Учебно-методический комплекс по учебной дисциплине вибрационные машины в строительстве для специальности 1-36 11 01 «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование

Тема 3.4. Вибрационные машины для уплотнения грунта, дорожных
оснований и покрытий. 
Метод вибрации широко применяется для уплотнения грунтов и дорожных 
покрытий. Процесс уплотнения материалов сводится к приложению тем или иным 
способам к поверхности конструктивного слоя дороги нагрузки , под воздей-
ствием которой происходит сближение минеральных частиц, их более компактное 
расположение и сокращение пор. В рабочих органах уплотняющих машин исполь-
зуются следующие основные методы: укатка, трамбование, вибрирование. 
При укатке по поверхности уплотняемого слоя перекатывается валец, под 
действием силы тяжести которого слой материала приобретает остаточную де-
формацию. Эта деформация по мере увеличения плотности будет уменьшаться и 
к концу укатки будет приближаться к нулю. Дальнейшее увеличение плотности 
материала может быть достигнуто лишь увеличением нагрузки на валец (а). 
Трамбование осуществляется периодическим поднятием какой- либо 
массы m на высоту Н и ее последующим свободным падением на поверхность 
уплотняемого слоя(б). Сущность виброуплотнения сводится к тому, что колеблю-
щаяся с большой частотой масс 
a m
(в) сообщает кинетическую энергию частицам 
материала, расположенным в зоне действия вибратора, и приводит их в колеба-
тельное состояние, при этом в частицах грунта будут развиваться инерционные 
силы , пропорциональные массам этих частиц. Чем больше разница в размерах
этих частиц, тем большие за счет разницы инерционных сил возникнут напряже-
ния на их гранях. Как только эти напряжения превысят силы сцепления и трения 
между частицами, произойдет отрыв частиц друг от друга и начнется их относи-
тельное перемещение. 
При трамбовании могут быть достигнуты высокие напряжения в уплотняе-
мом слое, и этот метод может быть эффективным при уплотнении связных мате-
риалов (суглинистые, тяжело суглинистые, глинистые).Вибрационный метод 
применим для уплотнения малосвязных материалов. Особенно этот метод 

---

48 
эффективен при уплотнении таких материалов, как цементобетонные смеси, в со-
став которых входят отличающиеся по крупности и массе частицы щебня и песка. 
При воздействии высочастотных колебаний в смеси наблюдается явление 
тиксотропии, которое заключается в разжижении смеси при встряхивании. 
Для упроговязкопластических материалов, к которым можно отнести боль-
шинство дорожно-строительных материалов и смесей, важным факторам при их 
уплотнении является длительность приложении нагрузки : при кратковременном- 
большая часть деформации восстанавливается, тогда как при увеличении дли-
тельности при той же нагрузки достигается более значительная остаточная дефор-
мация уплотняемого слоя материала. Однако, если влажность грунта менее
(0,7…0,8) W
0
, то возможность доведение грунта до плотности 0,95
𝜕
max
стано-
вится сомнительной даже в случае продолжительного вибрирования и примене-
ния тяжелых вибраторов. 
Важнейшей частью всякой вибромашины является возбудитель колебаний-
вибратора. Амплитуда и характер колебаний вибраторов зависит от отношении 
возмущающей силы F и их весу Q. Под возмущающей силой, понимается та сила, 
которая отрывает вибратор от поверхности уплотняемого материала. Эта сила раз-
вивается соответствующим механизмом и изменяясь по периодическому закону 
перемена по времени. 
При 
𝐹
𝑄
= К
0
, называемое практическим, колебания претерпевают каче-
ственные изменения. При К>К
0
происходит отрыв плит о поверхности грунта и 
затем удары ее от поверхность грунта. 
Машины у которых К < К
0 
относятся к вибрационным, а при К < К
0 
К виб-
ротрамбующим (ВТМ) .При ВТМ уплотнение грунта происходит как в виду раз-
вивающихся при ударе напряжений так и за счет колебательных движений ча-
стиц грунта. От трамбовок эти машины отличаются малыми импульсами ударов 
и высокими частотами их.
Для уплотнения грунтов как правило применяются вибротрамбующие ма-
шины. Они также как и вибрационные применяются для уплотнения только не-
связных и малосвязных грунтов. 
В настоящие время для уплотнения грунтов, дорожных оснований и по-
крытий применяются следующие вибромашины: 
а) прицепные катки с гладкими, кулачковами и решетчатыми вальцами (ПВК) ;
б) самоходные катки с гладкими вальцами; (СВП) 
в) самопередвигающиеся , прицепные, крановые и навесные плиты; 
г) вибробрусья для уплотнения цементобетонных оснований и покрытий (ВБ) 
Вообще ВМ классифицируют: 
по назначению- для грунтов; щебеночных и гравийных покрытий;
асфальтобетонных покрытий ; 
цементобетонных покрытий ; 
по форме рабочей поверхности ВМ- 
ВМ с плоской рабочей поверхностью; 
ВМ с цилиндрической рабочей поверхностью в виде вибровальца; 
глубинные ВМ, рабочие органы которых вводятся внутрь уплот.материала; 

---

49 
в зависимости от характера создав.ВМ колебаний – 
с ненаправленным действием возмущающей силы; 
с направленным действием возмущающей силы; 
по способу перемещения во время работы ВМ;
самоходные (за счет горизон. состав. силы создав.вибратором): 
прицепные ( применяют тягачи ,снабженные ходоуменьшителем; 
переносные (используются краны или экскаватора). 
При работе ВТМ напряжение на поверхности грунта обычно не превышает 
0,05…0,08 МПа ,но ввиду тиксотропных превращений грунтов даже такие незна-
чительные нагрузки при благоприятных условия приводят к получению высо-
кого эффекта. 
К главным параметрам ВТМ относятся: 
их вес; 
возмущающая сила; 
частота колебаний; 
размеры рабочего органа- плиты, в случаи вибрации катка -диаметр и ши-
рина вальца. 
Получаемые плотности грунтов находятся в зависимости от массы вибра-
тора, с ростом последней плотность грунтов увеличивается.