Рассмотрим историю развития этого способа уплотнения, имеющего исключительно большое значение для понимания бетона как материала, свойства которого могут меняться в весьма большом диапазоне. Широко известное положение о необходимости обеспечивать процессы твердения бетона без механических воздействий на материал не было ограничено временем. Для того чтобы определить возможность вибрирования последующих слоев, например, в железобетонных днищах шлюзов, в монолитном теле плотины и в аналогичных им случаях, в 1934 г. проводилось широкое производственное внедрение способа уплотнения бетонной смеси на строительстве канала им. Москвы.
Опыты должны были моделировать производство работ в блоках (части) сооружаемых объектов (шлюзов, плотин и других сооружений). Выбранное время последующего воздействия на уже уложенный слой бетона составляло минимум 2 ч, что диктовалось техническими условиями работы на цементе с указанным временем его схватывания.
Увеличение общего времени повторного вибрирования с улучшением режима уплотнения (встряхивания) за счет уменьшения перерывов между очередными вибрированиями связано с частичным удалением из образцов свободной воды и позволяет значительно повысить технологические свойства бетона. Благодаря частичному удалению воды в процессе многократного вибрирования (требующего 6—8 ч дополнительного времени) после пропаривания свежеотформованной бетонной смеси в структуре новообразований из цементного теста создается значительно больше вакуумных полостей в капиллярах, что обеспечивает диспергирование расширяющегося воздуха, образование микроамортизаторов и резкое повышение морозостойкости бетонов. Естественно, для получения морозостойких бетонов выбор цемента с оптимальными свойствами предусматривается как основа для обеспечения указанных условий в твердении бетона.
Рассматриваемая здесь задача повышения качества бетона отличается от опытов по повторному вибрированию смеси. Эффект повторного вибрирования возможен лишь при многократном применении. Неправильны попытки судить об эффекте повторного уплотнения по одному, двум и даже трем приемам без учета сказанного о многократности и времени, когда повторное вибрирование должно производиться. Отметим также, что закономерность при многократном повторном вибрировании остается в силе, однако в этом случае надо сравнивать бетоны одного метода уплотнения.
Уплотнение бетонной смеси вслед за приготовлением позволяет относительно рыхлый материал привести в уплотненное состояние,, разместив в пустотах между мелким и крупным заполнителем цементное тесто, разжиженное вибрированием. Вибрирование пластичных смесей, содержащих избыток воды (не удерживаемой на поверхности цементных зерен, каменных материалов и в межзерновом пространстве), приводит к частичному расслоению смеси, что значительно снижает однородность бетона. Если в ходе процесса гидролиза и гидратации цемента тесто систематически самоуплотняется за счет развития поверхности активных минералов, слагающих его, и отделения части воды, не удерживаемой цементом, то вибрирование помогает этому процессу.
Электронно-микроскопический анализ цементного камня подвергаемых и неподвергаемых повторному вибрированию бетонов обнаруживает различие их структур, указывая на процесс модифицированного кристаллообразования в цементном камне повторно вибрированных бетонов. Следовательно, исходная общая пористость, предопределяется не только количеством воды в бетоне.
Опыты показывают, что бетон любого состава при оптимальных условиях уплотнения и многократном повторном вибрировании имеет разный рост прочности. При этом отмечается роль интервалов вибрирования, подбор числа которых и продолжительность прямым образом зависят от кинетики загустевания цементного теста в бетоне. Наилучший результат достигнут при постепенном сокращении интервалов между очередными уплотнениями по мере загустевания смеси. Однако теория и практика применения повторного вибрирования еще не доведены до степени их нормативной разработки.