Een maandelijkse uitgave van deNederlandse Cementindustrieredactie-adresHerengracht 507 Amsterdamtelefoon 020-238531De dichtheid van betonWanneer we spreken over dichtheid van beton,dan denken we meestal aan de waterdichtheid.En dat is een eigenschap die in veel gevalleneen centrale rol speelt bij de kwaliteits-beoordeling. Reeds in de eerste band vanBETON/EK werd er daarom aandacht aan be-steed (nr. 1/11, januari 1971). Daarbij bleek dathet maken van waterdicht beton warempelniet zo'n kunst is en dat bij een redelijkebeperking van de water-cementfactor en eengoede verdichting en nabehandeling een betondeze kwalificatie al verdient.Als aanbevolen grenzen voor de water-cement-factor gelden dan 0,45 voor zeer dunne wandenof bij hoge waterdruk, 0,50 voor de meestenormale gevallen en 0,60 voor massieve con-structies met grote afmetingen.Daarbij werd dan nog opgemerkt:'Wanneer niet aan de genoemde eisen voor desamenstelling van betonspecie kan wordenvoldaan, kan door het gebruik van dichtings-middelen het resultaat gunstig worden beïn-vloed'.In dit artikel zullen we de doorlatendheid vanbeton wat nader belichten en daarmee demotivering van het gebruik van een of anderdichtingsmiddel. Daarbij is een dankbaargebruik gemaakt van enkele gegevens uit hetuitgebreide rapport over dit onderwerp doorWischers en Krumm van het onderzoekinstituutvan de Duitse cementindustrie te Düsseldorf.januari 1976Dit rapport werd in drie delen gepubliceerd inhet Duitse blad 'BETON' van resp. augustus,september en oktober 1975.Porositeit van cementsteen en betonNormaal beton bestaat voor ongeveer 70% uitondoorlaatbaar toeslagmateriaal en voor on-geveer 30% uit de min of meer poreuzecementsteen. Oorspronkelijk bevindt het aan-maakwater zich in een doorlopend systeem vankanaaltjes in de cementpasta. Naarmate dereactie tussen cement en water voortschrijdt,wordt steeds meer cementgel gevormd. Dezegel neemt de plaats in van de oorspronkelijkmet cement en water gevulde ruimten.Bij een water-cementfactor van 0,40 zal degehele 'waterruimte' op den duur met cement-gei worden gevuld. Deze gel is weliswaar zelfook een poreus materiaal, maar de doorsnedevan gelporiën is zo gering, dat hierdoor geenwatertransport kan plaatsvinden; voor ons ishet dus een ondoorlaatbaar materiaal.Als de wcf kleiner is dan 0,40, is er niet vol-doende water om alle cement in cementsteenom te zetten. De hydratatie is dan niet volledig.Het resultaat is een zeer dicht beton, waarbijde kern van de oorspronkelijke cementkorrelsniet is gehydrateerd.Als de wcf groter is dan 0,40 zal het overtolligewater achterblijven in het capillaire poriën-systeem. De hoeveelheid, de doorsnede en deonderlinge verbondenheid van deze poriënzijn daarbij des te groter naarmate de wcfgroter is. Meestal ligt de diameter tussen 0,1 en1 micrometer (1 micrometer = 1/1000 mm).Hierbij dienen nog twee punten te wordenvermeld. De totale porositeit van beton vindtmen door bij de gelporiën en de capillaireporiën de eventueel kunstmatig ingebrachteluchtbelletjes en de door onvolledige ver-dichting achtergebleven holten op te tellen. Dedoor een luchtbelvormer ingebrachte lucht-bellen (diameter ca. 0,1 mm) zijn echter nietonderling verbonden; zij kunnen zelfs de con-tinuïteit van het capillaire poriênsysteem door-breken. Ook de achtergebleven luchtholtenmet nog groter afmetingen zullen in behoorlijkverdicht beton, waar ze tot 2% van het volumekunnen innemen, de doorlaatbaarheid nietbeïnvloeden.Daarnaast is de hydratatiegraad van belang. Inhet voorgaande is, althans voor een wcf groterdan 0,40, aangenomen dat volledige hydra-tatie is opgetreden. Wanneer dit echter niet hetgeval is, zoals bij jong beton dat onvoldoendeverhard is of bij voortijdige uitdroging, zal deresterende poriênruimte navenant groter zijnen daarmee de doorlaatbaarheid.Wat is doorlaatbaarheid?Watertransport door een poreus materiaal alsbeton kan op verschillende manieren plaats-vinden.· Wanneer een drukverschil aanwezig is, zal devloeistof, dus ook water, geperst worden doorhet samenhangende poriênstelsel. De hoeveel-heid is afhankelijk van de grootte van het2In Veel gevallen speelt de waterdoorlaatbaar-heid van beton een belangrijke roldrukverschil en van de weerstand die in deporiên wordt ondervonden. Grotere poriën-diameters leiden tot grotere waterdoorlaatbaar-heid.