В последние годы ряд исследователей приходят к заключению, что наилучший эффект при уплотнении жестких бетонных смесей достигается при одновременном воздействии на них вибраций разной частоты, например низкой частоты—1500 — 3000 кол/мин и высокой частоты — до 20000 кол/мин и более (поличастотная вибрация). Применяя одновременно несколько частот вибрации, стремятся создать наиболее благоприятные условия для одновременного колебания частиц различной крупности. При этом поскольку при каждой применяемой частоте надо иметь достаточную величину ускорения колебаний, необходимо, чтобы колебания более низкой частоты происходили с большей амплитудой, а колебания высокой частоты — с меньшей амплитудой.

Уплотнение бетонной смеси вибрированием дает возможность уменьшить расход цемента на 10—15% и повысить прочность бетона на 10—20%- Кроме того, поскольку при вибрировании нарастание прочности бетона происходит значительно быстрее, чем при ручной укладке, представляется возможным сократить сроки распалубки конструкций. Эти возможности, однако, реализуются только в случае применения жестких и подвижных бетонных смесей. Вибрирование бетонных смесей, имеющих большую подвижность (пластичных смесей), не только не дает никакого эффекта, но может привести к снижению качества бетона.

Вибраторы для уплотнения бетонной смеси классифицируют: а) по способу воздействия на бетонную смесь и форме рабочей поверхности и б) по роду привода. По способу воздействия на бетонную смесь и форме рабочей поверхности вибраторы подразделяют (рис. 245) на глубинные, поверхностные, виброплощадки и наружные (прикрепляемые).

По роду привода и движущей энергии различают вибраторы электромеханические, электромагнитные, пневматические и с приводом от двигателя внутреннего сгорания.

Наибольшее распространение получили электромеханические вибраторы, которые по характеру колебаний подразделяются на вибраторы с круговыми и с направленными колебаниями.

Рис. 245. Схемы вибраторов: а — глубинный; б — поверхностный; в — виброплощадка; г — наружный

Эксцентриковый вибрационный механизм конструктивно выполняют: а) за одно целое с электродвигателем (обычно с короткое амкнутым ротором), на валу которого закрепляются одиночные или парные дебалансы (эксцентрики) (рис. 246, а).

Рис. 246. Схемы вибраторов с эксцентриковым механизмом:
о — с дебалансом, закрепленным на валу двигателя; б — с дебалансом, отделенным от двигателя: 1— корпус вибратора; 2 — электродвигатель; 3 — вал электродвигателя; 4 — дебаланс; 5 — болт; 6 — основание; 7 — корпус; 8 — вал дебаланса; 9 — гибкий вал.

Планетарные вибрационные механизмы схематически изображены на рис. 247. При вращении приводного вала бегунок обкатывает корпус рабочей части вибратора по поверхности беговой дорожки. Обкатка бегунка может быть наружная (рис. 247, а) и внутренняя (рис. 247, б). Чем ближе диаметр оегунка к диаметру беговой дорожки, тем большее число обкаток произойдет за один оборот вала бегунка. Каждая обкатка вызывает одно колебание вибратора.

Существующие типы вибраторов для бетона подразделяются на две группы: вибраторы для уплотнения бетонной смеси при возведении монолитных сооружений и вибраторы, используемые на заводах сборного железобетона. К первой группе относятся преимущественно глубинные и поверхностные вибраторы, ко второй — наружные вибраторы.и виброплощадки.

Глубинные вибраторы своим рабочим органом погружаются в бетонную смесь вертикально, передают колебания во все стороны по радиусу и уплотняют некоторый прилегающий к рабочей части вибратора объем, который приближенно может быть принят как цилиндр с радиусом, который в зависимости от типоразмера вибратора находится в пределах 10—40 см. Высота цилиндра определяется толщиной уплотняемого слоя и зависит от длины рабочей части вибратора.

В зависимости от формы и размеров рабочего органа, а также общей компоновки элементов конструкции глубинные вибраторы подразделяются на вибраторы с гибким валом; вибраторы с двигателем, встроенным в рабочую часть; вибраторы с вынесенным двигателем и жестким соединением его при помощи штанги с жестким валом внутри нее.

По степени подвижности различают глубинные ручные (переносные) и подвесные вибраторы; последние могут работать в одиночном или пакетном исполнении и поддерживаются во время работы и перестановок при помощи кранов. Возможно применение пакетов из нескольких глубинных вибраторов в качестве навесного оборудования на тракторах.

Глубинный вибратор.с гибким валом (рис. 248, а) состоит из электродвигателя (моторной головки), гибкого вала и двух сменных вибронаконечников — большого и малого.

