплотнение смеси следует производить при такой скорости вращения, которая обеспечивает необходимую начальную прочность изделия, достаточную для транспор­тировки его в формах на последующие технологические посты (например, в пропарочные камеры).

На рис. 4.2 показана схема силового воздействия на частицу, находящуюся в поле центробежных сил.

F_Ц – центробежная сила; G –вес частицы; m – ее масса, ω – угловая скорость вращения; r – радиус вращения центра тяжести частицы.

Процесс формования изделий центрифугированием включает две основные стадии:

- распределение бетонной смеси;

- уплотнение бетонной смеси.

Бетонная смесь распределяется в форме при минимальной частоте вращения центрифуги , при которой исключается возможность расслоения бетона на состав­ные части (цемент, песок, щебень, воду), имеющие разную плотность, а, следовательно, и разную величину центробежной силы. Кроме того, на этой стадии окружная скорость способна удерживать частицы бетона в верхнем положении. Для этого должно быть со­блюдено условие F _Ц ≥ G, где центробежная сила определяется по формуле:

Здесь m - масса частицы; r - радиус вращения центра тяжести частицы, м; g - ускорение силы тяжести, м/с²; n - частота вращения центрифуги, об/мин.

Отсюда

Если принять, что , то получим:

С учетом возможной вибрации, толчков и других отклонений от равномерного вра­щения реальная скорость распределения увеличивается по сравнению с расчётной в 1.5...2 раза.

На второй стадии формования происходит уплотнение бетонной смеси. Частота вращения центрифуги на стадии уплотнения равна:

С учетом запаса n_упл принимается в 1,5…2 раза больше .

 - уплотняющее давление, необходимое на наружной поверхности трубы (для транспортировки).

R, r – внешний и внутренний радиус формуемой трубы.