TT????5 T C H T N G BETONPR 5 M APOSTBUS 3532 es5203 DM 'S-HERTOGENBOSCHDruksterkte in het werkIn de vorige aflevering van BETONlEKzijn de invloedsfactoren bij de bepalingvan de druksterkte besproken. Wanneerwe de druksterkte bepalen aan de handvan de gestandaardiseerde controleproefzijn deze factoren in principe uitgescha-keld. Het wordt anders wanneer we dedruksterkte in het betonconstructiewillen bepalen. Daar kunnen de verhar-dingscondities sterk variëren. In dezeaflevering van BETONlEKeen inventari-satie van de mogelijkheden om de'druksterkte in het werk' te meten.Inzicht in de sterkte in het werk kannodig zijn om heel verschillende redenen.Bijvoorbeeld om het juiste tijdstip vanontkisten te bepalen of om vast te stellenop welk moment de voorspanning kanworden aangebracht of de constructieanderszins kan worden belast. We willendan een zo goed mogelijk inzicht hebbenin de sterkte in het werk op een bepaaldmoment.Twijfelsover de sterkte van het beton kunneneen andere reden zijn om de druksterkte van deconstructie te onderzoeken. Bijvoorbeeld omdatgeldige resultaten van de controleproefontbreken of niet voldoen, of omdat eranderszins wordt getwijfeld aan de kwaliteit vanhet werk. Dat kan het geval zijn bijvorst- ofbrandschade of wanneer tijdens de uitvoeringzaken zijn misgegaan. Ook bijverbouwingen vanconstructies en/of grootschalige reparaties/reno-vaties kan het van belang zijn de actuele sterktete kennen. Dat geldt ook wanneer in dearchieven hierover geen informatie te vinden is.In de praktijk kunnen we de sterkte vanverhardend beton volgen en de sterkte vanverhard beton bepalen. Voor beide situaties ishet is vaak lastig de juiste methode te kiezen. Indeze aflevering nemen we de verschillendemogelijkheden door.augustus/september 1995waterbakVerhardingsproefmet temperatuurregelingverwarming"master" r----..,I rI II II "slave"III IIpompWat betreft de betrouwbaarheid maakt deze methodezijn naam ('verbeterd') ruimschoots waar. Deuitvoering van deze proef is in de praktijk echter nieteenvoudig. De thermokoppels in de constructie en de- regeling dienen perfect te functioneren en het isniet eenvoudig om het waterbad voldoende snel op tewarmen en gelijkmatig van temperatuur te houden.Hiervoor is een verwarmingselement met eenvoldoende grote capaciteit en een roer- of rondpomp-installatie nodig.betonconstructie ('master') en een koppel in hetwaterbad ('slave') is aangebracht, kan worden bereiktdat het waterbad dezelfde temperatuur heeft als hetverhardende beton in de constructie. Ook nu kan opieder gewenst moment de sterkte van een proefstukworden bepaald.Deze methode lijkt zowel eenvoudig uitvoerbaar alsbetrouwbaar. In de praktijk pakt dat soms anders uit.Vaak blijkt dat de verhardingstemperatuur in debetonconstructie sterk afwijkt van die in hetproefstuk. Omdat sterkteopbouw en temperatuur nueenmaal duidelijk zijn gekoppeld, wijkt de sterkte vande betonconstructie af van de gemeten sterkte in hetproefstuk. De schijnbaar zo betrouwbare proefkubuslevert dan een meetresultaat dat sterk van dewerkelijkheid afwijkt.YerhardingsproefDe meest bekende methode voor het volgen van desterkte in het werk is de verhardingsproef. Tijdens hetverwerken van de betonspecie worden proefkubussengemaakt. Deze worden daarna dicht bij de betoncon-structie geplaatst met de bedoeling ze zoveel mogelijkonder dezelfde omstandigheden te laten verharden alsde constructie. Op het moment dat informatie overde sterkte gewenst is, wordt van een of somsmeerdere proefstukken de druksterkte bepaald.Indien