Věřím, že tento článek Vám dá odpověď na to, proč používat vibrátory do betonu? Mechanické ponorné vibrátory do betonu se skládají z pohonné jednotky, ohebné hřídele a vibrační hlavice
1. CO DĚLÁ VIBRÁTOR PRO DOSAŽENÍ PŘÍSLUŠNÉHO ZHUTNĚNÍ BETONU?
Beton je směsí vody, suchých hmot (písek a štěrk) a cementu. Vibrátor přenáší do této hmoty vysokofrekvenční oscilace takovým způsobem, že se vnitřní tření mezi částicemi snižuje a vstřebává efekt gravitace, produkujíce namísto toho tekutý stav, jako by to byla tekutina. Výsledná hmota je použita na obložení nosného rámu a na proniknutí na místa s obtížným přístupem.
Ponorný vibrátor Enar DINGO s hřídelí bazar (1808)
- Použitý pohon s vibrační hřídelí
- pohonná jednotka Dingo (2,3 kW)
- vibrační hlavice (průměr: 40 mm)
- ohebná hřídel (délka: 3 m)
- v provozu od: 09/2023
- napětí: 230V
- technický stav stroje: ★★★★★
- SKLADEM
Vibrační lať PERLES RVH200 bazar
- použitá vibrační lať na beton
- značka Hervisa Perles
- vč. plovoucího AL profilu (šíře: 2m)
- rok výroby: 2021
- motor: Honda GX25
- technický stav stroje: ★★★★☆
Během tohoto procesu vystupují na povrch v podobě bublinek plyny obsažené ve hmotě. Beton obvykle obsahuje ve svém objemu asi 1% plynů. Tyto plyny jsou produktem chemických reakcí mezi jeho složkami stejně jako jsou výsledkem vzduchu, který byl polapen při nalévání hmoty.
Zhutňování betonu na staveništi
Článek 16 “Zpracování betonu” ze směrnic EH uvádí pod položkou 16.2 výraz “Zhutňování betonu”: “Zhutňování betonu na staveništi se bude konat pomocí postupů odpovídajících pevnosti směsí a bude se provádět takovým způsobem, že budou odstraněny díry a bude dosaženo dokonale utěsněného materiálu bez jakýchkoli výsledných segregací. Proces zhutňování bude pokračovat dokud tmel nevyteče zpět na povrch.”
Takového zhutňování může být dosaženo pouze používáním betonového vibrátoru.
Hmota se mění od heterogenní hromady ke kompaktní a zářící. Pomocí vibrací je možno zamezit hromadění štěrku a vzniku dutin a tímto způsobem zajistit, že malta vyplní všechny prostory mezi pískem a kameny. Nadměrný obsah vzduchu a vody oslabuje pevnost betonu. Pomocí vibrací je u homogenní směsi dosaženo obsažení správného podílu vody, vzduchu a cementu a tímto způsobem je optimalizována pevnost betonu. Tendence k používání betonů sušší konzistence s nižším poměrem vody a cementu činí vibrátor ještě více nezbytným k zajištění toho, že nezůstane zachycen žádný vzduch.
Jakmile byl beton jednou rozvibrován, může příčný řez ukázat vyrovnané rozmístění štěrku a písku v celé hmotě, což vyvolává odpovídající pevnost.
Jak používat vibrace
Vibrace musí být prováděna správně, protože nadměrné vibrace mohou vést k akumulaci štěrku na spodku a jemných materiálů blíže k povrchu. Tato segregace je vyvolána zejména v betonech kapalné konzistence. Segregace může způsobit nepravidelné smrštění, vyvolávající vzestup napětí, které poté vyvolává pukliny. Viz “POUŽITÍ VIBRÁTORU”.
Použití vibrací také vyvolává zlepšení v přilnavosti mezi právě připraveným betonem a starším betonem. K zajištění optimálního namíchání betonu je nezbytné začít se správnými složkami a provést vibrace hmoty skrz její celou skladbu.
