При изготовлении тяжелых бетонов на ангидритовом цементе обычно применяют, как инертные наполнители, песок и гравий или щебень.
По своему качеству эти инертные наполнители должны удовлетворять требованиям соответствующих стандартов1.
Песок для получения тяжелых бетонов на ангидритовом цементе можно применять речной, овражный или горный. Следует отдать предпочтение острогранному песку, так как сила сцепления раствора с поверхностью окатанных фракций песка меньше и, следовательно, ниже прочность бетона на сжатие.
Гравий для изготовления тяжелого бетона можно применять речной и горный. И в этом случае следует предпочесть острогранные фракции.
Щебень может быть из песчаников, известняков, битого кирпича, природного ангидрита и даже плотного гипсового камня.
При отсутствии песка твердых пород вместо него можно использовать гипсовый камень или природный ангидрит, раздробленные и просеянные через сито с размером отверстий 5 мм в поперечнике.
Вода для затворения тяжелого бетона может быть речной, озерной, колодезной. Применять для этой цели воду болотную, торфяную, минерализованную или загрязненную отходами промышленных предприятий не рекомендуется.
а) Важнейшие свойства ангидритового тяжелого бетона
Качество тяжелого бетона на ангидритовом цементе зависит от характера инертного наполнителя, водоцементного отношения, активности цемента и других факторов.
Допустим, что для изготовления тяжелого бетона использован ангидритовый цемент марки «125», а песок и гравий взяты речные окатанные, характеризуемые следующими данными (табл. 36).
В этом случае тяжелый бетон приобретает следующие свойства (табл. 37).
Если же тяжелый бетон изготовить с песком и щебнем, то свойства бетона изменятся. При наших исследованиях песок был взят с насосов р. Белой, в основном твердых пород, с небольшим количеством зерен известняка. Щебень был известковый, морозостойкий. Данные, характеризующие свойства песка, и щебня, приведены в табл. 38, а бетона — в табл. 39. Износ щебня в барабане Деваля составил 4,6% (по весу). Предел прочности при сжатии известняка — до 450 кг/см2.
При изготовлении тяжелого бетона из ангидритового цемента марки «140» с природной смесью окатанных песка и гравия (примерно 50% песка и 50% гравия) средней крупности, а также с природной смесью песка со щебнем (в том же соотношении) марки бетона будут следующие:
Если же применяются острогранные фракции песка и гравия, то при оптимальном водоцементном факторе и тщательной трамбовке материала можно получить бетон несколько более высокой марки:
При использовании щебня из дробленого гипсового камня был получен тяжелый бетон марки «125»—«170» (1:2 по объему) и «110»—«115» (1:3 по объему), а при использовании щебня из природного ангидрита — марки «80—100» (1:2 по объему). Меньшая прочность на сжатие бетона, изготовленного на щебне из природного ангидрита, объясняется тем, что грани частиц ангидрита более гладки, чем грани гипсового камня, поэтому сила сцепления раствора с этими частицами меньше.
Как видно из приведенных данных, у тяжелого бетона на ангидритовом цементе с песком и гравием прочность на сжатие меньше, чем при использовании песка и щебня. Чем выше активность цемента и чем меньше воды требуется для его затворения, тем выше прочность бетона. С возрастом бетона прочность его также увеличивается. При этом после 28-суточного возраста наблюдается несколько меньший рост прочности.
На ангидритовом цементе можно изготовить и железобетон, при условии обязательной защиты арматуры от коррозии, так как незащищенная ее поверхность под действием ангидритового цемента (при сульфатном катализаторе) покрывается ржавчиной. В сырых местах коррозия арматуры в железобетоне на ангидритовом цементе бывает значительной, вследствие чего в конечном итоге нарушается связь арматуры с раствором.
Для защиты от непосредственного соприкосновения с цементным раствором арматуру покрывают асфальтовым лаком или масляной краской, омедняют и т. п. Вполне удовлетворительные результаты дает покрытие арматуры жидким (сметанообразным) раствором портландцемента или шлако-портландцемента. До укладки в бетонную массу арматуру подсушивают.
Однако сила сцепления раствора с поверхностью арматуры в результате нанесения защитного покрытия, несомненно, ослабляется. Зависит она главным образом от состава и возраста раствора. Так, через 4, 7, 28, 90, 210 и 365 суток сила сцепления раствора чистого ангидритового цемента (1:0) с железной арматурой составляла 13—15; 9—12; 11—20; 19—26; 28—32 и 28—34 кг/см2, а раствора с нормальным Вольским песком (1:3 по весу) соответственно 5—17; 4—9; 8—13; 9—16; 10—18 и 15—19 кг/см2 поверхности арматуры.
б) Применение ангидритового тяжелого бетона
Тяжелый бетон на ангидритовом цементе с успехом можно применять:
- 1) в качестве основания под разные виды полов (паркет, линолеум, асфальтовый коврик, шашка, мозаика, метлахская плитка, плиты из известняка, песчаника, искусственного мрамора и т. п.); можно рекомендовать применять этот бетон и как основание под асфальтобетон, литой асфальт, клинкер, брусчатку и другие покрытия тротуаров и проезжей части улиц;
- 2) для бетонировки колонн в заводских корпусах, образующих опору крыш, мостовых кранов и т. п.;
- 3) для бетонировки лестничных площадок под метлахскую плитку, междуэтажных перекрытий в виде свода на металлических двутавровых балках (при условии предохранения металла от коррозии путем покрытия поверхности его слоем краски или асфальтового лака);
- 4) для бетонировки подоконников под масляную краску, карнизных плит с арматурой, балок для перекрытия проемов в кирпичных стенах. В этих случаях арматуру предварительно покрывают масляной краской;
- 5) для бетонировки фундаментов под станки и машины небольшой мощности и без ударной нагрузки, а также под электромоторы.