informatie over de sterkteontwikkeling gewenstis, weten we dat in het algemeen al vóór het stortenvan de betonspecie.We kunnen daarop inspelen doorde nodige maatregelen te nemen.We kunnenbijvoorbeeld proefstukken vervaardigen of op eenandere manier informatie over de eigenschappen vanhet te verwerken beton verzamelen.Voor het volgen van de sterkteontwikkeling vanverhardend beton kennen we de volgende methoden:- de verhardingsproef;het verbeterd verhardingsonderzoek;- de methode van de gewogen rijpheid;- de terugslaghamer.Verbeterd verhardingsonderzoek (verhardings-proef met temperatuurregeling)Om temperatuurverschillen tussen de verhardings-kubus en het verhardend beton in de constructie tevoorkomen, is de verhardingsproef met temperatuur-regeling geïntroduceerd. Ook bij deze proef wordentijdens het verwerken van de betonspecie proefstuk-ken gemaakt. Deze worden direct na aanmaak in eenwaterbad met temperatuurregeling geplaatst. Via een- regeling (fig. I) waarbij een koppel in deEen praktisch probleem bij de uitvoering vanverhardingsproeven is de beschikbaarheid vanproefstukken. Het aantal te vervaardigen proefstukkenen de capaciteit van het waterbad zijn immers nietonbeperkt. Ook kunnen we de sterkteontwikkelingniet continu volgen. In de praktijk bepalen we vooralop gevoel of op basis van ervaring het moment waaropeen proefstuk wordt beproefd. Als dan de gewenstesterkte nog niet isbereikt, kiezen we een volgendbeproevingstijdstip.rijpheidEr is een methode die deze nadelen niet heeft: demethode van de gewogen rijpheid. Deze methode isgebaseerd op het principe dat voor een bepaaldebetonsamenstelling geldt dat een gelijke (gewogen)rijpheid ook altijd dezelfde sterkte oplevert, ongeachthet temperatuurverloop of -nlveau tijdens het verhar-den. Met de 'gewogen rijpheid' bedoelen we hetprodukt van tijd en temperatuur, geïndexeerd metweegfactoren voor cementtypeen temperatuurniveau.De relatie rijpheid kubusdruksterkte wordt voorelke betonsamenstelling vastgelegd in de zogenoemde'ijkgrafiek',waarvan in figuur 2 een voorbeeld isgegeven.De meeste betonproducenten bepalen van tijd tot tijdde ijkgrafiekvan verschillende betonsamenstellingen.Als zo'n grafiek beschikbaar is, kunnen we in het werkvolstaan met het meten van het temperatuurverloopin de constructie. De gewogen rijpheid wordtberekend uit het temperatuurverloop in hetverhardend beton. Hiervoor zijn omrekentabellenbeschikbaar (zie BETON/EK 6/20).RijpheidscomputerHierbij wordt de mate van terugveren (de R-waarde)gemeten van een massa die tegen het betonoppervlakwordt geschoten. De waarde van de terugvering hangtaf van de hardheid van het betonoppervlak. Erzijnveelfactoren die de meetwaarde beïnvloeden, zoals dehoek waaronder op het oppervlak wordt geschoten;kleine, plaatselijkaanwezige luchtbelletjes of holten;grovere biggelstoeslagmateriaal dicht onder hetoppervlak en de vochtconditie van het betonoppervlak.TerugslaghamerVoorbeeld vaneen ijkgrafiek, waarin de relatie rijpheiden kubusdruksterkte isgegeven.4i10o 1 2tb (N/mm2 )Voorbeeld vaneen correlatiegrafiekDe grootste uitschieters vallen af doordat op iedermeetpunt de middelste waarde, ofte wel de mediaan,van de 9 terugslagwa.arden als R-waardegeldt. Bij elketerugslaghamer hoort een correlatiegrafiek (fig. 4)waarin op basis van ten minste 100waarnemingen, bijvoorkeur aan de te onderzoeken betonsoort, derelatie tussen R-waarde en de kubusdruksterkteisvastgelegd.50E302040· 5·Co 10·Co 15 ·C20·C+ 35 ·Cx 65 ·C500 1000 2000gewogen rijpheid30030EEal 20c;al10Voor de temperatuurmeting kan