[科普中国]-混凝土振动机

结构

混凝土振动机由两部分组成，动力装置和振捣装置。动力装置通过振动马达产生振动，传递给振捣装置，振捣装置对混凝土进行振捣，使得混凝土密实结合，消除混凝土的蜂窝麻面等现象，以提高其强度，保证混凝土构件的质量。1

分类按传递振动的方法分内部振捣器、外部振捣器、表面振捣器。内部振捣器又称插入式振捣器。工作时振动头1插入混凝土内部，将其振动波直接传给混凝土。这种振捣器多用于振压厚度较大的混凝土层，如桥墩、桥台基础以及基桩等。它的优点是重量轻，移动方便，使用很广泛。 外部振捣器又称附着式振捣器，是一台具有振动作用的电动机，在该机的底面安装了特制的底板，工作时底板附着在模板上，振捣器产生的振动波通过底板与模板间接地传给混凝土。这种振捣器多用于薄壳构件、空心板梁、拱肋、T形梁等地施工。根据施工的需要，外部振捣器除附着式外，还有一种振动台，它是用来振捣混凝土预制品的。装在模板内的预制品置放在与振捣器连接的台面上，振捣器产生的振动波通过台面与模板传给混凝土预制品。表面振捣器是将它直接放在混凝土表面上，振捣器产生地振动波通过与之固定的振捣底板1传给混凝土。由于振动波是从混凝土表面传入，故称表面振捣器。工作时由两人握住振捣器的手柄4，根据工作需要进行拖移。它适用于厚度不大的混凝土路面和桥面等工程的施工。1

按振捣器的动力来源分有电动式、内燃式、风动式三种，以电动式应用最广。1

按振捣器的振动频率分低频式、中频式、高频式。低频式的振动频率为25~50HZ(1500~3000次/min)；中频式为83~133HZ(5000~8000次/min)；高频式为167HZ(10000次/min)以上。1

按振捣器产生振动的原理分有偏心式、行星式两种，其振动结构和工作原理分别是：偏心式：它是利用振动棒中心安装的具有偏心质量的转轴，在高速旋转时产生的离心力通过轴承传递给振动棒壳体，从而使振动棒产生圆周振动的。行星式：它是利用振动棒中一端空悬的转轴，在它旋转时，其下垂端的圆锥部分沿棒壳内的圆锥面滚动，从而形成滚动体的行星运动以驱动棒体产生圆周振动。1

混凝土振捣工艺的关键环节基于目前混凝土振捣工艺存在的问题，需要从混凝土振捣方式及振捣工艺参数（包括振捣频率、振捣加速度及振捣持续时间）等关键环节考虑，提高混凝土的振捣质量。2

混凝土振捣方式的选择混凝土振捣机具的选择主要从混凝土振捣质量、劳动力数量及技术可操作性等方面考虑。选择外部振动器还是内部振捣棒，国外一般采用从模板的内部进行振捣的内部振捣模式，实际上用外部振动器可以实现自动控制。以轨道板的生产为例，国外一般的振动方案是2个气动外部振动器，保证不破坏内部树脂涂层的钢筋塑料包头的振捣棒插入振捣四个角，，在拐角以及厚度超过振捣范围的时候，采用内部振捣方式解决。2

振捣频率的选择美国混凝土制品标准协会对振捣器的频率和使用要求，一定产品必须使用多少频率的振捣器，而中国没有要求。提高混凝土强度的重要一点就是降低水灰比，而高频振动器可以在相对较低的水灰比的情况下较好振捣，从而提高了其耐久性。相同体积的混凝土振捣质量和效率是和作用在混凝土的振捣频率、振幅及激振力有直接关系。混凝土振捣过程实际上是使浇灌后的混凝土与骨料之间失去空隙，达到密实状态，也是混凝土的一种液化过程，当振捣的振动频率与骨料固有的自振频率相接近时，就能大大的促进混凝土的液化，获得良好的振捣效果。2