2. TYPY VIBRACÍ BETONU
2.1 VNITŘNÍ VIBRACE
Vibrátor s prodlouženým tvarem známý jako „ponorný vibrátor“ je zaveden do hmoty betonu. Vibrátor vejde do kontaktu s hmotou betonu.
2.2 POVRCHOVÉ VIBRACE
Nosník s vibračním systémem je dán do kontaktu s vibrovaným povrchem. Toto je používáno na plošné konstrukce a dláždění.
2.3 VNĚJŠÍ VIBRACE
Bednění nebo pažení obsahující beton je vystaveno vibracím pomocí vibrátoru připevněného k vnější části.
3. VNITŘNÍ VIBRACE
3.1 Klíčové pojmy vnitřních vibrací
Vibrace jsou generovány pomocí excentrického závaží otáčejícího se okolo hřídele určitou rychlostí. Toto závaží generuje sílu, která vyvolává posun vibrátoru o určitou amplitudu. Níže vysvětlíme tyto a jiné pojmy, jako rychlost excentrického závaží, síla generovaná excentrickým závažím, amplituda vibrátoru …
3.1.1 Frekvence vibrátoru
Je to počet kmitů za jednotku času (1/T). Je měřena v Hertzích (s-1) nebo ve v/min (vibrace za minutu). Hertz = v/min/60. Tyto kmity jsou vyvolány rotací excentrického závaží a z tohoto důvodu se frekvence shoduje s rotací závaží. Vibrační frekvence vnitřních vibrátorů se pohybují v rozmezí od 9000 do 21000 v/min, jinými slovy od 150 Hz do 350 Hz. Nízké frekvence pohybují s většími částmi v betonu (kameny), zatímco vysoké frekvence vibrují s menšími částicemi (cement a písek). Studie ukázaly, že optimální frekvence je okolo 12000 v/min (200 Hz). Vysoké frekvence jsou doporučeny pro vtečení malty k vyplnění všech prostorů mezi kameny.
3.1.2 Amplituda vibrátoru
Je to maximální výchylka vibrátoru ve vztahu k jeho klidové poloze. Amplituda vibrátoru je úměrná hmotnosti excentrického závaží a jeho excentricitě, a je nepřímo úměrná hmotnosti vibrátoru. Amplituda je měřena, když je vibrátor mimo beton, protože jakmile je jednou zaveden do betonu, je amplituda snížena kvůli absorpci vibrovanou hmotou. K dosažení optimální vibrace má být amplituda co největší. Jsou doporučeny amplitudy nad 1 mm.
3.1.3 Odstředivá síla
Rotace excentrického závaží (měřeno v ot/min) vyvolává odstředivou sílu. Tato síla je přímo úměrná hmotnosti excentrického závaží, jeho excentricitě a druhé mocnině počtu otáček. Tato odstředivá síla má za následek zrychlení vibrátoru, které nám dává představu o intenzitě vibrací. Toto zrychlení je funkcí amplitudy a druhé mocniny frekvence. Tato zrychlení jsou vyjádřena v násobcích gravitačního zrychlení. Pro vnitřní vibrace jsou třeba zrychlení mezi 100 a 150 G. Odstředivá síla odpovídající těmto zrychlením závisí na hmotnosti vibrátoru a může se pohybovat v rozmezí od 150 kg na malých vibrátorech po 1500 kg na větších.
3.1.4 Hmotnost vibrátoru
U vnitřních vibrátorů jsou dvě hmotnosti, které musí být odlišeny: celková hmotnost jednotky vibrátoru jako celeku a hmotnost samotné vibrující části, známé také jako „ponorný vibrátor“, „vibrační hlava“ nebo „láhev“. Hmotnost této vibrující části bude co nejnižší, jak k poskytnutí větší amplitudy vibrátoru, tak k usnadnění ovládání.