ook gebruik wordengemaakt van een zogenoemde rijpheidscomputer(foto3). Dit apparaat kan het temperatuurverloopdirect omrekenen naar de gewogen rijpheid. Metbehulp van de ijkgrafiekkan dan de rijpheid op elkmoment worden herleid naar de kubusdruksterkte.Het onderzoek met de terugslaghamer is in Nederlandalgemeen bekend. Het wordt vrijwel alle gevallenuitgevoerd met de terugslaghamer 'systeem Schmidt'.De terugslaghamer kan vooral zinvol worden ingezetin produktieprocessen met veel herhalingen, bijvoor-beeld bijde vervaardiging van geprefabriceerdeelementen of in de gietbouw. Indie gevallen is hetaantal factoren dat de oppervlaktekwaliteit beïnvloedtredelijk constant. Door ervaring kunnen we er danachterkomen welke R-waarde met welk sterkteniveaucorrespondeert.VERHARD BETONSterkteonderzoek aan verhard beton behoort mindertot de dagelijkse praktijk en is meestal ook mindereenvoudig. We beschikken dan per definitie niet overbetrouwbare informatie over de sterkte en ook nietover proefstukken, want anders zou onderzoek aan deconstructie overbodig zijn.De meest directe methode om informatie over dedruksterkte te krijgen, is met behulp van uit het werkgeboorde cilinders. Een andere methode, hetproefbelasten, levert informatie over de constructieals geheel. De beproevingen van kleine betonelemen-ten, zoals betonklinkers en tegels, zijngoedbeschouwd ook proefbelastingen. Ook aan groterebetonelementen, als rioolbuizen of vloerelementen,worden incidenteel proefbelastingen uitgevoerd.Het proefbelasten van grote betonconstructies kwamenkele tientallen jaren geleden nog regelmatig voor.Indie tijd stond het ontwerpen ingewapend envoorgespannen beton nog in de kinderschoenen endienden proefbelastingen vaak ter controle van deontwerpmethodiek. Nuworden proefbelastingen aangrote betonconstructies slechts bijhoge uitzonderinguitgevoerd. Het spreekt voor zich dat proefbelastin-gen aan betonconstructies niet tot het tijdstip vanbezwijken worden doorgezet. Door tijdens hetaanbrengen van de belasting het vervormingsgedragvan de betonconstructie nauwgezet te volgen, zijnbetrouwbare uitspraken over sterkte en betrouwbaar-heid mogelijk.Wanneer we niet willen boren of proefbelasten,hebben we de beschikkingover een aantal niet-destructieve en 'semi-destructieve' meetmethoden.Naast het onderzoek met de terugslaghamer is hetultrasoon-onderzoek het meest bekende voorbeeldvan niet-destructief onderzoek. Overigens wordenultrasoonmetingen vaak gecombineerd met metingenmet de terugslaghamer.Verder is er een grote variatie aan zogenoemdeuittrektesten, die we als 'semi-destructief kunnenbeschouwen. De Capo-test en de Lok-test zijndaarvan het meest bekend.Bij de uittrektesten meten we niet de druksterkte vanhet beton, maar een andere eigenschap, die we daarna'vertalen' naar de druksterkte. We baseren ons daarbijop bekende relaties tussen de gemeten grootheid ende druksterkte. We moeten ons daarbij realiseren datdeze relaties beïnvloed worden door verschillen inbetonsamenstelling, maar ook door cementsoort, aardvan het toeslagmateriaalen zelfs de ouderdom van debetonconstructie.De verschillen tussen de methoden zijngroot; zowelten aanzien van de werkwijze als ten aanzien van deUltrasoon-onderzoekuittrektestenLoktestBij de lok-test (fig. 6) wordt vooraf een soortankertje ingestort. Dit wordt later uit het betongetrokken, waarna de breuksterkte met eencorrelatiediagram wordt herleid tot een waarde voorde druksterkte.Veel BETON/EK-lezers zullen wel eens gehoordhebben van de Lok-test en de Cape-test. Dezemethoden