Вращение от вала электродвигателя передается валу вибронаконечника при помощи гибкого проволочного вала, защищенного броней. Цилиндрические вибронаконечники снабжаются вибровозбудителями планетарного типа с внутренней или наружной обкаткой. Внутри вибронаконечника вращается эксцентрично расположенный бегунок, соединенный упругой муфтой с гибким валом, который приводится во вращение вынесенным двигателем. Вибраторы приводятся в действие электродвигателем, установленным на металлической подставке, салазках или тележках.

Рис. 247. Схема вибрационного планетарного механизма:
а — с наружной обкаткой; б — с внутренней обкаткой; 1 — корпус рабочей части; 2 — приводной вал; 3 — бегунок; 4 — беговая дорожка; 5 — вал бегунка; 6 — гибкое сочленение валов

Двигатель включается в сеть через понизительный трансформатор, понижающий напряжение до 36—40 в.

Глубинные высокочастотные вибраторы с гибким валом, предусмотренные типажем для выпуска промышленностью, имеют наружный диаметр корпуса от 34 до 110 м и возмущающую силу соответственно от 1,2 до 10 кн (от 120 до 1000 кГ). Мощность двигателя вибраторов этого типа колеблется соответственно в пределах от 0,8 до 1,5 кет и вес — от 30 до 50 кг. Примерный радиус действия 20—40 см, производительность 3—6 м/ч.

Переносные глубинные вибраторы с гибким валом предназначаются для уплотнения жестких бетонных смесей подвижностью 3—6 см, укладываемых слоями толщиной 30—40 см в небольшие массивы монолитных конструкций с часто расположенной арматурой.

Рис. 248. Глубинные вибраторы: — с гибким валом; б — вибробулава

На рис. 248, б показан наиболее распространенный глубинный вибратор — булава с электродвигателем, встроенным в рабочую часть. Вибратор представляет собой стальной корпус 5, внутри которого расположен электродвигатель с вибромеханизмом. Снизу корпус закрыт ребристым дном, а сверху к нему приварена трубчатая штанга, состоящая из двух частей, соединенных при помощи резиновой муфты для уменьшения вибрации верхней части штанги с рукояткой.

Включение или выключение вибратора осуществляется посредством выключателя.

Глубинные вибраторы со встроенным в рабочую часть электродвигателем могут быть среднего и тяжелого типа, соответственно ручные или подвесные к грузоподъемному крану.

Глубинные вибраторы со встроенным в рабочую часть двигателем, предусмотренные типажем для выпуска промышленностью, имеют наружный диаметр корлуса от 110 до 180 мм и возмущающую силу соответственно от 5 до 35 кн (от 500 до 3500 кГ). Мощность двигателя вибраторов этого типа колеблется соответственно от 0,6 до 4,0 кет и вес от 25 до 250 кГ.

Глубинные вибраторы со встроенным электродвигателем предназначаются преимущественно для уплотнения тяжелых бетонных смесей подвижностью 1—3 см, укладываемых в неар-мированные и малоармироваяные монолитные конструкции слоями толщиной 30—40 см. Примерная зона действия вибратора 60—70 см, производительность 20 м/я.

Глубинные вибраторы тяжелого типа объединяют в группы в виде так называемых пакетов. Пакетный вибратор обычно состоит из четырех мощных глубинных вибраторов, которые крепятся к общей раме с цепной подвеской (для подвешивания % крюку грузоподъемного крана).

Пакет вибраторов охватывает с одной установки площадь около 4,5 м2, уплотняя конусную отсыпку бетонной смеси объемом 6 м3 за 2—3 сек. Им можно производить не только уплотнение, но и разравнивание бетонной смеси: пакет опускают на конус выгруженной из бадьи бетонной смеси, и под действием интенсивного вибрирования бетонная смесь разравнивается в слой и уплотняется.

В последнее время для комплексной механизации работ по разравниванию и уплотнению бетонной смеси в открытых блоках применяются навесные конструкции вибраторов на базе малогабаритных электротракторов (рис. 249). На тракторе устанавливается «гребенка» из 4—5 глубинных вибраторов, а также бульдозерное оборудование, состоящее из прямого или обратного отвала с гидравлической системой управления. Общий вес самоходной виброустановки порядка 4 т, удельное давление 25—30 кн/м2 (0,25—0,3 кГ/см2) и скорость передвижения до 1,8 км/ч.

Поверхностные вибраторы (см. рис. 245, б) устанавливают на поверхность уплотняемой бетонной смеси в бетонных и железобетонных плитах, толщина которых не превышает 20—30 см. Основной частью вибратора является электродвигатель с двумя дебалансами на валу, жестко закрепленный на рабочей площадке с гладкой наружной поверхностью. К площадке прикрепляются две скобы, служащие для помещения вибратора по уплотняемой бетонной смеси.

