BandUitgavev a k b l a d o v e r t e c h n o l o g i e e n u i t v o e r i n g v a n b e t o nMeten ishot!Wat temperatuur-metingen aan betonons kunnen vertellenseptember201117152 september 2011 15 I 17Meten is hot!De chemische reactie van cement met waterzorgt ervoor dat verhardend beton warm wordt.Het temperatuurverloop dat ontstaat, is onderandere van invloed op de sterkteontwikkeling(en daarmee op de voortgang van het bouw- enproductieproces) en op het ontstaan van scheu-ren. Door de combinatie van het sturen van hettemperatuurverloop en het meten van het daad-werkelijk optredende temperatuurverloop, kun-nen we het bouw- en productieproces optimali-seren of scheurvorming voorkomen. In dezeBetoniek laten we dit zien aan de hand van prak-tijkvoorbeelden.Warmteproductie en -verliesOm genoeg achtergrondinformatie te hebben voor de praktijkvoorbeelden die we verderop in deze Betoniek bespreken, gaan weeerst terug naar de basis van het temperatuurverloop van verhardend beton.StrijdHet temperatuurverloop is het resultaat vantwee `strijdende' mechanismen die plaatsvinden tijdens de eerste uren tot weken na hetstorten van de specie. Enerzijds is er de warmteproductie door de cementhydratatie enanderzijds het warmteverlies van het betonaan de omgeving. Zowel de warmteproductieals het warmteverlies is van allerlei factorenafhankelijk en is bovendien niet constant in detijd. Op elk moment in de periode na hetstorten is het de vraag welke van de twee deoverhand heeft. Als de warmteproductie (detoename van de hoeveelheid warmte) groteris dan het warmteverlies (de afname van dehoeveelheid warmte), is het resultaat eentoename van de hoeveelheid warmte. Dezezorgt voor een stijgende betontemperatuur.Op een ander tijdstip kan het andersom uitpakken waardoor het resultaat een afname isen de betontemperatuur daalt (fig. 2).We gaan nu kort in op de belangrijkste van deinvloedsfactoren op de warmteproductie enhet warmteverlies. Voor meer informatie hierover verwijzen we naar eerdere uitgaven vanBetoniek (zie literatuurlijst op p. 16).GrafiekenVoor alle grafieken in deze Betoniek geldt dat ze illustratief zijnen dienen om de inhoud duidelijk te maken. Belangrijk is hetverloop van de temperaturen en niet de exacte waarden.3september 2011 15 I 17Invloedsfactoren warmteproductieWanneer cement in aanraking komt metwater, vinden chemische reacties plaats. Hierbij ontstaan de hydratatieproducten die voorde sterkte van het beton zorgen. Deze chemische reacties zijn exotherme reacties: er komtwarmte vrij die we `hydratatiewarmte' noemen. Na de eerste uren van rust komt de hydratatiewarmte in eerste instantie met relatiefgrote snelheid vrij, vervolgens wordt dezesnelheid steeds kleiner. De snelheid waarmeede warmte in de loop van de tijd vrijkomt ?nde totale hoeveelheid geproduceerde hydratatiewarmte, zijn afhankelijk van het cementtype. Daarnaast is de hoeveelheid cementhierop van invloed omdat de warmteproductie per kilogram cement plaatsvindt. Vervolgens is de snelheid van de chemische reacties? en daarmee van de geproduceerde warmte? afhankelijk van de temperatuur waarin ze1Met het meten ensturen van het tem-peratuurverloop kanhet bouwprocesworden geoptimali-seerd (foto: PERI)hoeveelheidwarmtetoenameafnamebetontemperatuurstijgthoeveelheidwarmtetoenameafnamebetontemperatuurdaaltwarmteproductie + warmteverlies = resultaat warmteproductie + warmteverlies = resultaat2Het resultaat vanwarmteproductie enwarmteverlies4 september 2011 15 I 17plaatsvinden. Bij een hogere specie of betontemperatuur verlopen de reacties sneller enkomt de hydratatiewarmte sneller vrij. Dewatercementfactor is slechts van beperkteinvloed op de warmteproductie waardoor weer hier niet verder op in gaan.Invloedsfactoren warmteverliesWanneer een betonnen constructie(onderdeel)warmer is dan zijn omgeving, verliest het viahet oppervlak warmte aan die omgeving. Desnelheid waarmee de warmte verdwijnt, hangtaf van het temperatuurverschil tussen hetbeton en de omgeving, de luchtsnelheid aanhet oppervlak (de `verversing' van de koudereomgevingslucht), de isolatiewaarde van deovergang tussen het beton en de omgeving ende grootte van het oppervlak van het constructieonderdeel.Figuur 3 geeft de `strijd' weer tussen dewarmteproductie en het warmteverlies,samen