worden in het buitenland regelmatigtoegepast. In Nederland is er slechts op beperkteschaal ervaring mee opgedaan. Het zijn beide infeitesemi-destructieve methoden, al blijftde omvang vande schade relatief beperkt. In beide gevallen wordt eensoort treksterkte gemeten, waaruit vervolgens dedruksterkte wordt afgeleid.proefstukkenMet correlatiediagrammen, die horen bijdecementsoort en -klasse die in het betreffende betongebruikt zijn,kunnen we een schatting van dedruksterkte maken. In de GTB - deel I staan tabellenwaarin de ultrasoonsnelheid wordt gecombineerd metde terugslagwaarde, verkregen met de Schmidt-hamer.Bij ultrasoononderzoek kunnen de meetwaardenworden beïnvloed door inhet meettraject aanwezigewapening, lokale holtes of scheuren.UltrasoononderzoekDe tweede mogelijkheidom niet-destructief te meten,is het bepalen van de pulssnelheid in beton, beterbekend als 'ultrasoon-onderzoek'. Bij deze methodewordt gebruik gemaakt van apparatuur waarmee devoortplantingssnelheid (v) van ultrasone impulsendoor het beton wordt gemeten (foto5). Deze snelheidisafhankelijkvan de elasticiteitsmodulus van beton.Omdat er ook een relatie bestaat tussen deelasticiteitsmodulus en de druksterkte is het in principemogelijkeen indruk van de druksterkte te krijgen.Een veel gebruikte methode om de sterkte in eenbetonconstructie te bepalen, is het beproeven van uithet werk geboorde cilinders. Het is duidelijkdat dezemethode normaliter niet wordt toegepast voor hetbepalen van het ontkistingstijdstip. Doorgaans wordenboorkernen gekozen met een doorsnede van 100 of150 mm en een hoogte/diameterverhouding van ca. I.Indien nodig kunnen de boorkernen op' maat wordengezaagd. De drukvlakken kunnen door slijpen devereiste vlakheid krijgen.De verhardingscondities zijn in dit geval niet meer tebeïnvloeden. Ze zijngelijkaan de verhardingsconditiesin de betreffende betonconstructie. In de vorigeaflevering van BETON/EK is uitgebreid ingegaanop deinvloed die deze condities (temperatuur en vocht) ophet meetresultaat hebben. Voordat de cilindersworden beproefd, moeten ze twee dagen in watermet een temperatuur van 20 ± 4°C worden bewaard.Hiermee kunnen we te grote verschillen in devochtconditie van proefstukken voorkomen.betrouwbaarheid van de meetresultaten. Hierna krijgtu een korte toelichting per meetmethode. Vervolgensgaan we in op de betrouwbaarheid van de meetresul-taten en de wijze waarop ze geïnterpreteerd dienen teworden. Ten slotte behandelen we de regelgeving.Bij de Capo-test (ftg. 7) wordt achteraf een kegeltjein de verharde constructie gebracht. Daartoe wordteerst met een gestandaardiseerd diamantboortje eengaatje geboord. Daarna wordt met een gestandaardi-seerd freesje de onderzijde van het boorgaatjeopgeruimd, waarna een kegeltje met klemring in hetvoorbewerkte gat wordt gebracht. Ten slotte wordthet kegeltje op dezelfde wijze als bijde Lok-test uithet beton getrokken.Capa-testEenvariant op de uittrektesten is de zogenoemdeuitbreektest (break-off test) (ftg. 8). Hierbijwordt eenbuisje (0 75 mrn, h 70 mm) direct na het storten enafwerken in het beton gedrukt. Het kan ook vóór hetstorten aan de bekistingworden bevestigd. Naverharden of na ontkisten, wordt het verwijderd. Ditis overigens eenvoudiger gezegd dan gedaan!Er is ook een uittrektest (tear-off-test) (fig. 9) waarbijmet een kernboor achteraf een inboring wordtgemaakt met een diameter van ca. 50 mm en eendiepte van 10tot 50 mrn. Viaeen opgelijmdtrekplaatje of een speciale inklemmingwordt daarnade kracht bepaald, die nodig is om het cilindervormigestukje