· In het grensvlak tussen een vloeistof en eenvaste stof heerst een oppervlaktespanning. Alsde oppervlaktespanning klein is, wordt devaste stof 'bevochtigd' door een druppel vande vloeistof. De druppel vloeit dan geheel uitover het oppervlak zoals een druppel waterover schoon glas of ook over een betonopper-vlak. Bij een grotere oppervlaktespanning wordthet vaste oppervlak niet 'bevochtigd'. Dit ishet geval met een druppel kwik op een glas-plaat, maar ook met een druppel water op vet(ofwel op een vette of 'vuile' glasplaat). Eenbevochtigende vloeistof heeft dan ook deneigIng, tegen de zwaartekracht in, tegen eenoppervlak op te kruipen. Bij nauwe buisjes ofcapillairen leidt dit tot een duidelijke op-zuiging van de vloeistof. De verbluffend grotekrachten die hierbij een rol spelen, zijn ondermeer verantwoordelijk voor het vochttransportin het vaatstelsel van tientallen meters hogebomen.Deze capillaire opzuiging leidt ook in beton toteen watertransport waarvoor geen druk nodigis. De hoogte of diepte van de indringing neemttoe met kleinere diameters van de poriën,hoewel het daarbij maar om zeer geringe hoe-veelheden water gaat.· Volledigheidshalve moet nog worden ge-noemd de waterdampdiffusie. Door een beton-plaatje, met aan weerszijden lucht met een ver-schillende vochtigheidsgraad, zal transportvan waterdamp plaatsvinden van de 'natte'naar de 'droge' zijde. Afhankelijk van de lucht-vochtigheden en de poriênafmetingen zal inhet beton het transport toch weer gedeeltelijkin de waterfase plaatsvinden.Welke betekenis heeft dit voor beton?Wanneer men spreekt over de doorlaatbaarheidvan beton, wordt bijna altijd de onder heteerste punt genoemde waterdoorlaatbaarheidonder druk bedoeld.Zoals reeds in de inleiding is uiteengezet, is hetniet zo moeilijk een beton te maken dat bij1Verband tussen waterdoorlaatbaarheid enpercentage capillaire poriën, alsmede de in-vloed van de water-cementfactor en dehydratatiegraadLiteratuurG. Wischers en E. Krumm, 'Zur Wirksamkeitvon Betondichtungsmitteln', BETON, augustus,september en oktober 1975.uitdrogen enorm groot: bij een wcf van 0,6 leidteen hydratatiegraad van 90% gemakkelijk toteen verdubbeling van de doorlaatbaarheid tenopzichte van de doorlaatbaarheid die bij vol-ledige hydratatie is te verwachten!Bij zeer grote dichtheid van het beton is hetook wel dampdicht. Het capillaire poriën-systeem is dan immers met cementgel dicht-gegroeid.Wanneer echter bij normaal waterdicht beton,dus met een wcf van 0,4 à 0,5, ook de damp-dichtheid moet worden gewaarborgd, kunnendichtingsmiddelen ons een goede dienst be-wijzen. Daarbij gaat het om het verstoppen vande poriën op een of andere manier, omhet verhinderen van de capillaire opzuigingdoor de poriën waterafstotend of hydrofoob temaken. We krijgen dan de situatie van dewaterdruppel op een vette plaat. En inderdaadverhinderen vet-achtige materialen in de poriënde capillaire opzuiging.Welke materialen daarvoor in aanmerkingkomen, zal het onderwerp van een volgendartikel zijn.een redelijke constructiedikte onder een drukvan enkele atmosferen (1 atm. overdruk komtal overeen met 10 m waterhoogte!) geen waterdoorlaat en dus 'waterdicht' is.Hoe krijgen we de gewenste waterdichtheid ofdampdichtheid van beton?Voor de normale waterdichtheid werd al ge-wezen op de noodzakelijke beperking van dewater-cementfactor, waarbij tevens het cementvoldoende gelegenheid moet krijgen behoor-lijk met water te reageren. En hóe belangrijkdeze nabehandeling is, blijkt weer eens uitfiguur 1 (volgens Powers), waarin het verbandgegeven is tussen waterdoorlaatbaarheid enpercentage capillaire poriën. De waterdoor-laatbaarheid wordt hierbij voor laboratorium-proefstukken bij een bepaalde proefopstellinguitgedrukt alsindringingsdiepte per tijdseen-heid, gebruikmakend van een lineaire schaal-verdeling. Tevens is daarbij de invloed gegevenvan de water-cementfactor en de hydratatie-graad. Duidelijk is afleesbaar dat bij een water-cementfactor van 0,4 en volledige hydratatieeen zeer dicht beton ontstaat en dat bij hogerewcf de doorlaatbaarheid snel toeneemt. In datgebied is echter ook de invloed van voortijdig3Dat neemt niet weg, dat in zo'n beton nog weleen capillair poriënsysteem aanwezig kan zijndat zich, bij aanwezigheid van water, geheelvolzuigt. Dit water kan op een andere plaats,waar het beton in contact is met een 'droge'ruimte, weer verdampen. Deze ruimte krijgt danvoortdurend waterdamp toegevoerd; het betonis wel 'waterdicht' maar niet 'dampdicht'. Dehoeveelheid water waar het hier om gaat,zeer gering, maar kan toch storend zijn in eenslecht geventileerde ruimte. Bij voorbeeld eenbetonnen vloer of wand, in contact met grond-water, van een archiefkelder waar nergens eenvochtplek op het beton te bespeuren is, kan opdeze manier de oorzaak zijn van een hogervochtgehalte dan wenselijk is. Het muffe resul-taat dan al snel te ruiken.Zelfs de waterdampdiffusie kan dus op dezewijze, hoewel het om zeer kleine hoeveelhedengaat, een rol spelen.4..r:...... .·.............o'.'..........··.