met de invloedsfactoren.Het is ook mogelijk dat het beton kouder isdan de omgeving waardoor de omgevingwarmte `verliest' aan het beton. De factorenin figuur 3 blijven dan van invloed op hetwarmteverlies, maar nu van de omgevingnaar het beton. Door dit te zien als `negatiefwarmteverlies' van het beton naar de omgeving (een toename van de hoeveelheidwarmte) blijft het resultaat van warmteproductie en ?verlies bepalend voor een stijgende of dalende betontemperatuur.Niet constant in de tijdZowel de warmteproductie als het warmteverlies is niet constant in de tijd. Op elk moment na het storten bepalen de strijdendepartijen wie de overhand heeft en of de betontemperatuur daalt of stijgt. Maar de temperatuur die ontstaat, is vervolgens opnieuwvan invloed op zowel de warmteproductie alshet warmteverlies! Al met al is het een complex geheel van factoren, dat resulteert in hettemperatuurverloop van het verhardendebeton. Uiteindelijk koelt het beton altijd af totde omgevingstemperatuur omdat de warmteproductie steeds kleiner wordt.Temperatuurverloop inverschillende kubussenOm het bovenstaande tastbaarder te maken,gaan we kijken naar het temperatuurverlooptijdens de eerste week in een aantal betonnenkubussen, waarvoor bovengenoemde invloedsfactoren verschillend zijn.Invloedsfactoren warmteproductieIn eerste instantie kijken we alleen naar defactoren die van invloed zijn op de warmteproductie. Daarom beginnen we met de grafiekuit figuur 4. Hierin worden vier kubussen metelkaar vergeleken, die onder adiabatische omstandigheden verharden. Dat wil zeggen dathet beton geen warmte verliest aan de omgeving en dat alle geproduceerde warmte kanworden `gebruikt' voor de stijging van de betontemperatuur. Hierbij moet worden opgemerkt dat de oplopende temperatuur zelf weervan invloed is op de warmteproductie. Bij dezekubussen is nog geen sprake van de genoemdestrijd en wordt alleen de invloed van de factoren op de warmteproductie duidelijk.hoeveelheidwarmtewarmteproductie + warmteverlies = resultaattoenameafnamebetontemperatuurstijgt of daaltinvloedsfactoren:? cementtype? cementhoeveelheidspecie-/? betontemperatuurinvloedsfactoren:? omgevings-temperaturen? specie-/betontemperatuur? luchtsnelheid? isolatiewaarde overgang? grootte oppervlakte3De `strijd' tussen dewarmteproductie enhet warmteverlies,samen met deinvloedsfactoren5september 2011 15 I 17Referentiekubus 1 is weergegeven met derode lijn; het beton bevat 300 kg/m? portlandcement (CEM I 52,5 R) en de specietemperatuur bedraagt 20 ?C.Bij kubus 2 (blauw) is het portlandcementvervangen door hoogovencement (CEM III/B42,5 N). Bij dit cementtype komt de hydratatiewarmte meer gespreid over de tijd vrij en isde totale warmteproductie bovendien kleinerdan bij het CEM I 52,5 R van kubus 1.Kubus 3 (groen) bevat hetzelfde portlandcement als kubus 1, maar de cementhoeveelheid is verhoogd naar 360 kg/m?. Vergelekenmet kubus 1 komt zowel per moment als intotaal meer hydratatiewarmte vrij.De betonsamenstelling van kubus 4 (geel) isgelijk aan kubus 1 maar de specietemperatuuris verlaagd naar 10 ?C. In vergelijking metkubus 1 komt de hydratatiewarmte langzamer vrij. De uiteindelijke, totale warmteproductie is bij benadering gelijk.tijd in dagentemperatuurin?Ctotale temperatuurtoenamebeton4Temperatuur-verloop kubus1 t/m 4kubus grootteoppervlak(lengtezijden)cementtype cement-hoeveelheidspecie-tempera-tuuromgevings-tempera-tuurmm - kg/m? ?C ?C1 150 CEM I 300 20 adiabatisch2 150 CEM III/B 300 20 adiabatisch3 150 CEM I 360 20 adiabatisch4 150 CEM I 300 10 adiabatischOpmerkingen: De veranderingen t.o.v. een vorige kubus zijn cursief aangegeven De watercementfactor is voor alle kubussen gelijk6 september 2011 15 I 17Invloedsfactoren warmteverliesBij de vijf volgende kubussen (fig. 5) is sprakevan een strijd tussen warmteproductie enwarmteverlies. Bij deze kubussen zijn het cementtype, de cementhoeveelheid en de specietemperatuur gelijk gehouden aan referentiekubus 1 en wordt de invloed van defactoren op het warmteverlies duidelijk.Kubus 5 (rood) heeft een mal met een lageisolatiewaarde (staal) en een omgevingstemperatuur van 20 ?C. Nadat de betontemperatuur in eerste instantie die van kubus 1 volgt,zorgen het ontstane temperatuurverschil metde omgeving en de lage isolatiewaarde