Een uitgave van deNederlandse Cementindustrieredactie-adresHerengracht 507 Amsterdamtelefoon 020-238531 september 1970HulpstoffenWat zijn hulpstoffen?De hoofdbestanddelen van beton zijn cement,toeslagmaterialen en water. Naast deze driecomponenten kan men nog andere stoffengebruiken, meestal in kleine hoeveelheden, omeen of meer eigenschappen van specie of betonaan te passen aan speciale eisen. Deze mate-rialen noemt men hulpstoffen. Dit begrip kanmen beperken tot die stoffen die aan de specieworden toegevoegd, zoals bijv. de kortgeledenverschenen Nederlandse norm NEN 3532 doet.Men rekent er echter ook wel ontkistingsmid-delen, impregneermiddelen, nabehandelings-middelen ('curing aids') en dergelijke toe. Indeze meer algemene opvatting dus alle stoffendie er toe bijdragen om met cement, toeslag-materiaal en water beton van de gewenstekwaliteit te maken.De mening dat hulpstoffen kunnen worden ge-bruikt om onvolkomenheden in betonsamen-stelling en -verwerking te compenseren komtgelukki-g steeds minder voor.Deze gevaarlijke misvatting is misschien medein de hand gewerkt door de manier waaropsoms reclame voor hulpstoffen wordt gemaakt.Het tegendeel is namelijk waar; de combinatievan onzorgvuldig werken en hulpstoffen kanzeer nadelige gevol-gen hebben.Hulpstoffen zijn geen wondermiddelen die allefouten weer goed maken, ze zijn zelfs lang nietaltijd nodig om de voorgespiegelde specialebetoneigenschappen te verkrijgen. Een metzorg samengestelde en verwerkte specie (endeze zorg is dus in ieder geval nodig!) geeft eeneindprodukt dat de gewenste eigenschappenvaak al in ruime mate bezit.Goede voorbereiding is de beste zeker degoedkoopste hulpstof.Op deze manier schijnt het begrip hulpstof veelvan zijn oude luister te verliezen. Er blijft echtereen zeer waardevolle kern over. In specialegevallen en mits juist toegepast kunnen methulpstoffen resultaten worden bereikt die ruim-schoots opwegen tegen de extra kosten en demeerdere zorg. Daarvoor is dan wel het een enander vereist.Wat komt er voor kijken?Hulpstoffen zijn betrekkelijk duur en bovendienkan verkeerd gebruik zeer onaangename ge-volgen voor de betonkwaliteit hebben. Het isdaarom goed enkele eisen voor het met succestoepassen van hulpstoffen wat uitgebreider tebeschouwen.De belangrijkste eisen zijn:· het doel van de toepassing moet duidelijkvoor ogen staan;· er moet een goede kennis van betontechnolo-gie aanwezig zijn;· een nauwkeurige dosering en een grondigemenging moeten mogelijk zijn;· tijdens de toepassing moeten voortdurend deresultaten worden gecontroleerd. Het is ge-wenst dat hiervoor een laboratorium ter be-schikking staat, te meer omdat soms eenvooronderzoek nodig is;· er moet veel aandacht worden geschonkenaan de opslag en de verpakking.Weloverwogen keuzeEr zijn tegenwoordig hulpstoffen voor vele doel-einden in de handel en dan nog in verschil-lende soorten en fabrikaten. Behalve het be-oogde effect hebben al deze soorten vaak ooknog heel verschillende, soms zeer onverwachteneveneffecten. Om de weg te vinden in dezedoolhof is een goede technische informatie vande fabrikant of de leverancier onmisbaar. Dezekan echter alleen maar goed advies geven alsde gebruiker precies weet wat hij wil bereikenen welke verschijnselen hij beslist wil ver-mijden. Aan de andere kant doet de gebruikerer goed aan alleen die produkten te kopen, diedoor een goede technische service wordenbegeleid.Kennis van betontechnologieVoor een goede technische service van deleverancier is het natuurlijk nodig