3.1.5 Průměr vibrátoru
Pokud mluvíme o rozměrech vibrátoru mluvíme o rozměrech vibrující části. Hlavní rozměry jsou průměr a délka. Výkon vibrátoru souvisí s průměrem. Čím větší průměr, tím větší objem vibrovaného betonu za hodinu. Průměr vibrátoru závisí na typu vibrované struktury, na vzdálenosti mezi bedněním, na tloušťce vibrované stěny, na množství vibrovaného betonu, na typu použitého betonu… Průměr betonových vibrátorů se pohybuje od 25 mm do 100 mm. Doporučená délka ponorného vibrátoru je nejméně 30 cm; protože beton je normálně nalit ve vrstvách po 30 cm a vibrační hlava má být plně ponořena.
3.1.6 Vibrátor a délka pružného hřídele-hadice
Délka pružného hřídele-hadice je také významná. Pokud jsou vibrovány pilíře, je třeba mít na paměti, že je třeba dosáhnout spodní části pilíře, a tak bude potřeba délka nejméně stejná jako výška pilíře. Příležitostně, pro určité práce jsou potřebné vibrátory zvláštních délek, až do 20 m nebo více. Naopak pro vibrování základů,základových a stropních desek jsou požadovány vibrátory krátkých délek. Je vhodné používat vibrátory, jejichž délka odpovídá typu prováděné práce. Standardní délka vibrátoru se pohybuje od 1 m do 6 m, ačkoli na požádání může být použita jakákoli délka. Maximální dílka je limitována podle typu použitého přenosu.
3.1.7 Typ a výkon zdroje energie
Vibrátor může získávat energii potřebnou pro svou práci z různých zdrojů. Tato energie může být elektrická, ze spalovacích motorů, pneumatická nebo hydraulická. Dodávka energie se liší v závislosti na příslušné zemi a může být jednofázová 115 nebo 230 V, třífázová 400 V, a s frekvencí 50 nebo 60 Hz. Spalovací motory mohou být zážehové, dvoudobé nebo čtyřdobé, nebo vznětové. Typ požadovaného zdroje energie závisí čistě na dostupném zdroji napájení.
Kromě otevřených prostor bez dostupného elektrického napájení, je obecně doporučováno používání vibrátorů napájených elektrickou energií. Vibrátory poháněné spalovacími motory skýtají problémy znečištění, obzvláště v uzavřených místech, a také vyžadují větší úroveň údržby. Výkon motoru má být vhodný pro typ používaného vibrátoru. Čím větší vibrátor, tím větší bude výkon. Při napojování elektrického vibrátoru na generátor je důležité vzít v úvahu potřebnou energii. Tímto se může předejít vážným problémům. Pneumatické vibrátory vyžadují kompresor, který bude mít vždy patřičnou kapacitu a tlak pro příslušný vibrátor.
3.1.8 Akční rádius vnitřního vibrátoru
Je to vzdálenost měřená od vibrační hlavy k vnější hranici jejího vlivu. Za touto vzdáleností jsou kmity přenášené vibrátorem na hmotu prakticky nulové. Obecně je akční rádius mezi 8 a 10 násobkem průměru vibrátoru. Pokud má vibrátor akční rádius 40 cm, potom optimální vzdálenost k následujícímu vložení vibrační hlavy bude zhruba 60 cm, což znamená jeden a půl násobek akčního rádiusu.
Takto bude určité množství nových vibrací v místech, která již byla vibrována, což zajišťuje, aby některé místo nezůstalo nevibrováno. K určení akčního rádiusu na stanovišti vezměte železnou tyč asi 20 mm v průměru a umístěte ji svisle do betonu. Pozorujte, že blíže k vibrátoru tyč klesá; bod, za nímž již tyč neklesá označuje akční rádius vibrátoru. Ten je ovlivněn výše zmíněnými parametry, což jsou:
- frekvence
- amplituda
- odstředivá síla
- průměr vibrační hlavice
3.1.9 Pevnost betonu
Je to známka plasticity nebo zpracovatelnosti betonu. Je určena pomocí Abramsova kužele. Kužel výšky 30 cm a s horním průměrem 10 cm a spodním průměrem 20 cm je položen na rovný povrch a vyplněn betonem z míchačky, která je v provozu. Kužel je poté svisle vyzvednut a odstraněn. Hmota ztratí tvar nebo se zhroutí v závislosti na své plasticitě. Výškový rozdíl mezi kuželem a zhrouceným betonem udává jeho pevnost.