er alsnel voor dat het warmteverlies groter is dande warmteproductie en dat de temperatuurweer daalt.Bij kubus 6 (blauw) is de omgevingstemperatuur verlaagd naar 5 ?C. Tijdens de eerste urenvan rust is amper sprake van warmteproductietijd in dagentemperatuurin?C5Temperatuur-verloop kubus5 t/m 9kubus grootteoppervlak(lengtezijden)cement-typecement-hoeveel-heidspecie-tempera-tuuromge-vings-tempera-tuurisolatie-waardeovergang(materiaalmal)tijdstipontkistenmm - kg/m? ?C ?C - dagen5 150 CEM I 300 20 20 staal > 76 150 CEM I 300 20 5 staal > 77 150 CEM I 300 20 20 polystyreen > 78 150 CEM I 300 20 20 polystyreen 19 750 CEM I 300 20 20 staal > 7Opmerkingen: De zwarte stippellijn geeft het temperatuurverloop in kubus 1 De paarse stippellijn geeft het temperatuurverloop in de schil van kubus 9 De veranderingen t.o.v. een vorige kubus zijn cursief aangegeven De watercementfactor is voor alle kubussen gelijk7september 2011 15 I 17en alleen van warmteverlies. Dit vanwege hettemperatuurverschil met de omgeving en delage isolatiewaarde van de mal. Hierdoordaalt de temperatuur. Daarna zorgen de (tragere) chemische reacties voor warmteproductie en enige stijging van de betontemperatuur, maar al snel neemt het warmteverliesweer de overhand.Kubus 7 (groen) heeft dezelfde omgevingstemperatuur als kubus 5, maar een mal meteen hogere isolatiewaarde (polystyreen). Vergeleken met kubus 5 duurt het daardoor langer voordat het warmteverlies groter is dande productie en stijgt de betontemperatuurlanger voordat deze weer daalt.Kubus 8 (geel) is gelijk aan kubus 7, maar depolystyreen mal wordt na 1 dag verwijderd,waardoor de hoge isolatiewaarde op dat moment verdwijnt. Het warmteverlies en de temperatuurdaling worden dan plotseling groter.Kubus 9 (paars) is gelijk aan kubus 5 maar delengte van de zijden is vijf keer zo groot. Hierdoor is het oppervlak voor warmteverlies aande omgeving 25 keer zo groot maar de inhoud en daarmee de warmteproductie is 125keer groter! Vergeleken met kubus 5 duurt hetdaarom langer voordat het warmteverlies het`wint' van de productie.Tot nu toe hebben we gekeken naar de temperatuur in de kern van de kubussen. Bij dekleinere kubussen, kubus 5 t/m 8, is er weinigverschil tussen het temperatuurverloop in dekern en in de schil. Bij de grotere kubus,kubus 9, is er wel degelijk verschil. In de helekubus vindt warmteproductie plaats maar deinvloed van het warmteverlies aan de omgeving is groter voor het beton in de schil. Jezou de kubus kunnen zien als de optelsomvan een groot aantal kleinere kubusjes dieallemaal warmte produceren maar ook verliezen aan hun omgeving (fig. 6). De strijdzoals eerder weergegeven in figuur 3 geldtdan voor elk afzonderlijk kubusje. Voor hetwarmteverlies hebben de kubusjes in de schilte maken met de werkelijke omgevingstemperatuur. Maar voor de kubusjes in de kerngeldt de temperatuur van de omringendekubusjes als `omgevingstemperatuur'. Hetresultaat is dat de betontemperatuur in deschil eerder daalt dan in de kern. In figuur 5is van de grotere kubus 9 zowel het temperatuurverloop in de kern als in de schil gegeven.Sturende maatregelenWe hebben gezien dat het temperatuurverloop van verhardend beton afhankelijk is vandiverse factoren vanwege hun invloed op dewarmteproductie en het warmteverlies. Verderop zullen we zien dat het temperatuurverloop op zijn beurt weer van invloed is op desterkteontwikkeling en op het ontstaan vanscheuren. Daarom willen we het temperatuurverloop kunnen sturen. Dit kunnen wedoen door in de praktijk maatregelen tenemen die betrekking hebben op de genoemde invloedsfactoren.6Je kunt kubus 9 zien als de optelsom van een grootaantal kleinere kubusjes die allemaal warmteproduceren maar ook verliezen aan hun omgeving8 september 2011 15 I 17Hoge temperatuur voorkomenWanneer we willen voorkomen dat de temperatuur hoog oploopt, moeten we ervoor zorgendat het warmteverlies snel groter is dan dewarmteproductie. Hieronder volgen maatregelen die we daartoe in de praktijk kunnen nemen.Het verlagen en vertragen van de warmteproductie door:? Het vervangen van het cementtype en/ofhet verlagen van de cementhoeveelheid inde betonsamenstelling.? De verlaging van de specietemperatuur doorhet koelen van ??n of meer grondstoffen.Het verhogen van het warmteverlies