dat de ge-bruiker hem de juiste informatie verschaft. Hetis meestal alleen de gebruiker die volledig kanoverzien wat de gevolgen kunnen zijn van be-paalde neveneffecten in zijn speciale geval. Hetgebeurt nog al te vaak dat een adviseur juistdat ene essentiële detail niet te horen krijgt endaardoor een minder goed advies geeft.Aan de andere kant zijn helaas niet alle adviezenaltijd even deskundig. Het is daarom nood-zakelijk dat de gebruiker in staat is het advieskritisch te beoordelen. Om beide redenen is hetgewenst dat de gebruiker een redelijke kennisheeft van betontechnologie en van de werkingvan hulpstoffen.Kennis van betontechnologie is echter vooralnoodzakelijk omdat bij gebruik van hulpstoffenzo mogelijk nog meer aandacht aan de berei-ding van het beton moet worden gegeven dannormaal. Dit geldt zowel voor de samenstelling(gradering van het toeslagmateriaal, hoeveel-heid cement, water-cementfactor) als voordedosering, menging en verwerking.Dosering en mengingDe werking van hulpstoffen is :in de meeste ge-vallen sterk afhankelijk van de concentratie in2Doseerpomp voor hulpstoffen in gebruik bijeen betoncentralede specie. Alleen al voor een zo gunstig moge-lijk rendement is het dus gewenst dat de moge-lijkheid voor een nauwkeurige dosering aan-wezigis. Dit klemt te meer omdat vooral bijoverdosering de werking van een hulpstof weleens in zijn tegendeel kan omslaan of andereschadelijke nevenwerkingen optreden.Zo kan bij gebruikvan een te grote doserïngvansommige vertragersin plaats van vertragingjuist versnelling optreden. Te veel luchtbel-vormer veroorzaakt niet te vermijdensterktever-lies. Te veel calciumchloride (de meest gebruik-te bindings- en verhardingsversneller) geeft alsnevenwerkingsterke krimp en corrosiegevaarvoor de wapening.Een nauwkeurige dosering heeft natuurlijk wei-nig effect wanneer de menging door de speciete wensen overlaat. In dat geval is de gemid-deldeconcentratie wel juist maar zal plaatselijkde concentratie te hoog of te laag zijn. Hetgebruik van hulpstoffen vereist dus naast eennauwkeurige dosering ook een goede menging.Maar voor het maken van goed beton is natuur-lijk altijd een goede menging nodig, of er nuwel of geen hulpstoffen worden toegevoegd.VooronderzoekOok wanneer een redelijke kennis over dewerking van een gekozen hulpstof aanwezig is,is het aan te bevelen om door middel vanenkele laboratoriumproeven te controleren ofde toepassing onder de gegeven omstandig-hedeninderdaad het gewenste effect heeft. Dekosten van een dergelijk onderzoek wordenmeestal meer dan goed gemaakt door een effi-ciënter gebruik van de hulpstof. In ieder gevalis het aan te raden om te onderzoeken wat deinvloed is op de verwerkbaarheid, het bindings-verloop en op het begin van de verharding.Controle tijdens de toepassingEen vooronderzoek is niet altijd nodig. In be-paalde gevallen is zoveel kennis en ervaringbeschikbaar dat hiervan kan worden afgezien.In aHegevallen, ook bij routinetoepassingen, ishet noodzakelijk de werking tijdens detoepassing te controleren. Dit wordt trouwensook in de GBV 1962voorgeschreven. Dit magsommige lezers misschien een wat overdrevenvoorzorg lijken. Het is echter meermalen in depraktijk gebleken dat, soms door voor de handliggende, dikwijls ook door onbekende oor-zaken, een hulpstof opeens niet het gewensteeffect veroorzaakte of dat er ongewenste bij-verschijnselen optraden. Een voortdurendecontrole is dus zeker op zijn plaats.Zowel voor het vooronderzoek als voor dezecontrole is het gebruik van