POSTBUS 30115203 DA 's HERTOGEN BOSCHbetonOpen beton ondervindt hernieuwde belangstelling.Voorheen betrofde produktie van open betonvoornamelijk kleine betonwaren, zoals tegels en blokken.Nu gaat het om ter plaatse gestorte constructies in de weg-en waterbouw. In dit artikel worden de principes vansamenstelling en verwerking behandeld en wordenresultaten van recente proeven en toepassingenbesproken.Eenvan de meest gewaardeerdeeigenschappen van beton isdedichtheid. Voor constructies meteen waterkerende functie is betondan ook het aangewezen bouw-rnateriaal.Erzijnechter toepassingen waarbijdichtheid juist niet gewenst is,bijvoorbeeld voor constructies dieeen drainerende of absorberendefunctie hebben. is het gebiedwaar zogenaamd open beton, ookwel korrelbeton genoemd, kanworden toegepast.Open beton is niet nieuw. Erzijnbijvoorbeeld grote hoeveelhedenlichtgewicht bouwblokken vangemaakt, voor lichte scheidings-wanden in de woningbouw. Dezetoepassing isthans voor een grootdeel verdrongen door anderematerialen.Er zijnechter nieuwe ontwikke-lingente melden. Met name devraag naar drainerende wegdekkenen dijkbekledingen heeft recent debelangstellingvoor open betonweer doen toenemen.De Engelsebenaming, 'no finesconcrete' geeft aan hoe open betonin principe issamengesteld:dit beton wordt verkregen dooruitsluitend het grove toeslagmate-riaal met cementsteen aan elkaar tekitten. Het fijnetoeslagmateriaal,het zand, wordt achterwegegelaten. Indeze afleveringwordtnader ingegaanop de principes vande samenstelling. Verder wordenresultaten gepresenteerd van labo-ratoriumproeven en praktischetoepassingen.enstellingHet ontwerpen van een beton-samenstelling voor open betonapril 1992open beton voor toplagen op auto-wegen wordt doorgaans vervaar-digd met een korrelgroep 4-8 mmof8-11 mmoHet is sterk aan te bevelen inallegevallen een zo éénkorreligmogelijk materiaal te kiezen.VolumecementpastaVervolgens moet het volume van decementpasta. het pasta-aandeel,worden afgestemd op de korrel-groep. Alle korrels moeten immersworden omhuld met een cement-film die de korrels aan elkaar kitzonder de holle ruimte tussen dekorrels op te vullen.Uit dit staatje blijkt dat het specifiekoppervlak van grind 4-8 mm gemid-deld 4 x zo groot is als het specifiekoppervlak van grind 16-32mm. Deomhulling van dat oppervlak zou bijgrind 4-8 mm dus 4 x zoveel pastavragen als bijgrind 16-32 mmoIn depraktijk blijken de verschillen watminder extreem te zijn, maar meteen factor 3 dient toch wel teworden gerekend.Het totale korreloppervlak wordtuitgedrukt inhet specifiek opper-vlak. Dit geeft aan wat het opper-vlak is van een bepaald volumemateriaal.Een dichte kubus van I m3bijvoor-beeld, heeft een oppervlak van 6 m2·Het specifiek oppervlak is dan6m2/m3,of6m- l·Het specifiek oppervlak varieertsterk per korrelgroep.Ter indicatie:Zoals gezegd draait het bij hetsamenstellen van open beton inhoofdzaak om hetpercentage holleruimte. Als men vaneen groftoeslagmateriaal het zogenaamdestortgewicht (Pm)bepaalt en menweet of meet de volumieke massa(Ps) van dit toeslagmateriaal dan isde holle ruimte eenvoudig te bere-kenen:(I - Pm/Ps)/100%.dering en percentage holleruimteVan een gegeven toeslagmateriaal isde holle ruimte afhankelijk van:- de maximale korrelgrootte,- de gradering en- de korrelvorm.De