При условии заключения в «обойму» из железобетона, изго товленного на основе гидравлических цементов (портланд- и шлако-портландцементов, пуццоланового цемента и др.)» бетон на ангидритовом цементе можно. применять и для бетонировки фундаментов в сырых грунтах, а также под тяжелые установки. Толщина стенок «обоймы» 10—15 см.
В этом случае ангидритовый цемент должен быть изготовлен с известью или основным доменным шлаком. Если имеется цемент только с сульфатами, то внутреннюю стенку железобетонной «обоймы» необходимо покрыть 1—2 слоями горячего битума, так как сульфаты оказывают отрицательное влияние на бетон из портландцемента;
- 6) Для бетонировки дорожных труб, прокладываемых на суходолах с целью периодического пропуска под насыпями весенних, снеговых, ливневых и дождевых вод. Для повышения стойкости бетон можно покрыть слоем горячего битума соответствующей марки. Чтобы обеспечить достаточную силу сцепления битума с бетоном, поверхность последнего следует предварительно покрыть чистой нефтью;
- 7) для бетонировки каркасов многоэтажных корпусов жилищного и промышленного характера, с последующей закладкой каркаса легкобетонными блоками, плитами и т. п. В этом случае бетон не подвергается непосредственному воздействию воды или мороза, поэтому он может быть вполне надежным заменителем бетона на портландцементе;
- 8) для постройки на сухих грунтах овощехранилищ, плодохранилищ, складов фуража, а также горючего в металлической таре, гаражей, кузниц, ремонтных мастерских и т. п. как подземного, так и наземного типа;
- 9) для бетонировки полов в складах селитры, хлористого аммония, сернокислого аммония, т. е. в условиях, при которых бетон на портландцементе быстро разрушается. В этом случае ангидритовый бетон должен быть изготовлен с песком и гравием.
В гражданском строительстве железобетон на ангидритовом цементе лучше применять для изготовления таких стройдеталей, как балки, плиты, колонны, внутренние консоли, своды, ребристые покрытия и т. п. При защите арматуры путем окрашивания, асфальтировки, оцинкования и омеднения будет иметь место лишь поверхностная коррозия. При защите арматуры портланд- или шлако-портландцементной Пленкой коррозия совершенно не наблюдается.
Способ изготовления тяжелого бетона на ангидритовом цементе ничем не отличается от способа изготовления этого бетона на портландцементе и других гидравлических вяжущих. При изготовлении его в небольшом количестве сначала на помосте из досок («бойке») цемент и песок, отмеренные с помощью мерников, тщательно перелопачивают насухо, затем при непрерывном перелопачивании смесь обливают водой из лейки. После этого добавляют гравий или щебень и, постепенно доливая воду, продолжают перелопачивать смесь до получения однородной массы.
При изготовлении бетона механизированным способом применяют обычные установки (дозировщики воды, цемента и наполнителей, бетономешалки периодического или непрерывного действия со свободным или принудительным методом смешения и др.).
в) Испытания ангидритового тяжелого бетона
Испытанию подвергают и готовый бетон, и его составляющие. Песок, гравий и щебень испытывают в соответствии с требованиями ГОСТ 2778—50.
Предел прочности при сжатии гравия и щебня должен быть не ниже 100 tcefcM2. При организации бетонных работ должна быть исследована вода, и тяжелый бетон на этой воде подвергнут полному испытанию.
Тяжелый бетон на ангидритовом цементе испытывается так же, как и бетон на портландцементе (ОСТ 90050—39). Размер кубиков: 15X15X15, 20X20X20 или 30X30X30 см — в зависимости от крупности заполнителей и мощности пресса для испытания образцов.
Состав бетона для образцов берут по расчету: цемент, песок и гравий или щебень отмеривают по объему. При массовом изготовлении бетона лучше дозировать цемент по весу.
Кубики вынимают из форм не раньше, чем через 24 часа после их изготовления и оставляют на все время испытаний в комнатных условиях под слегка увлажненными мешковиной, брезентом и т. п.
На строительстве часто требуется испытывать бетон в более короткие сроки, чем предусмотренные стандартом. Для таких случаев на основании ряда практических определений можно в предварительном порядке предложить следующие переходные коэффициенты прочности бетона: для бетона на песке и гравии R28 = 1,7R7 и для бетона на песке и щебне — R28 = 1,9R7.
По результатам 7-суточного испытания бетона часто приходится устанавливать и марку цемента. Для определения марки ангидритового цемента по ГОСТ 2767—44 установлен переходной коэффициент R28 = 1,25R7.
Примечания
1.
ГОСТ 2781—50 на лесок для обычного бетона.
ГОСТ 2779—50 на гравий для обычного бетона.
ГОСТ 2780—50 на щебень из естественного камня для обычного бетона.
ГОСТ 3192—50 на щебень кирпичный и керамический для обычного бетона.