een laboratoriumeigenlijk onmisbaar.Aandacht voor de verpakkingen de opslagHet is een vanzelfsprekende eis, dat hulpstoffenduidelijk geëtiketteerd, in gave verpakking meteen goed leesbare gebruiksaanwijzing en soortbij soort worden opgeslagen. Het blijkt echterin de praktijk, dat juist dit punt dikwijls veel tewensen overlaat. Soms wordt dan ook weluit een verkeerd vaatje getapt! Meestal blijkt ditvrijwel direct. De schade blijft dan misschienbeperkt tot het verlies van een hoeveelheidbetonspecie.In andere gevallen kan men vaak alleen maarvermoeden dat iets dergelijks is gebeurd,wanneer de kwaliteit van het verharde betononvoldoende blijkt te zijn.Een goede controle tijdens de toepassing geeftnatuurlijk wel enige bescherming. Veel een-voudiger is het echter om al bij de opslag tezorgen dat deze verwisselingen niet kunnen op-treden. Mocht dit eventueel toch nog eens3Bij de bouw van de kerncentrale in Borsselewerd in de betonspecie een plastificeerdertoegepast om het betonneren onder een grotehelling (max. 47°) zonder binnenbekistingmogelijk te makenvoorkomen, dan zal een duidelijke etiketteringde kans vergroten dat de vergissing nog bijtijdswordt ondekt.Waarvoor kunnen hulpstoffen worden gebruikt?Het assortiment hulpstoffen is tegenwoordigbijzonder groot. Met enige overdrijving zou menkunnen stellen dat voor iedere bijzondere eiswel een hulpstof beschikbaar is. Bepaalde toe-passingen komen zo veelvuldig voor, dat eenkorte bespreking hier gerechtvaardigd is. Openkele soorten zal bovendien in latere afleve-ringen van BETONlEK nog wel worden terug-gekomen.Het begrip hulpstof in zijn meer algemenebetekenis nemend kan men met het CUR-rapportNr. 31- Toevoegingen aan betonspecie -onderscheid maken tussen 3 groepen:· behandeling van de bekisting;· behandeling van het betonoppervlak;· toevoegingen aan betonspecie.De groep 'toevoegingen aan betonspecie' isvan deze drie de belangrijkste en is kortgeleden in de Nederlandse norm NEN 3532'Hulpstoffen voor mortel en beton - Indeling,benamingen en definities' nader gedefinieerd.Behandeling van de bekistingIn de eerste plaats moet hierbij worden gedachtaan de ontkistingsmiddelen. Dit zijn voorname-lijk oliën of emulsies van water en olie, diemoeten dienen om de hechting tussen beton-oppervlak en bekisting te verminderen endaardoor beschadiging van hetbetonoppervlakbij het ontkisten te voorkomen. Bijkomendeeffecten, die van belang zijn voor het uiterlijkvan het beton zijn luchtbellen en kleurverschil-len aan het betonoppervlak. Deze effectenhangen naast de keus van het ontkistings-rniddel ook in belangrijke mate af van despeciesamenstelling, de homogeniteit van despecie, de verdichting en de nabehandeling.Ten slotte kan het ontkistingsmiddel, mits juistgekozen, een beschermende werking op devaak kostbare bekisting uitoefenen, waardoordeze verscheidene malen kan worden gebruikt.Het reeds genoemde CUR-rapport Nr. 31 geefteen goed overzicht van deze middelen. Lezingvan het betreffende hoofdstuk (en trouwens vanhet gehele rapport) kan belangstellenden tenzeerste worden aanbevolen.Op een geheel ander gebied ligt het gebruikvan een vertrager tussen de bekisting en hettoekomstige betonoppervlak. Hierdoor ontstaateen dun laagje niet verharde specie aan hetbetonoppervlak. Dit laagje wordt na het ont-kisten door borstelen verwijderd, waardoor hetgrove toeslagmateriaal bloot komt te liggen.Men spreekt van uitgewassen beton.Om een gelijkmatig effect te verkrijgen wordtde vertragerveel toegepast in de vorm