invloed van de gradering wordthet bestgeïllustreerd door zand engrind als voorbeeld te nemen. Beidehebben een gelijke volumieke massa(Ps) maar in zand is de holle ruimtecirca 45% en ingrind circa 35%. Deholle ruimte is in het zand echterveel fijner verdeeld dan die in hetgrind.Voor het vervaardigen van openbeton met een beheersbaar percen-tage holle ruimte is het noodzakelijkom groftoeslagmateriaal met eengeringe spreiding in gradering toe tepassen. Het beste kan dit wordenbereikt door zo veel mogelijk eenéénkorrelige gradering te kiezen,bijvoorbeeld 4-8 mm, 8-16 rnrn,8-12 mm of 16-32 mmoVoor dekeuze zal men zich aan de zoge-naamde handelsmaten moetenconformeren.Verder zullen eisen worden gesteldaan het toelaatbare percentageonder- en bovenmaat in de grade-ring. Dit mag niet groter zijn dan5%,dat wil zeggen voor een grind4-8 mm moet de zeefrest op zeef8 mm 5%zijn en op zeef2000-5000800- 1200500- 600200- 300specifiekoppervlak,in rn"materiaalbetonzandgrind 4-8mmgrind 4-16 mmgrind 16-32 mmAfhankelijk van de methode vanverwerking of het toepassingsge-bied kunnen hier nog heel speci-fieke eisen aan worden gekoppeld.Zo wordt open beton voor oever-beschermingen vaak in het over-gangsgebied van droog naar nat ofzelfs ineen getijdezone met golf-oploop verwerkt. Inzo'n gevalworden hoge eisen gesteld aan destabiliteit van de specie; deze moetin hoge mate bestand zijn tegenuitspoelen. Bijde toepassing vanopen beton als toplaag op beton-wegen (in de wegenbouw 'zeeropen beton' genoemd) wordenstrenge eisen gesteld aan hetpercentage holle ruimte en aan devorst-dooizoutbestandheid.Bijhet mengselontwerp moet uiter-aard met deze specifieke eisenrekening worden gehouden.Korre/groepOm te beginnen wordt voor hettoeslagmateriaal een korrelgroepgeselecteerd die het best aansluit bijde functionele eisen aan deconstructie. Voor een dikke plaat-bekledingvan open beton als oever-bescherming is een grove korrel-groep, bijvoorbeeld 16-32 mmof 20-40 mm gebruikelijk. Zeerwijkt in een aantal opzichten sterkaf van de normale werkwijze voordicht beton. Om te beginnen zijn deeisen welke aan de eigenschappenvan open beton worden gesteld opgrond van de toepassing al totaalverschillend.Open beton isvrijwel altijd onge-wapend.ln de meeste gevallenblijken de primaire eisen dan ookniet te liggen bijeen bepaaldesterkte- of duurzaamheidsklasse.De belangrijkste eisen wordengesteld aan de waterdoorlatend-heidof het percentage holle ruimtein het mengsel.=Relatie tussendruksterkte en percentage holle ruimte, voor openbetonmet korrelgroep4-8mmTabel IIndicatie vancementgeha/te, watergehalte endruksterkte vanopenbeton, voor verschillendekorre/groepengrind4-8mm grind 4-16 mm grind 16-32 mmcementgehalte (kg/m3) 200-400 150-300 75-150watergehalte (11m3) 75-150 75-125 50-100druksterkte (N/mm2) 15- 30 10- 20 5- 15Uit deze gegevens zijneen aantalkenmerken voor open beton afteleiden:- de waterbehoefte en dus ook dewater-cementfactor liggenlagerdan bijnormaal beton;deze specifieke toepassing zijnvanbelang het percentage holle ruimte,de buigtreksterkte en de vorst-dooizoutbestandheid. Enkeleresultaten van het onderzoekzijnvermeld in de tabellen 2 en 3.0+------+------+-------135 30perc. holle ruimte (%)ÎRecent isveel onderzoekgedaannaar de eigenschappen van openbeton voor toepassing in