door:? Het gebruik van een bekisting met een lagereisolatiewaarde (hout vervangen door staal).? Het koelen van beton door buizen aan tebrengen in de constructie waardoor we inde eerste uren en dagen na het storten koudwater laten stromen (foto 7). Hierdoor verliest het warmere beton warmte aan hetwater, vergelijkbaar met het warmteverliesaan de omgeving. Het verschil is dat deomgevingslucht (met een bepaalde luchtsnelheid) vervangen is door stromend wateren dat het warmteverlies via `intern' oppervlak in de constructie plaatsvindt.? De verlaging van de omgevingstemperatuurdoor het plannen van de stort in een koudereperiode.? Het vergroten van het oppervlak van de constructie ten opzichte van de inhoud door hetontwerpen van slankere constructies.Temperatuur snel en hoog latenoplopenWanneer we de temperatuur juist snel enhoog willen laten oplopen, kunnen we bovenstaande maatregelen `omkeren'. Daarnaastkunnen we de volgende extra maatregelennemen, die betrekking hebben op het verlagen van het warmteverlies:? Het aanbrengen van isolatiemateriaal(hoge isolatiewaarde) en/of zeilen (luchtsnelheid verlagen) op het oppervlak.? De verhoging van de omgevingstemperatuur door het plaatsen van kachels (foto 8)of het laten verharden in verwarmde ruimtes (prefabindustrie).VoorbeeldAls voorbeeld toont figuur 9 het temperatuurverloop in een wand die buiten wordtgestort (groene lijn). Het beton bevat 320 kg/m? CEM I 52,5 R en heeft een specietemperatuur van 15 ?C. De bekisting is van hout, degemiddelde omgevingstemperatuur bedraagt 10 ?C en de wand is niet beschermdtegen de wind.De rode lijn geeft het temperatuurverloop bijhet nemen van de volgende maatregelen metals doel de temperatuur sneller en hoger telaten oplopen:? Verhoging specietemperatuur naar 18 ?C.? Verhoging gemiddelde omgevingstemperatuur naar 25 ?C door het plaatsen vankachels en het aanbrengen van zeilen diebovendien de luchtsnelheid aan het oppervlak verlagen.De blauwe lijn toont het temperatuurverloopbij het nemen van de volgende maatregelenom te voorkomen dat de temperatuur hoogoploopt:? Vervanging van de helft van het cementdoor CEM III/B 42,5 N.? Gebruik van een stalen bekisting.7Je kunt het betonkoelen door buizenaan te brengen inde constructie waar-door we in de eersteuren en dagen nahet storten koudwater laten stro-men. Hierdoor ver-liest het warmerebeton warmte aanhet water9september 2011 15 I 17Optimaliseren bouw- enproductieprocesWe hebben geleerd hoe we door het nemenvan maatregelen het temperatuurverloopkunnen sturen. Nu gaan we bekijken hoe hettemperatuurverloop van invloed is op desterkteontwikkeling. We zullen vooral zienhoe we door de combinatie van het sturenmet de juiste maatregelen en het meten vanhet optredende temperatuurverloop, hetbouw en productieproces kunnen optimaliseren.Belang van sterkteontwikkeling voorhet procesEr zijn veel situaties waarin het voor de voortgang van het bouw en productieproces belangrijk is dat we weten dat een bepaaldebetonsterkte op een bepaald moment bereiktis. Hieronder volgen enkele praktijkvoorbeelden:? Bij tunnelgietbouw moet het beton in hetdek een bepaalde sterkte hebben voordatde ondersteunende tunnelkist kan wordenverwijderd. Men wil deze echter vaak deochtend na het storten verwijderen zodatde tunnelkist direct opnieuw kan wordengebruikt.? Bij de prefabricage van voorgespannenelementen kan de voorspanning pas worden aangebracht als het beton een bepaalde sterkte heeft. Andere prefabelementen kunnen pas worden ontkist engetransporteerd bij een bepaalde sterkte.Om de productielocatie in een dagcycluste kunnen gebruiken, wil men de elementen echter vaak de ochtend na het stortenvoorspannen respectievelijk ontkisten entransporteren.? De stempels bij onderstempelde vloerenkunnen pas bij een bepaalde betonsterkteworden verwijderd. In de praktijk laat mende stempels `voor de zekerheid' wekenlangstaan, waardoor deze niet elders kunnenworden gebruikt en het bouwproces indeze ruimte bovendien wordt verhinderd.Ze kunnen echter meestal veel eerder worden verwijderd als de sterkteontwikkelingbekend is.8Door het plaatsen van kachels wordt de omgevingstem-peratuur verhoogd. Dit wordt ook wel warme gietbouwgenoemdtijd in dagentemperatuurin?C50403020100 1 2 3 4 5 6 7`referentie' wandwand met