vanzogenaamd vertragingspapier. Dit papier is inenkele kwaliteiten te verkrijgen, met verschil-lende concentraties van de vertragende laag.Hierdoor kan de dikte van de uit te wassen laagvrij goed worden gekozen. Het papier wordt,met de vertragende laag naar de specie4gekeerd, in de bekisting gelegd. Bij gebruikvan oppervlaktevertragers in de vorm van eenpasta is het van veel belang dat de pasta zeergelijkmatig wordt aangebracht. Zowel bijgebruik van papier als van pasta's zijn voor-proeven onontbeerlijk. Er dient rekening meete worden gehouden dat bij gebruik van eenandere cementsoort, een ander vertragendeffect zal optreden. Ook andere factoren, zoalswater-cementfactor en temperatuur zijn vanbelang.Behandeling van het betonoppervlakNa het afwerken van de specie kan men hetbetonoppervlak behandelen met een nabehan-delingsmiddel (zgn. curing compound) met hetdoel verdamping van water tijdens het ver-harden zoveel mogelijk te verhinderen.Toepassing van dit soort hulpstof heeft nietaltijd evenveel succes. Dit komt dan omdatmen er geen rekening mee houdt dat geen vandeze nabehandelingsmiddelen de verdampingvolkomen tegengaat. De verschillende merkenwerken bovendien ook niet alle in dezelfdemate. Het is dus zaak om ook bij gebruik vaneen dergelijk middel op te passen vooruitdroging.Na verharding van het beton blijft een laagjevan de hulpstof op het beton achter. Door ver-Gevelelementen vanuitgewassen betonUitgewassen betontegels worden veel toege-past vanwege hun decoratieve uiterlijkwering of andere oorzaak verdwijnt ditzamerhand wel weer, maar de restanten kunnenbijv. voor de hechting van pleisterlagen, dek-vloeren of schilderwerk toch wel bezwarenopleveren.Een geheel andere 'oppervlaktebehandeling isin BETONlEK 1/7 genoemd. Door het impreg-neren van de bovenlaag van het beton metbepaalde stoffen kan betonstuifvrij wordengemaakt..op een dergelijke manier kunnen ookzo nodig de waterdichtheid en de duurzaamheidvan beton worden verbeterd.In deze gevallen gaat het om het gedeeltelijken meestal ook slechts tijdelijk corrigeren vaneerder gemaakte fouten.Toevoegingen aan de specieToevoegingen aan de specie kunnen om eengroot aantal redenen worden gebruikt.NEN 3532 noemt als hoofdwerkingen:· verandering van de plasticiteit van de specie;· verandering van het luchtgehalte;· wijziging van het bindings- en verhardings-verloop;· uitzetting tijdens de verharding;· verbetering van de weerstanden tegenfysische, mechanische en chemischeinvloeden;5· tegengaan van biologische groei;het kleuren van mortel of beton.Verschillende hulpstoffen zijn onder meer danéén hoofd in te delen. Een luchtbelvormer ver-betert de verwerkbaarheid van de specie,vergroot het luchtgehalte en heeft meestal welenige invloed op het bindings- en verhardings-verloop. De belangrijkste reden voor detoepassing van een luchtbelvormer is echterdat hierdoor de vorstbestendigheid van beton(niet van specie!) toeneemt.Het terrein dat door deze groep hulpstoffenwordt bestreken is dermate groot, dat in dezeaflevering van BETONlEK moet worden vol-staan met 'het geven van enkele kanttekeningenbij de hierboven genoemde toepassingen.Verandering van de verwerkbaarheidVerwerkbaarheid van specie is een erginge-wikkelde zaak, die zeker niet wordt gedekt doorzetmaat. schudmaate.d. De verwerkbaarheidvan een specie wordt vooral bepaald door detotale hoeveelheid water in de specie, maarverder ook door de gradering van het toeslag-materiaal, de cementsoort, de tijd verlopen nahet toevoegen van het