3.2 TYPY VNITŘNÍCH VIBRÁTORŮ
- elektrický
- motorový (benzín / nafta)
- pneumatický
3.2.1 Doporučené vibrátory v závislosti na použití
- AX – série výstředník
- AN – série kyvadlo
- M_AFP – série vnitřní motor
- PNEU – série prostá turbína
3.2.2 Závěr výběru betonového vibrátoru
Při výběru nejvíce vhodného vibrátoru pro prováděnou práci by měly být vzaty v potaz následující body:
| typ konstrukce: | použití vibrátoru: |
|---|---|
|
|
| typ betonu: | zdroje energie: |
|
|
3.2.3 Doporučení pro použití vnitřního vibrátoru
- Při vybírání typu vibrátoru zvažte rozměry bednění, vzdálenosti mezi rámy a pevnost betonu. Proberte oddíl o tom, jak vybrat váš vibrátor. Vždy je doporučováno mít v záloze náhradní vibrátor.
- Před započetím, ujistěte se, zda je vibrátor v dobrém stavu a zda správně funguje. Proveďte doporučená bezpečnostní a ochranná opatření.
- Při lití betonu do konstrukce, ujistěte se, zda nepadá z velké výšky. Měl by být lit do bednění, které je víceméně rovné. Tloušťka žádné vrstvy by neměla přesáhnout 50 cm. Doporučená tloušťka je mezi 30 a 50 cm.
- Vložte do hmoty svisle vibrační hlavu bez vodorovného pohybu. Nepoužívejte vibrační hlavu pro vodorovné posunování betonu. Vibrační hlava by měla být vložena svisle v pravidelných vzdálenostech 1,5 násobku akčního rádiusu (viz oddíl „akční rádius“). Během vibrování pozorujte beton ve snaze ujištění se o akčním rádiusu vibrátoru. Rozsah akčního rádiusu zaznamenaný pro každý vibrační bod by se měl překrývat s těmi v sousedství ve snaze ujištění se, že nebyly vynechány žádné oblasti. Vibrační hlava by měla proniknout asi 10 cm do předcházející vrstvy k zajištění dobrého přilnutí mezi odlišnými vrstvami. Nenechte uplynout mnoho času mezi následnými vrstvami, kvůli zamezení vzniku nespojeného styku. Netlačte vibrační hlavu do betonu silou, protože to může způsobit její zachycení ve výztužných tyčích.
3.2.4 Další doporučení pro práci s vibrátory
- Délka, po kterou potřebuje být každý bod vibrován, závisí na typu betonu, velikosti vibrátoru a na dalších faktorech. Tento vibrační čas se může lišit mezi 5 až 15 sekundami. Bude kratší pro tekuté konzistence, kde nadměrné vibrace mohou způsobit segregaci. Beton může být považován za dobře vibrovaný, když se povrch okolo vibrační hlavy změní na zářící a kompaktní a když již na povrch nevystupují žádné další vzduchové bublinky. Vibrátor také začne vydávat jiný hluk. Mnoho konstrukčních defektů, které se objeví, může být přičteno betonu, který byl vibrován spěšně nebo nesystematicky.
- Vibrační hlava by neměla být tlačena proti rámům nebo proti bednění. Udržujte minimální vzdálenost 7 cm od zdí.
- Vibrační hlavu odstraňujte z betonu pomalu, pohybujte jí nahoru a dolů takovým způsobem, abyste dali betonu čas zaplnit prázdný prostor, který vznikl jejím vytažením. Vibrátor by měl být odstraňován rychlostí zhruba 8 cm za sekundu. Až bude téměř venku, vytáhněte jej rychle, kvůli zamezení porušení povrchu.
