При укладке бетонную смесь уплотняют с целью вытеснения содержащегося в ней воздуха и более компактного расположения составляющих. Бетонную смесь уплотняют вибрированием, сообщая ее частицам механические колебания, возбудителями которых являются вибраторы. Колебания в вибраторах создаются двумя способами: вращением закрепленной на валу неуравновешенной массы (дебаланса) или возвратно- поступательным движением перемещаемой массы. Возвратно-поступательные движения массе сообщаются электромагнитом (электромагнитные вибраторы).
В строительстве наибольшее распространение получили электрические и пневматические вибраторы с круговыми колебаниями. Электрические вибраторы в индексе модели имеют буквенное обозначение НВ, пневматические – ВП. Цифровая часть индекса означает номер модели, а буквы после цифрового индекса – порядковую модернизацию вибратора. Каждый вибратор характеризуется вынуждающей силой, статическим моментом дебалансов, частотой и амплитудой колебаний.
По способу воздействия на уплотняемую бетонную смесь различают поверхностные, наружные и глубинные вибраторы.
Поверхностные электрические вибраторы передают колебания уложенной массе бетона через корытообразную прямоугольную площадку (площадочные вибраторы) или удлиненную балку-рейку (виброрейки). В качестве вибровозбудителей поверхностных вибраторов применяют одновальные электрические дебалансные вибраторы общего назначения с круговыми колебаниями и встроенным электродвигателем.
Вынуждающая сила при вращении дебалансов (Н)
F = M · ω2,
где М – статический момент дебаланса, кг·см;
ω – угловая скорость вращения дебаланса, рад/с.
Причем статический момент
М = k · m · e,
где k – общее число дебалансов вибратора;
m – масса дебаланса, кг;
e – эксцентриситет дебаланса, т. е. расстояние от центра тяжести дебаланса до оси его вращения, см.
Амплитуда колебаний поверхностного вибратора
α = М/(m м + m в),
где m м – масса частиц машины, приводимых в колебание и жестко связанных с вибратором, кг;
m в – масса вибратора, кг.
В конструкциях поверхностных вибраторов используются мотор-вибраторы с электродвигателями постоянного тока напряжением 36…42 В, мощностью 0,26…0,6 кВт. Они развивают вынуждающую силу 2…9 кН при частоте колебаний 50 Гц. Вибраторы подключают к электрической сети переменного тока напряжением 220 В через понижающий трансформатор.
Виброрейки применяют для разравнивания, уплотнения и предварительного заглаживания цементно-песчаных и бетонных стяжек, а также мозаичных полимерцементных и полимербетонных полов.
Эксплуатационная производительность поверхностных вибраторов по объему уплотненной смеси (м3/ч)
Пэ = 3600 S · h · K в/ (t 1+ t 2),
где S – рабочая площадь вибратора, м2;
h – толщина слоя, прорабатываемого вибратором, м;
t 1 – продолжительность вибрирования с одной позиции, с;
t 2 – продолжительность перестановки вибратора с одной позиции на другую, с;
K в – коэффициент использования вибратора по времени (K в = 0,75...0,85).
Наружные вибраторы передают колебания уплотняемой смеси через опалубку или форму, к которым прикрепляются снаружи с помощью специальных крепежных устройств. Такие вибраторы применяют при бетонировании густоармированных и высоких монолитных сооружений, изготовлении различных элементов сборных железобетонных конструкций – колон, балок. В качестве наружных вибраторов используют электрические дебалансные вибраторы общего назначения с круговыми колебаниями, электрические маятниковые вибраторы с направленными колебаниями и пневматические прикрепляемые вибраторы с планетарно-фрикционными вибровозбудителями.
Глубинные вибраторы имеют рабочий орган в виде цилиндрического вибронаконечника, погружаемого в уплотняемую смесь. Наружный диаметр и длину вибронаконечника вибраторов подбирают такими, чтобы обеспечить ему беспрепятственное движение в зазорах между арматурой. Глубинные вибраторы выпускают с электрическим или пневматическим приводом. Они могут быть ручными (обслуживаемыми оператором) и навесными (подвешиваться на крюк грузоподъёмного устройства).
Вибровозбудитель электрических глубинных вибраторов может приводиться в действие через гибкий вал от переносного и располагаемого на поверхности электропривода (вибраторы с гибким валом) или от встроенного в вибронаконечник электрического или пневматического двигателя (вибраторы со встроенным двигателем). Глубинные вибраторы имеют дебалансные и планетарно-фрикционные вибровозбудители.