de wegen-bouw, het zeer open beton. VoorUit de tabel blijkt dat het niveau vandruksterkte afneemt naarmate degradering grover is. Dit iseengevolg van het feit dat het aantalcontactpunten tussen toeslag-korrels bijgrovere graderingengeringer is dan bijfijnere grade-ringen.BetoneigenschappenDe betoneigenschappen 'sterkte'en 'percentage holle ruimte' zijnelkaars tegenpolen. Als een bepaaldpercentage holle ruimte wordtgewenst, dan is daarmee ook het tebereiken sterkteniveau min of meervastgelegd. Voor een gegevensamenstelling is het verband tussenholle ruimte en druksterkte weer-gegeven infiguur I.Inde paragraafover samenstelling isal gesproken over het verschil inspecifiek oppervlak tussen deverschillende korrelgroepen. Hetspecifiek oppervlak heeft een duide-lijkeinvloed op de pastabehoefte enop het druksterkteniveau. Intabel Iiseen indicatie gegeven van de toete passen cementgehalten voorverschillende graderingen.nschappenSpecie-eigenschappenDe specie-eigenschappen zijn sterkafhankelijk van het cementgehalteen het watergehalte. Door hettoepassen van hulpstoffen kan hetgedrag van de pasta worden beïn-vloed. De pasta kan taaier en kleve-riger worden gemaakt, waardoorde dikte van de pastafilm op dekorrel toeneemt. Door gebruik vanwaterreducerende hulpstoffen kande pasta sterker worden gemaakt.Zonder het gebruik van hulpstoffenzal het in allegevallen moeilijk zijneen voldoende dikke pastafilm op tebrengen die homogeen over dekorrels isverdeeld en niet afdruipt.Zowel bijgrind als bijgebrokentoeslagmateriaal moet het aantalplatte stukken worden beperkt.Als van een korrel de verhoudinglengteldikte groter is dan 3, dan iser sprake van 'plat' toeslagmate-riaal.Tabe/2Mengselsamenstellingen vanapenbeton,met korre/groep mmTabe/3Mechanische eigenschappen vanopenbeton, met korre/groep mm, metverschillende hulpstoffen (ziedemengse/samenstellingintabel2)mengsel A mengsel B(met super- (metplastificeerder) polymeer)samenstelling (kg/m3)steenslag, korrelgroep 4-8 rnm 1449 1398rivierzand, 0-2 mm 76 74portlandcement B 268 234polymeer (vast) - 35emulsiewater - 34water 72 15superplastificeerder 5 -totaal 1870 1790water-cementfactor 0,27 0,27Walzmaat 1,36 1,36pyknometerdichtheid vanverhard open beton(droog) (kg/m3) 2590 2550droge dichtheid (kg/m3) 1820 1760berekende holle ruimte (%VN) 29,7 31,0toegankelijke holle ruimte (%VN) 27 27mengsel A mengsel B(met superplastificeerder) (met polymeer)gemiddeld standaard- gemiddeld standaard-afwijking afwijkingdruksterkte(N/mm2) na7 dagen 21,9 0,4 18,1 0,928 dagen 20,1 2,4 19,7 O,S63 dagen 25,7 0,9 19,0 0,9buigtreksterkte(N/mm2) na7 dagen 3,6 0,3 5,4 0,328 dagen 3,9 0,3 6,5 0,963 dagen 3,9 0,0 5,4 O,SE-modulus(kN/mm2)na28 dagen 25,4 0,8 13,1 0,163 dagen 27,1 1,8 19,4 0,5" "Massaverlies alsfunctie vanhetaantal vorst-dooicycliAfschuifsterkte vaneen toplaagopenbeton, metkorrelgroep 4-8mm,metsuperplastifi-ceerder, opeen onderlaag vandicht betononderinvloed vancyclische varst-dooizout-belastingOpen beton moet inons klimaat ineerste instantie bestand zijntegenrzaamheidniet te gebruiken. De beste resul-taten worden bereikt met boven-verdichting door middel vanstampen en trillen.Er blijktslechts weinig verdichtings-energie nodig te zijnom tot eenoptimale pakkingte komen.en bijgebrek aan beter, wordt dezemethode meestal