- Při vibrování desek držte vibrátor pod takovým úhlem, abyste maximalizovali povrchový kontakt s hmotou.
- Mimo beton nemějte vibrátor zapnutý po dlouhý čas. Pokud není používán, vypněte jej.
- Řiďte se návodem k údržbě vibrátoru.
Ve snaze dosáhnout dobré struktury betonu je nezbytné používat správné komponenty a vibrovat hmotu skrz celé její složení.
4 POVRCHOVÉ VIBRACE – VIBRAČNÍ LIŠTY
4.1 POROVNÁVACÍ TABULKA TYPŮ VIBRAČNÍCH LIŠT
- DVOJNOSNÍKOVÉ (PŘÍHRADOVÉ) LIŠTY Q SÉRIE
- ZAROVNÁVACÍ STAHOVACÍ LIŠTY QX SÉRIE
- ZAROVNÁVACÍ OSCILAČNÍ PLOVOUCÍ LIŠTY QZ SÉRIE
4.1.1 Doporučení pro použití vibračních lišt QZ, QX
Tyto lišty jsou používány pro vibrování hmoty a pro dorovnání povrchu. Vodící lišty nejsou pro chod vibrační lišty zapotřebí – může pracovat přímo na betonu. Pokud jde o jejich použití, jsou ideální pro rychlé a snadné vyhlazování desek od 6 do 18 cm.
Ve snaze dokončit beton správně je doporučeno řídit se následujícími instrukcemi:
Instrukce
- Po nalití betonu do konstrukce by mělo být provedeno první vyrovnání ještě před použitím lišty. K dosažení dobré kompaktnosti betonu by měla být hmota také vibrována ponornými vibrátory. Ve snaze o udržení správné výšky a tím pádem správného směru hrnutí betonové směsi při vibrování je důležité používat referenční body, jako jsou dřevěné latě umístěné ve stejné výšce podél celého vibrovaného povrchu. Po průchodu latě by neměly být patrné ani otisky nohou ani stopy po nářadí. Kmity dosahují hloubky asi 18 cm, což závisí na typu betonu.
- Při přípravě betonu by měla být lišta s naplno běžícím motorem umístěna na hmotu a měla by být držena za rukojeť tak, aby se zabránilo poskakování stroje po betonu. Lišta musí zůstat v kontaktu s hmotou. Neměla by vykazovat žádný odpor a měla by se hladce pohybovat po betonu.
- Správná vibrace se pozná nepřítomností otisků nohou nebo stop od profilu ve hmotě. Pokud nebude beton posouzen jako naprosto rovný, potom by měly být zopakovány předešlé kroky.
- Následně se na povrchu objeví směs, kterou nazýváme „malta“-nebo též cementové mléko (3-4 mm vody, cement a částice písku).
- Voda se rychle vypaří a povrch skončí matný. Až beton ztvrdne, bude se drobná vrstva malty chovat jako druh pijáku, který zabrání efektu „pocení“ (objevení se vody na povrchu během procesu tvrdnutí).
- Po několika hodinách, bude beton připraven pro závěrečné operace-povrchové utažení a dohlazení(zaleštění). To je provedeno pomocí hladicích strojů (jednoduchých nebo dvojitých). Použití těchto strojů není nezbytné pro všechny typy podlah, ale dodává betonu větší odolnost proti opotřebení.
4.1.2 Doporučení pro použití dvoj-nosníkových lišt QG
Tyto lišty jsou používány k vibrování hmoty a k dokončování povrchu. Vodící lišty jsou potřeba pro pohyb lišt po betonu. Před započetím musí být vodící lišty nastaveny a vyrovnány.
Jakmile je beton nalit, je dvoj-nosníková lišta umístěna na vodící lišty a práce může začít (mohou být třeba až tři pracovníci).