Рабочим органом вибратора служит его площадка в виде деревянной или стальной плиты или двутавровая балка (вибробрус). Колебания от вибровозбудителя, обычно дебалансного типа, через рабочую площадку передаются бетонной смеси.

Электродвигатель вибратора мощностью 0,4—0,8 кет питается током напряжением 36 в через понижающий трансформатор, обслуживающий обычно несколько вибраторов.

При возведении массивных монолитных сооружений из камнебетона применяют особо мощные поверхностные вибраторы, с помощью которых в слой свежеуложенной бетонной смеси погружают бутовый камень крупностью до 300—600 мм.

Устройство мощного поверхностного вибратора для камне-бетонной кладки показано на рис. 250. Вибратор состоит из подвески (траверсы), электродвигателя, промежуточной части в виде стального цилиндрического корпуса, промежуточного вала и трех сменных виброблоков. К нижней части вибратора прикреплена решетчатая вибрирующая плита, а к верхней части на тросах подвешен пакет пригрузочных колец. В зависимости от условий работы вибратор может «быть налажен на работу с одним, двумя или тремя виброблоками. При вращении вала дебалансный вибро-возбудитель вызывает круговые колебания рабочей плиты в горизонтальной плоскости; эти колебания передаются погружаемым камням. При этом камни, захваченные решетчатой плитой вибратора, действуют по отношению к бетонной смеси как глубинные вибраторы; под влиянием вибрирования бетонная смесь приобретает повышенную подвижность и камни погружаются.

Мощность двигателя вибратора достигает 40 кет; общий вес — 2—2,5 т; при необходимости вес может быть увеличен пригрузочными кольцами до 16—18 т.
Производительность вибратора при работе на камнебетоне составляет 50—75 м3/ч при уплотнении слоя камнебетона толщиной 50—60 см в течение 60 сек.

Рис. 250. Поверхностный вибратор для камнебетонной кладки: 1— траверса; 2 — электродвигатель; 3 —
промежуточная часть; 4 — муфта; промежуточный вал; 6 — тросовая веска; 7 — пригрузочные кольца; S -сменные виброблоки; 9 — нижний вибро блок с масляным насосом; 10 — решет чатая плита

Наружные вибраторы для уплотнения бетонной смеси прикрепляют к опалубке бетонируемого сооружения или к форме изделия и передают смеси из электродвигателя с закрепленными на его валу одним или двумя дебалансами и зажимных губок, с помощью которых он крепится к ребру опалубки или формы и передает им колебания.

При бетонировании крупных элементов сборного железобетона к опалубочной форме могут быть прикреплены несколько наружных вибраторов.

Мощность двигателя наружных вибраторов колеблется от 0,4 до 1,4 кет. Двигатель питается от сети леременного тока через понижающий трансформатор, напряжение тюка 36 в.

Вибрационные площадки. Для уплотнения бетонной смеси при изготовлении бетонных и железобетонных изделий на заводах сборного железобетона применяют типизированные и унифицированные виброплощадки с направленными вертикальными колебаниями, способные уплотнять очень жесткие бетонные смеси.

Рис. 251. Виброплощадка:
а — общий вид; б — унифицированный виброблок; 1 — корпус сдвоенного вибратора; 2 — дебалансный вал; 3 — дебаланс; 4 — рама

Эти виброплощадки различной грузоподъемности выполняются по единой схеме, состоящей из отдельных независимых унифицированных узлов.

Направленные колебания создаются двумя одинаковыми вибраторами, вращающимися с одинаковой угловой скоростью в противоположных направлениях. Дебалаисные валы виброплощадок кинематически связываются посредством зубчатой передачи, называемой синхронизатором.

Синхронизатор для двух вибровалов представляет собой передачу из четырех последовательно зацепляющихся зубчатых колес, находящихся в масляной ванне. Дебалансные валы связаны с выходными валами синхронизаторов посредством валов с упругими муфтами.

Для виброплощадки с четырьмя вибровалами синхронизатор имеет большее число промежуточных зубчатых пар, чтобы обеспечить необходимое расстояние между осями электродвигателей.

В настоящее время создан унифицированный ряд виброплощадок грузоподъемностью от 1 до 24 г для уплотнения бетонной смеси при изготовлении изделий с габаритными размерами соответственно от 3X16 до 4,5X13,8 м.

Конструктивно виброплощадка (рис. 251, а) состоит из унифицированных виброблоков (рис. 251, б) и шестеренчатых синхронизаторов, карданных валов и приспособлений (пневматических и электромагнитных) для закрепления форм (опалубки).

С помощью виброплощадок можно уплотнять жесткие бетонные смеси удобоукладываемостью 100—160 сек по вискозиметру.