maatregelen om temperatuursneller en hoger te laten oplopenwand met maatregelen om te voorkomendat temp. hoog oploopt9Het temperatuurverloop in een wand die buitenwordt gestort10 september 2011 15 I 17? De nabehandeling moet worden doorgezettot het beton in de schil een bepaaldesterkte heeft bereikt. Voor de voortgangvan het bouwproces is het daarom belangrijk te weten wanneer bijvoorbeeld de bekisting of de zeilen kunnen worden verwijderd.Uit deze voorbeelden blijkt dat het sturen vande sterkteontwikkeling en de kennis van dedaadwerkelijk optredende sterkteontwikkeling van belang zijn voor de optimalisatie vanhet proces.Verband temperatuurverloop ensterkteontwikkelingHet is bekend dat er een verband bestaat tussen het temperatuurverloop en de sterkteontwikkeling van verhardend beton. De betontemperatuur is van invloed op de snelheid vande chemische reacties waarbij de hydratatieproducten ontstaan die voor de sterkte vanhet beton zorgen.Een methode om aan de hand van het temperatuurverloop de sterkteontwikkeling in tekunnen schatten, is de methode van de gewogen rijpheid. Voor een gedetailleerde uitleg hiervan verwijzen we je naar eerdere uitgaven van Betoniek (zie literatuurlijst op p.16). Hier is het belangrijk te weten dat aan dehand van (onder andere) het temperatuurverloop vanaf het moment van storten op elkmoment de `gewogen rijpheid' van verhardend beton te bepalen is. Daarnaast is er eenverband tussen de gewogen rijpheid en desterkteontwikkeling van elke betonsamenstelling. Door het optredende temperatuurverloop te meten, kunnen we dus de sterkteontwikkeling op elk moment inschatten.Sturen en meten om te optimaliserenMet het sturen van het temperatuurverloop,sturen we de sterkteontwikkeling en kunnenwe de minimaal noodzakelijke bouw en productietijd (die nodig is om een bepaalde sterktete bereiken) be?nvloeden. Door de temperatuursnel en hoog te laten oplopen, wordt deze tijdverkort. We hebben gezien welke maatregelenwe kunnen nemen om dit te bereiken.Bij het nemen van maatregelen moet wordenopgemerkt dat het aanpassen van de betonsamenstelling in dit geval niet alleen van invloedis op het temperatuurverloop, maar ook op hetverband tussen het temperatuurverloop en desterkteontwikkeling. Daarnaast moet bij hetnemen van maatregelen goed worden gekekennaar eventuele nadelige gevolgen. Zo kan bijvoorbeeld het verhogen van de temperatuurzorgen voor een lagere eindsterkte van hetbeton. Of voor scheuren in tunnelwanden vanwege verhinderde vervorming, zoals we verderop zien.Naast het be?nvloeden van de minimaalnoodzakelijke bouw en productietijd, is hetheel belangrijk te weten wanneer de beno10Door het meten van het temperatuurverloop kan wordenbepaald wanneer een constructie kan worden ontkist11september 2011 15 I 17digde sterkte daadwerkelijk is bereikt, zodatde werkelijke bouw en productietijd niet langer zijn dan minimaal noodzakelijk. Door hetmeten van het optredende temperatuurverloop en het gebruik van de methode van degewogen rijpheid, hebben we de kennis vande sterkteontwikkeling in handen!Het is jammer om (dure) maatregelen tenemen wanneer deze niet nodig zijn. Wemoeten bijvoorbeeld voorkomen dat in dewarme tunnelgietbouw dusdanig lang ofwarm wordt gestookt dat de benodigdesterkte al een paar uur voor de aanvang vanhet werk de volgende ochtend is bereikt. Metname bij processen die regelmatig wordenherhaald, kunnen we veel leren van reedsuitgevoerde temperatuurmetingen. We kunnen hiermee steeds verder optimaliserendoor met zo min mogelijk maatregelen debenodigde sterkte op het juiste moment tebereiken.Scheurvorming voorkomenHet temperatuurverloop kan ook van invloedzijn op het ontstaan van scheuren. Alle materialen, en dus ook beton, zetten uit bij een temperatuurstijging en krimpen bij een temperatuurdaling. Wanneer deze uitzetting of krimpwordt verhinderd, ontstaan druk respectievelijk trekspanningen. Omdat de maximaal opneembare trekspanning (treksterkte) van betonrelatief laag is, bestaat het risico dat de optredende trekspanningen te groot zijn en scheuren ontstaan. We behandelen nu twee praktijkvoorbeelden waarbij we scheurvormingkunnen voorkomen door de combinatie vansturen en meten. Eerst een voorbeeld met eenwand die op een vloer wordt gestort, vervolgens een voorbeeld van