Vzhledem ke své váze a k vibracím, které generují, jsou tyto stroje ideální k rychlému a snadnému vibrování desek tlustších než 15 cm. U desek tlustších než 30 cm by měl být beton vnitřně vibrován pomocí ponorného vibrátoru ještě před použitím lišty. To zajistí dobrý výsledek. K zajištění dobrého výsledku betonu je doporučeno řídit se ještě následujícími instrukcemi:
Doporučení pro betonování
- Před nalitím betonu do konstrukce by měla tato být dobře vyrovnána. Je důležité používat referenční body mimo hmotu betonu kvůli dosažení správného vyrovnání. Po průchodu dvoj-nosníkové lišty by neměly být patrné otisky nohou a stopy po nářadí. Kmity dosahují hloubky až 30 cm, což závisí na typu betonu.
- Jakmile je beton nalit, je lišta dána do kontaktu s betonem tak, že profil s vibrační jednotkou (vibrační nosník) přejíždí přes hmotu betonu jako první. To je provedeno s nastartovaným motorem a tažením lišty za rukojeti, kterými je opatřena. Lišta je tažena tak, že klouže po kolejích. Pokud byl stroj správně umístěn, neměl by se vyskytnout žádný odpor, ale měl by klouzat. Pokud zůstávají stopy, musí se znovu přejet přes beton, tentokrát pomaleji. Rychlost provozu závisí na tloušťce a tekutosti betonu.
- Jediným kritériem kvality vibrovaného betonu je nepřítomnost viditelných stop po nářadí.
- Jakmile byly vibrace provedeny, objeví se na povrchu 3-4 mm „malty“-cementového mléka (směs vody, cementu a jemných částic písku).
- Voda se rychle vypaří a povrch se bude jevit matný. Až beton ztvrdne, bude se drobná vrstva malty chovat jako druh pijáku, který zabrání efektu „pocení“ (objevení se vody na povrchu během procesu tvrdnutí).
- Po několika hodinách bude beton připraven pro vyhlazení. Tento proces se provádí pomocí stroje známého jako „hladička“ (otočná jednotka jedno-rotorová,případně dvou-rotorová). Tyto stroje poskytnou betonu větší odolnost proti opotřebení, ale jsou nezbytné pouze pro určité typy podlah.
VNĚJŠÍ VIBRACE
4.2 POUŽITÍ VNĚJŠÍCH VIBRÁTORŮ
Vnější vibrace jsou používány v mnoha oblastech, pohybujícími se od vibrací prefabrikovaných betonových jednotek po pohyb materiálu.
Kvůli velké různorodosti použití zde nemůžeme zabíhat do detailů využití vnějších vibrátorů, ale vyjádříme se jednoduše o nejvíce obvyklých použitích.
4.2.1 Vibrování bednění příložnými vibrátory
Bednění jsou používána pro vibrování nosníků, prefabrikovaných jednotek nebo různých forem, stěn, trubek atd. Bednění musí být pevné ocelové konstrukce a vibrátor musí být napevno připevněn k bednění. Pokud možno, mělo by bednění být zavěšeno na elastické základně. Vibrátory jsou rozmístěny po povrchu bednění tak, aby dosáhly zrychlení 1,5 G. Jsou vybírány vibrátory s odstředivou silou pro dosažení tohoto zrychlení. Jako obecné pravidlo toto znamená vybírání vibrátorů,jejichž odstředivá síla (v kg) je 1,5 násobek hmotnosti bednění. Je doporučeno používat větší počet vibrátorů rozmístěných po bednění, ačkoli odstředivá síla může být dosažena s nižším počtem.
Vzdálenost mezi vibrátory by měla být mezi 1,5 až 2,5 m. Vliv vibrátoru dosahuje maximální hloubky 30 cm, takže vibrátory by měly být umístěny na obou stranách bednění, pokud je to kvůli tloušťce potřebné. Vibrátory mohou být řízené a je vhodné regulovat sílu dokud se nedosáhne optimálních vibrací. Vibrátor by měl být vždy zvolen tak, aby nemusel pracovat na maximum. Na určitých typech konstrukcí je doporučeno kombinovat vnější a vnitřní vibrace.
Věřím, že jste dostali odpověď na otázku: Proč používat vibrátory do betonu?