对于一定的混凝土，振幅和振动频率的选择应互相协调，既要使颗粒的振动衰减小，又不致使颗粒在振动过程中出现静止状态。试验结果表明，当振动速度超过极限速度值时，颗粒的振幅还必须超过某一极限振幅值（一般0.04mm）混凝土才能液化，故所选用的振幅不宜过小。但振幅过大也会降低振动效果，因这将使颗粒产生跳跃捣击，而不是作谐振运动，混凝土内部产生涡流致使混凝土呈现分层现象，且颗粒在跳跃过程中会吸入大量空气，降低混凝土的密实度。合适的振幅值与骨料颗粒的粒径和混凝土的流动性有关。随着骨料粒径的减小，振幅宜减小，但振动频率则应相应地增大，以保持必要的振动速度。当强迫振动的频率与颗粒的固有频率相同时，则会产生共振现象，这时振动的衰减最小，振幅可达最大。2

由于混凝土中颗粒粒径大小不同，不可能分别对各种粒径都采用相应的振动频率，而只能在一定的粒组成范围选择一个适宜的平均振动频率值。骨料颗粒直径较大时宜用频率较低的振捣棒。颗粒较小时，宜用频率较高的振捣棒。根据国外的资料，低于1500r/min的低频可以振动大的骨料，中频3000-6000r/min可以振动小粒径的砂石，而12000-20000r/min的频率才用于振动砂浆和水泥，一方面使砂浆流动起到润滑作用，另外砂浆的本身也被聚集振实，最经济有效的办法是使用高频振动。2

振动加速度及振动持续时间试验研究表明，振动加速度对混凝土拌合物粘度的降低有很大影响。对一般流动性混凝土拌合物，当加速度接近0.5g（g为重力加速度）时，混凝土开始密实，然后随着加速度的增加，密实效果呈直线提高。但当加速度超过4g后，密实效果则不再提高了。合适的振幅、振动频率、振动速度以及振动加速度值的选择，是以在一定的振动延续时间内保证混凝土能达到要求的密实度为条件来确定的。当振幅与振动频率已选定保持不变时，对于一定流动性的混凝土所需的振动延续时间有一临界值。低于这一临界值，混凝土不能充分捣实，高于临界值，混凝土的密实度也不会有显著的增长，而且当振动时间过长时会导致混凝土产生离析现象，反而降低混凝土的质量。2

在最新的混凝土工程结构施工规范中对混凝土拌合物的振捣时间没有给出具体时间限定，但在规范的第8.4.3条款中指出：当混凝土表面无明显坍塌、有水泥浆出现、不再冒气泡，应结束该部位振捣”。目前，一般混凝土拌合物振捣时间为20-30s。2

使用技巧1)应将振动棒安装在牢固的基础上，地脚螺栓应有足够强度并拧紧，同时在基础中间必须留有地下坑道,以便经常调整与维修。

2)使用前要进行检查和试运转，检查机件是否完好，所有坚固件，特别是轴承座螺栓、偏心块螺栓、电动机和齿轮箱螺拴等，必须紧固牢靠。

3)振动棒不宜空载长时间运转。在生产作业中，必须安置牢固可靠的模板锁紧夹具，以保证模板和混凝土台面一起振动。

4)齿轮箱中的齿轮因受高速重载荷，故应润滑和冷却良好；箱内油平应保持在规定的水平面上，工作时温升不得超过70℃。

5)振动台所有轴承应经常检查并定期拆洗更换润滑脂，使轴承润滑良好，并应注意检查轴承温升当有过热现象时应立即设法消除。

6)电动机接地应良好可靠，电源线和线接头应绝缘良好。不得有破损漏电现象。

7)振动棒面应经常保持清洁平整，以便与钢模接触良好。因台面在高频重载下振动，容易产生裂纹，必须注意检查，及时修补。每班作业完毕应及时清洗干净。1