massabeton.Wand-op-vloerWe bekijken eerst een voorbeeld van eenwand op een vloer.Invloed temperatuurverloop op scheurvormingWanneer een lange wand op een al verhardevloer wordt gestort, stijgt de temperatuur inde wand eerst om vervolgens geleidelijk tedalen tot de omgevingstemperatuur. De temperatuur van de vloer blijft redelijk constantmet de omgevingstemperatuur. De wand willanger en vervolgens korter worden maarwordt daarbij verhinderd door de vloer. Ditgeeft druk respectievelijk trekspanningen inde wand. Met name de trekspanningen kunnen aanzienlijk zijn omdat de sterkte en stijfheid van het beton al behoorlijk ontwikkeldzijn ten tijde van de temperatuurdaling. Hetrisico op scheurvorming is natuurlijk groter bijeen grote temperatuurdaling.Door te voorkomen dat de temperatuur hoogoploopt, blijft een grote temperatuurdaling uiten is het risico op scheurvorming kleiner. Wehebben gezien welke maatregelen we kunnennemen om hoge temperaturen te voorkomen.11Bij een wand die opeen reeds verhardevloer wordt gestort,bestaat er risico opscheurvorming12 september 2011 15 I 17Risico op scheurvorming voorspellenHet risico op scheurvorming is voorafgaandaan de uitvoering te voorspellen met computerprogramma's. Hierin wordt een constructiegemodelleerd met alle benodigde gegevens,zoals de invloedsfactoren uit figuur 3. Als output geeft het programma het verwachte temperatuurverloop in de hele constructie. Daarnaast voorspelt het programma de sterkte enstijfheidsontwikkeling van het verhardendbeton. Met al deze informatie kan het programma voorspellen of, waar en wanneer eentemperatuurdaling zorgt voor trekspanningen die de treksterkte overschrijden en duskunnen leiden tot scheuren.Bij dit praktijkvoorbeeld kunnen we de wanden de vloer modelleren samen met mogelijkemaatregelen die voorkomen dat de temperatuur hoog oploopt. Ook het koelen van betonis mee te nemen in het model. Het programma voorspelt bij welke maatregelen detemperatuurdaling dusdanig klein is dat hetrisico op scheurvorming acceptabel is. Dankzij het programma weten we welke maatregelen we moeten nemen en welke temperatuurdaling is toegestaan. Overigens is het ookhier jammer om (dure) maatregelen te nemenwanneer deze niet nodig zijn.Meten om te controlerenNatuurlijk willen we weten of de in de praktijkoptredende temperatuurdaling niet groter isdan de toegestane temperatuurdaling. Er isnamelijk geen verzekering dat het voorspeldetemperatuurverloop overeenkomt met dewerkelijkheid. Daarom is het heel belangrijkom het optredende temperatuurverloop vanzowel de wand als de vloer te meten. Hetmaximale verschil tussen deze twee temperaturen (Tmax) komt overeen met de uiteindelijke temperatuurdaling in de wand en magde toegestane temperatuurdaling (Tcriterium)niet overschrijden (fig. 12). Als tijdens de meting blijkt dat Tmax groter is of dreigt te worden dan Tcriterium, moet snel worden gehandeld. Er kunnen dan nog maatregelen wordengenomen om het risico op scheurvorming inde hand te houden.Meten bij koelenHet koelen van de wand geeft een extra redenom temperatuurmetingen te doen. Als dekoeling goed functioneert maar te vroegwordt stopgezet, kan de optredende temperatuurdaling namelijk alsnog groter wordendan de toegestane daling. Het juiste momentom de koeling stop te zetten, kan wordenbepaald aan de hand van het gemeten temperatuurverloop. We lichten dit toe met figuur 13, die het temperatuurverloop van eengekoelde wand en van de vloer (groene lijn)geeft. Wanneer de koeling wordt stopgezet,wordt het warmteverlies kleiner. Mogelijkneemt de warmteproductie hierdoor tijdelijkopnieuw de overhand en stijgt de temperatuur in de wand weer. Als Tmax hierdoor nietgroter wordt dan Tcriterium is er niets aan dehand (blauwe lijn). Wanneer de koeling tetijd in dagentemperatuur0 1 2 3 4 5 6 7vloerwandTmax< TcriteriumTcriteriumTmax12Het maximale verschil tussen de temperatuur van dewand en de vloer (Tmax) mag de toegestanetemperatuurdaling (Tcriterium) niet overschrijden13september 2011 15 I 17vroeg wordt stopgezet, bestaat de kans datTmax wel groter wordt dan Tcriterium (rodelijn). In de praktijk worden vuistregels aangehouden: De koeling kan worden stopgezetwanneer het gemeten temperatuurverlooplaat zien dat de temperatuur in de gekoeldewand een bepaald