toegepast.VerdichtenBij het verdichten van open betongelden andere regels dan bijnormaal beton. De korrels moetenwel, maar de pasta mag niet intril-lingworden gebracht. Hieruit volgtdat de verdichtingsenergie een lagefrequentie met een grote amplitudemoet hebben. Trilnaalden zijn dusToevoegen van een kleine hoeveel-heid fijnzand kan worden over-wogen om een dikkere mortellaagte verkrijgen en daarmee decontactvlakken tussen de korrelstoeslagmateriaal te vergroten. Ditheeft een gunstige invloed op desterkte-eigenschappen.Inde plastische fase gedraagt openbeton zich totaal anders dan we vannormaal beton gewend zijn.De specie zal dan ook op een aan-gepaste wijze moeten wordenverwerkt en verdicht. Intermen vannormaal beton kan de consistentievan open-betonspecie 'aardvochtig'tot maximaal 'half plastisch' zijn.De meest kenmerkende eigenschapvan de specie isde geringe samen-hang. Deze wordt uitsluitendverkregen door de hoeveelheidpasta die om de toeslagkorrels ziten de consistentie van de pasta. De'speelruimte' in consistentie isvrijbeperkt: te droge pasta heeft geenplakkend vermogen en te nattepasta druipt van de korrels af.De gebruikelijke methoden om deverwerkbaarheid te meten, zijn nietof slechts zeer beperkt bruikbaar.Eenzetmaat is niet geschikt; met deverdichtingsmaat wordt slechts eenbeperkte indicatie verkregen.Gezien de eenvoud van deze proeferkbaarheidde verhouding tussen druk-sterkte en buigtreksterkte is bijopen beton veel gunstiger dan bijnormaal beton;de elasticiteitsmodulus van openbeton is veel lager dan vannormaal beton;de sterkte-ontwikkeling neemtbijopen beton na 7 dagen (bij20°C) niet of nauwelijks meertoe.vorst. Daarin onderscheidt het zichniet van normaal beton. De Voor-schriften Beton (YBT 1986)stellenals eis dat de water-cementfactorvoor 'beton buiten', milieuklasse 2,maximaal 0,55 magzijn.Voor openbeton is ditgeen probleem omdatgezien de lagewaterbehoefte en detoegepaste cementgehalten dewater-cementfactor meestal heelwat lager zalzijn.Inde wegenbouw krijgt men temaken met een agressievereaantasting ten gevolge van hetgebruik van dooizouten. Tevensmoet rekeningworden gehoudenmet het feit dat open beton vol metwater kan staan en dan kanbevriezen.Uit onderzoekis gebleken dattoepassing van een polymeer devorst-dooizoutbestandheidbelangrijk verbetert (fig. 2).Open beton inde wegenbouwwordt toegepast als dunne laagvancirca cm op een betonverhardingvan circa 22 cm dikte. De hechtingvan deze laagop de ondergrond iseen belangrijk duurzaamheids-aspect.Infiguur 3 isde afschuifsterkteweergegeven na een aantal vorst-dooicycli. Deze en andere resul-taten geven voldoende vertrouwenin de duurzaamheid van open betonin de wegenbouw.Voor het bereiken van de gewenstesterkte en duurzaamneid, ishet vanbelang dat de hydratatie van cementzo ongestoord mogelijk kan plaats-vinden. Eengoede nabehandeling ishiervoor noodzakelijk. Bij openbeton vergt de nabehandeling extraaandacht. Vanwege het groteoppervlak vindt uitdroging veelsneller plaats dan bijnormaal beton.Uitdroging moet worden voor-komen, bijvoorbeeld door het werkonmiddelijk na het storten enverdichten het werk afte dekkenmet plastic folie.passingenDe toepassing van open beton kanworden gerubriceerd naar devolgende aspecten:- gewichtsbesparing;- drainage;absorptie;- estetica.Van