water, enz. In het begrip'verwerkbaarheid' is dan nog niet begrepen demin of meer sterke neiging tot waterafscheiding(bleeding) en ontmenging van de specie. Even-min is rekening gehouden met de invloed vande vorm van de bekisting en de dichtheid vande wapening. Het gedeelte uit dit complex vaneigenschappen dat uitsluitend betrekking heeftop de vloeibaarheid van de specie zelf kanworden samengevat onder het begrip consis-tentie.Er zijn diverse hulpstoffen die deze consistentiekunnen wijzigen. De leden van de belangrijkstegroep, de waterreducerende hulpstoffen ofplastificeerders, maken het mogelijk om bijgelijkblijvende water-cementfactor de verwerk-baarheid te verbeteren, of (en daar is :de naamvan afgeleid), bij gelijkblijvende verwerkbaar-heid de hoeveelheid water te verminderen endaardoor kwalitatief beter beton te maken.Een geheel andere functie heeft de toevoegingvan minerale poeders aan de specie. Dezebinden als het ware een deel van het water,waardoor de samenhang van de specie wordtvergroot. Hierdoor treedt minder ontmengingop, kan eerder worden ontkist en wordt boven-dien de dichtheid verbeterd van beton met eenlaag cementgehalte.ln verband met deverwerkbaarheid moeten wel grenzen wordengesteld aan de totale hoeveelheid fijn materiaal.6Meting van het luchtgehaltevan betonspeciem.b.V.van een luchtmeterBij de gedeelten van het Kleinpolderplein inRotterdam die ter plaatse gestort zijn, werd eenvertrager aan de betonspecie toegevoegd teneinde scheurvorming boven de steunpuntent.g.v. de doorbuiging van de bekisting tegente gaanTen slotte zijn er nog speciale hulpstoffen dieeen verdikkende invloed op de specie hebben,waardoor met name de waterafscheiding wordtverminderd.Verandering van het luchtgehalteBeton bevat, bij normale verdichting, nog onqe-veer lucht. Het is soms gewenst dat ditluchtpercentage wat hoger is, vooral in verbandmet de vorstbestendigheid van beton. Dit doelwordt bereikt door toevoeging van een lucht-belvormer. Deze bevordert de stabiliteit vankleine luchtbelletjes, waardoor deze niet ont-wijken bij het verdichten. Er moet rekening meeworden gehouden dat deze lucht enig sterkte-verlies veroorzaakt, 4 - 5% per procent lucht.Daar luchtbelvormers echter ook een plastifi-cerende werking hebben, kan dit sterkteverliesworden tegengegaan door de hoeveelheidwater te verminderen.Het is niet gewenst dat de specie meer danlucht bevat.Bij gebruik van een luchtbelvormer is regel-matig meten van het luchtgehalte van de specienoodzakelijk.Andere hulpstoffen geven een gasontwikkelingdoor bepaalde chemische reacties. De hoeveel-heid gas kan gering zijn, waardoor enige uit-zetting van de specie wordt bewerkstelligd, ofveel groter, waardoor gasbeton ontstaat. Eendergelijke werking hebben schuimvormendehulpstoffen. Net als luchtbelvormers bemoei-lijken ze het ontwijken van lucht uit de specie.De lucht wordt nu langs mechanische wegingebracht, waardoor schuimbeton ontstaat.Verandering van het bindings- enverhardingsverloopBij deze hulpstoffen is de werking sterk afhan-kelijk Vande toegevoegde hoeveelheid. Vooralbij overdosering kan een andere of zelfs eente'gengestelde werking worden bereikt. Boven-dien is de werking over hetalgemeen vrij sterkafhankelijk van andere factoren, zoals bijv. degebruikte cementsoort. Bij deze hulpstoffen ishet daarom gewenst door een vooronderzoekvast te stellen wat de meest gunstige doseringis. Tijdens de toepassing is het noodzakelijkregelmatig te controleren of nog steeds degewenste werking wordt uitgeoefend