aantal graden onder hetmaximum is gedaald.Daarnaast moeten we voorkomen dat de koeling zo laat wordt stopgezet dat de wandtemperatuur onder de vloertemperatuur daalt, waardoor de optredende temperatuurdaling groterwordt dan de toegestane waarde. Ook hiervoorzijn de temperatuurmetingen belangrijk.MassabetonIn het tweede voorbeeld bekijken we massabeton.Invloed temperatuurverloop op scheurvormingVoor dit voorbeeld is kubus 9 die we hebbenbehandeld bij `Temperatuurverloop in verschillende kubussen' belangrijk: Hoe groter enmassiever de constructie, hoe kleiner het (relatieve) oppervlak voor warmteverlies, hoehoger de temperatuur in de kern oploopt enhoe langzamer deze daalt. Daarnaast kan hettemperatuurverloop in de kern en in de schilbehoorlijk verschillen.Bij betonconstructies met grote afmetingen,bijvoorbeeld een landhoofd met de afmetingen 3 x 3 x 10 m3, wordt vanwege de kostenvaak gekozen voor een houten bekisting, meteen relatief hoge isolatiewaarde. Hierdoor istijd in dagentemperatuur0 1 2 3 4 5 6 7vloergekoelde wandgekoelde wand: koeling te vroeg stop gezetTmax< TcriteriumTmax> Tcriteriumstopzetten koelingTmaxTmaxTcriterium13Het juiste moment om de koeling stop te zetten kanworden bepaald aan de hand van het gemetentemperatuurverloop14aVoorbeeld van massabeton: een pyloonmoot van de Muiderbrug14bDe pyloonmoot uit foto 14a nog in de kist14 september 2011 15 I 17het warmteverlies via het oppervlak relatiefklein en verschillen het temperatuurverloopin de schil en de kern relatief weinig: Beidetemperaturen lopen hoog op en dalen langzaam, zie de rode lijnen in figuur 15.Om verschillende redenen wil men de bekisting vaak zo snel mogelijk verwijderen: de kistis nodig voor een volgende stort, de kist isgehuurd of het constructieoppervlak moetbereikbaar zijn voor werkzaamheden.Op het moment dat de houten bekisting wordtverwijderd, wordt het warmteverlies via hetoppervlak plotseling groter. Als dit vroeg gebeurt, wanneer de temperaturen in schil en kernnog veel hoger zijn dan de omgevingstemperatuur, resulteert dit in een snelle temperatuurdaling van de (dunne) schil (dit noemen we een`temperatuurschok') en een minder snelle daling van de grote kern (blauwe lijnen). De schilwil daardoor plotseling krimpen maar wordtverhinderd door de kern. Deze verhinderdevervorming kan behoorlijke trekspanningen inhet oppervlak geven. Als de kist wordt verwijderd op een later tijdstip, waarop de betontemperaturen dichter bij de omgevingstemperatuurliggen, zijn de temperatuur schok en de trekspanningen lager (lichtblauwe lijnen). Het risicoop scheurvorming is daardoor groter wanneerde kist wordt verwijderd bij een groot temperatuurverschil tussen het beton en de omgeving(T). Er moet worden gezocht naar het optimale tijdstip waarop de bekisting met een acceptabel risico op scheurvorming kan wordenverwijderd. Dit praktijkvoorbeeld is dus eencombinatie van het voorkomen van scheurvorming en het optimaliseren van het bouwproces!Door te voorkomen dat de betontemperaturen hoog oplopen en langzaam dalen, wordthet temperatuurverschil waarbij het risico opscheurvorming acceptabel is, vroeger bereikt.We hebben gezien welke maatregelen wekunnen nemen om hoge temperaturen tevoorkomen.Ontkistingstijdstip voorspellenOok om het ontkistingstijdstip te voorspellen,kunnen we de constructie samen met mogelijke maatregelen modelleren in de genoemdecomputerprogramma's. Hierbij wordt het effect van het ontkisten op het temperatuurverloop en de trekspanningen natuurlijk meegenomen. Het programma voorspelt bij welktemperatuurverschil kan worden ontkist meteen acceptabel risico op scheurvorming(Tcriterium). Daarnaast voorspelt het computerprogramma het ontkistingstijdstip. Dit ishet moment waarop Tcriterium wordt bereikt,afhankelijk van de genomen maatregelen. Enook hier is het jammer om (dure) maatregelente nemen wanneer deze het ontkistingstijdstip onnodig vervroegen.Meten om te ontkistenOmdat het werkelijke temperatuurverloopkan verschillen van de voorspelling, is hettijd in dagentemperatuur0 2 4 6 8 10 12 14omgevingkern en schil; niet ontkistkern en schil; vroeg ontkistkern en schil; later ontkistTTontkistenkleinetemperatuurschokgrotetemperatuurschok15Invloed van het ontkistingstijdstip op hettemperatuurverloop bij massabeton15september 