het drainerend vermogen vanopen beton wordt al sinds langetijdgebruikgemaakt bijde toepassingvan de bekende drainerende tegels.Deze worden veelvuldigtoegepastop terrassen. Ookgevelstenen meteen toplaag van open beton zijn opruime schaal toegepast vanwege deesthetische kwaliteiten.De laatste tijd zijnnieuwe toepas-singsgebieden voor open beton inde weg- en waterbouw inontwik-keling.Dijk- en oeverbekledingenBij zee- en rivierdijken ontstaat alsgevolg vangolfaanvalen getijde-bewegingen een sterk wisselendespanning onder een gesloten bekle-ding. Het drainerend vermogen vanopen beton zorgt ervoor datverschillen tussen de waterdrukonder en boven de bekledingworden genivelleerd. Een voordeelspeciaal voor rivierdijken is dat deopen structuur begroeiing mogelijkmaakt. Hierdoor ontstaan 'groene'oevers, wat van belang isvoor delandschappelijke waarde.Voor dit soort toepassingen moeteen open beton worden toegepastmeteen zodanig sterkteniveau datde golfbelastingen ook constructiefkunnen worden opgenomen.Tevens moet het oppervlakvoldoende erosiebestand zijn.WegenbouwDe jongste ontwikkeling op hetgebied van open beton istoepassinginde wegenbouw. Openwegdekken hebben ten opzichtevan gesloten wegdekken eentweetal voordelen. Als eerste voor-deel geldt de verkeersveiligheid:dankzijde snelle afvoer van regen-water dooreen wegdek van openbeton wordt het probleem vanstuifwater voor een belangrijkgedeelte verholpen. Het tweedevoordeel is de vermindering vangeluidoverlast: een wegdek vanopen beton reduceert hetverkeerslawaai. Hetgeluid van hetverkeer wordt veroorzaakt doorde motor, het voertuig en het zoge-naamde rolgeluid van de banden.Dit rolgeluid ontstaat door hetsamenpersen van lucht onder deband. Open beton voorkomt vooreen belangrijkdeel dat lucht onderde band wordt samengeperst.Bovendien isde open structuurgeluidabsorberend. Dezedelen zijnoptimaal bijeen percen-tage holle ruime van van 25%en eenlaagdikte van 5 cm bijautowegen.Het zal duidelijkzijndat aan dit typeopen beton hoge eisen wordengesteld voor wat betreft de sterkteen de duurzaamheid. De ontwikke-lingen toepassing van open betonde wegenbouw verkeert nog ineenbeginfase. De eerste resultaten zijnvoldoende positief en interessantgenoeg om hetvervolgmet belang-stellingtegemoet te zien.opencolloïdaal betonalsdroinerende bekledingopdezeedijkbijBreskensAanlegvaneen proefVak openbetonopdeA2 bijWeertOpbouw vandewegverhardinginhetproefVak, meteeningezaagde voegfoto's: Bob deRuiterlVNCIn onzevolgende uîtgave:8etonzonder afvalOver hergebruik vanspecieresten, spoelwater en afgekeurde elementen.Mogelijkheden vooreenvollediggesloten produktieproceswaarbijgeenafvalontstaat.Daar maak je 't mee.fonBETONlEK iseen praktijkgerichtvoorlichtingsblad op hetgebiedvan de betontechnologie enverschijnt 10keer per jaar.Redactie:tel. 073 - 40 I 225Abonnementen:tel. 073 - 40 I 231ISSN 0166-137xAbonnementsprijzen voor 1992:Nederland, Nederlandse Antillenen Belgiëf23,-andere landen f 36,-Uitgave:Vereniging NederlandseCementindustrie (VNC),Postbus I I,5203 DA 's-HertogenboschAbonnementen lopen perkalenderjaar. Aan het eind vaneen kalenderjaar wordt hetabonnement automatischverlengd, tenzij voor I decemberschriftelijk wordt opgezegd.Overname van artikelen enillustraties istoegestaan, ondervoorwaarde van bronvermelding.