en of ergeen ongewenste bijverschijnselen optreden,De binding van de specie kan zowel versneldals vertraagd worden. De beginverharding ver-loopt in het algemeen dan ook iets sneller, resp.langzamer. De eindsterkte wordt vrijwel nietbeïnvloed. Bij extreme versnelling moet wel meteen wat lagere eindsterkte rekening wordengehouden.De bekendste bindingsversneller is calcium-chloride. Deze stof moet altijd in opgelostetoestand worden toegevoegd. Om corrosie-gevaar voor de wapening te voorkomen, moetniet meer dan 2% calciumchloride, berekendop het cementgewicht, worden toegevoegd.Men neemt aan dat, voor gewapend beton,kleinere hoeveelheden onschadelijk zijn.Calciumchloride geeft naast een versnelling van7de binding ook een snellere beginverharding,zonder dat de eindsterkte wordt beïnvloed. Welmoet bij hogere dosering rekening wordengehouden met een belangrijk grotere krimp.De meeste in de handel verkrijgbare versnellersbevatten calciumchloride. Wanneer dit niet toe-laatbaar is, bijv. bij voorgespannen beton, kanechter ook een keus worden gemaakt uitchloride-vrije versnellers.Versnellers zijn van nut, wanneer snelle ont-kisting gewenst is of wanneer bij koud weerwordt gestort. Ten gevolge van de versneldeverharding komt ook de hydratatiewarmtesneller vrij, waardoor nog een extra versnellendeffect optreedt.Omgekeerd worden vertragers wel gebruikt,wanneer een te snelle warmte-ontwikkelingmoet worden vermeden, bijv. :in verband met teverwachten ontoelaatbare spanningen in hetbeton.Vertragers worden voorts gebruikt, wanneer denormale bindtijd te kort is om de tijd tussen tweeopeenvolqende storten te overbruggen. Doorhet toepassen van een vertrager kan men danstortnaden vermijden.Bij gebruik van een vertrager moet er rekeningmee worden gehouden, dat de bekistingsdrukbij verticale storten hoger kan worden.Verhoging van de weerstand tegen allerleiinvloedenHet gebruik van luchtbelvormers om de weer-stand tegen vorst op te voeren, is reeds ge-noemd. Bij bevriezing zet water uit, ook hetwater in de poriën van het beton. De tallozeluchtbelletjes werken als een buffer, waardoorte -grote inwendige spanningen in het betonworden voorkomen.Een andere toepassing van luchtbelvormersberust op het feit dat de belletjes, juist zoalsfijne vaste stoffen zouden doen, de poriën blok-keren. Hierdoor wordt de waterdoorlaatbaar-heid verminderd.Het afsluiten van de poriën kan ook wordenbereikt door allerlei chemische stoffen diereageren met de kalk uit het cement en onop-losbare verbindingen in de poriën laten ont-staan. Sommige van deze verbindingen zijnBij massastorten wordt vaak een vertrager toe-gepast om een te snelle warmte-ontwikkeUngtegen te gaanFOTO'SVan Neerbosch Betonchemie N.V., Lekkerkerk;blz. 2, 3, 7, 8B. Krupp, Freiburg; blz. 4Brecht-Einzig LTD., Londen; blz. 5B. J. de Ruiter, Amsterdam; blz. 6bovendien nog waterafstotend. Het afsluiten vanporiën maakt het beton behalve minder water-doorlatend ook minder toegankelijk voor vanbuiten komende agressieve stoffen. De weer-stand tegen chemische invloeden wordt dusmede verhoogd.In dit verband is het overigens goed er nogeens bij stil te staan, dat goed samengesteldbeton deze waterdichtheid en weerstand tegenvan buiten komende invloeden al van natureheeft.Aanbevolen literatuur:CUR-rapport Nr. 31; Toevoegingen aan beton-specie; Betonvereniging,'s-Gravenhage 1965.NEN-blad 3532; Hulpstoffen voor mortel enbeton; Indeling, benamingen en definities.. . . Soms wordt dan ook weluit een verkeerd vaatjegetapt ...8