2011 15 I 17ontkistingstijdstip ook niet met zekerheid tevoorspellen. Daarom is het heel belangrijkom het optredende temperatuurverloop vande kern, de schil en de omgeving te meten.Aan de hand van het gemeten temperatuurverschil tussen het beton en de omgeving(T), is het moment te bepalen waaropTcriterium wordt bereikt en er kan wordenontkist (fig. 17). Hierbij wordt als betontemperatuur de temperatuur in de kern aangehouden.Daarnaast kan eerder in het proces, door degemeten temperatuurverlopen te vergelijkenmet de voorspellingen, het werkelijke ontkistingstijdstip worden ingeschat. Een bijkomend voordeel van de temperatuurmetingen!tijd in dagentemperatuur0 2 4 6 8 10 12 14omgevingkern en schilontkisten magTcriteriumT=TcriteriumT>Tcriterium17Aan de hand van het gemeten temperatuurverschiltussen het beton en de omgeving (T), is hetmoment te bepalen waarop Tcriterium wordt bereikten er kan worden ontkist16Temperatuur in het beton kan worden gemeten en op afstand worden gevolgd16 september 2011 15 I 1715/08 - Examen Betontechnoloog 2011Ieder jaar wordt omsteeks mei/juni het deelexamen betontechnoloog (BTE) afgenomen. Ditexamen is voor de kandidaten de laatste stap op weg naar het diploma `Betontechnoloog BV',zoals genoemd in Beoordelingsrichtlijn BRL 1801 `Betonmortel'. Dit jaar was het op 7 juni de beurtaan 46 kandidaten. In het volgende nummer van Betoniek wordt een deel van de vragen enantwoorden toegelicht. Zo kunt u uw kennis weer toetsen aan de opgaven en uitwerkingen.Tot slotIn deze Betoniek hebben we gezien waar hettemperatuurverloop van verhardend betonvan afhankelijk is en hoe we dit verloop kunnen sturen met praktische maatregelen. Ookhebben we gezien hoe het temperatuurverloop op zijn beurt van invloed is op de sterkteontwikkeling en op het ontstaan van scheuren. Maar het belangrijkste wat we geleerdhebben, is dat we door het sturen ?n hetmeten van het temperatuurverloop, hetbouw en productieproces kunnen optimaliseren of scheurvorming kunnen voorkomen!LiteratuurBetoniek 9/23: Warmte en verhardingBetoniek 10/18: Temperatuur en sterkteBetoniek 11/18: Koelen en knuffelenBetoniek 11/19: Rijpheid in ontwikkelingBetoniek 11/28: Van kubus tot constructieBetoniek 13/05: Een warm bevoel van binnenDeze uitgaven zijn te downloaden opwww.betoniek.nl.Betoniek is h?t vakblad over technologie enuitvoering van beton en verschijnt 10 keerper jaar. Betoniek wordt uitgegeven door?neas, uitgeverij van vakinformatie bv, inopdracht van het Cement&BetonCentrum.In de redactie zijn vertegenwoordigd:BAM Infra, BAS Research & Technology,BMC Certificatie, BTE Nederland, ENCI,Mebin en TNO. Voor de jaarlijkse afleveringover het Examen Betontechnoloog BV wordtsamengewerkt met de Betonvereniging.Uitgave ?neas, uitgeverij vanvakinformatie bvPostbus 101, 5280 AC, BoxtelT: 0411 65 00 85E: info@aeneas.nlWebsite www.betoniek.nlRedactie T: 0411 65 35 84E: betoniek@aeneas.nlVormgeving Inpladi bv, CuijkAbonnementen/adreswijzigingenUitgeverij ?neasPostbus 101, 5280 AC, BoxtelT: 0411 65 00 85E: info@aeneas.nlAbonnementen 2011Jaarabonnement, inclusief toegang onlinearchief: 76 (excl. 6% btw)Buiten Nederland geldt een toeslag voorextra porto. Abonnementen lopen per jaaren kunnen elk gewenst moment ingaan.Opzeggen moet altijd schriftelijk gebeuren, uiterlijk twee maanden voor vervaldatum. Kijk voor de mogelijkheden van meeleesabonnementen op www.betoniek.nl.? ?neas, uitgeverij van vakinformatie2011.Niets uit deze uitgave mag worden overgenomen zonder toestemming van de uitgever. De algemene publicatievoorwaarden van de uitgever worden verondersteldbekend te zijn en zijn op aanvraag beschikbaar. Hoewel de grootst mogelijke zorgwordt besteed aan de inhoud van het blad,zijn redactie en uitgever van Betoniek nietaansprakelijk voor de gevolgen, van welkeaard ook, van handelingen en/of beslissingen gebaseerd op de informatie in dezeuitgave.Niet altijd kunnen rechthebbenden van gebruikt beeldmateriaal worden achterhaald.Belanghebbenden kunnen contact opnemen met de uitgever.Betoniek onlineDeze Betoniek en alle 416 vorige edities zijn online te raadplegen opwww.betoniek.nl. Voor leden van Betoniek is dit archief gratis toegankelijk.Nog geen lid? Kijk op www.betoniek.nl voor een interessant aanbod.In onzevolgendeuitgave