beton los te breken.oliedrukOok bij de uittrektesten kan ter plaatse aanwezigewapening grote invloed op de meetwaarden hebben.KEUZE BEPROEVINGSMETHODEUit het voorgaande blijktdat we de keus hebben uitvele methoden om de druksterkte in het werk temeten. Behalvevan de kosten en de gewenste betrouw-baarheid van de resultaten zalde keuze van de methodeinde eerste plaats afhangenvan de mogelijkheden.Tear-off-testInalle gevallen bespaart u zichveel kosten enproblemen als u zich vóór de uitvoering van hetbetonwerk afvraagt welke informatie nodig is.Voor het volgen van de sterkte in het werk lijkt demethode van de gewogen rijpheid het meest geschikt.Voorwaarde is dat van de betreffende betonsamen-stelling een ijkgrafiekbeschikbaar is of kan wordengemaakt. Voor repeterende produkties in debetonproduktenindustrie of bijgietbouw kan deterugslagharner een bruikbaar hulpmiddel zijn.INTERPRETATIE MEETWAARDENDe interpretatie van de verkregen meetwaarden kanin sommige gevallen problemen opleveren. We zagenal dat veel meetmethoden geen directe informatieover de druksterkte opleveren. Zo wordt met deterugslaghamer de hardheid van het oppervlakgemeten en bijde ultrasoontest de snelheid vangeluidspulsen. Terwijl we bijde uittrektesten eensoort treksterkte meten. AIdeze meetresultatenmoeten dus herleid worden tot de kubusdruksterkte.Dit vraagt om betrouwbare correlatiediagrammen.Om deze goed te kunnen toepassen, moeten we defactoren kennen, die de relatie van de gemeteneigenschap met de druksterkte kunnen beïnvloeden.Gezien het aantalinvloedsfactoren is dat geeneenvoudige zaak! Ook moeten we bij de interpretatievan meetwaarden bedenken dat vooral binnen een nogjonge betonconstructie grote sterkteverschillenkunnen voorkomen. De oorzaken hiervan zijnverschillen in dichtheid en de soms grote tempera-tuurverschillen tijdens het verharden in de kern en debuitenzijde. De druksterkte onderin een kolom zalbijvoorbeeld vrijwel altijd hoger zijn dan bovenin.Bij de keuze van de meetplaatsen of boorplaatsendienen we ons dus af te vragen over welke plaats inde constructie we informatie nodig hebben. Ten slottedienen we de vaak viaviaafgeleide meetwaarden meerindicatief te hanteren dan als keiharde getallen.REGELGEVINGVeel van de in deze BETON/EK-aflevering besprokenbeproevingsmethoden zijnvastgelegd in normen. Omeen zo betrouwbaar mogelijkmeetresultaat te krijgen,moeten we deze zo nauwgezet mogelijkopvolgen. Inde normen is echter alleen de uitvoering van de proefbeschreven. De keuringscriteria (wanneer kan wordengoedgekeurd) zijn voor de meeste gevallenminderduidelijkvastgelegd. We dienen ons daarom vooraf afte vragen voor welk doel we de informatie nodighebben. Kunnen we volstaan met een globale indicatievan het sterkteniveau, willen we een indruk van degemiddelde sterkte of willen we een karakteristiekewaarde vaststellenIn NEN 6722 'Voorschriften beton. Uitvoering' (VBU1988) wordt uitsluitend aangegeven welke methodenmogen worden toegepast om het tijdstip van ontkistente bepalen. Dit zijn de verhardingsproef, deverhardingsproef met temperatuurregeling en demethode van de gewogen rijpheid.Voor die gevallen,waarin onderzoek aan debetonconstructie nodig is,geeft CUR-Aanbeveling 15gedetailleerd aan hoe in dat gevalgehandeld dient teworden. Deze aanbeveling onderscheidt de volgenderedenen voor onderzoek aan de constructie:- ontbreken van geldige controleproefresultaten;- niet voldoen van de controleproef;- twijfelaan de kwaliteit van het werk.De reden voor onderzoek bij het ontbreken vangeldige controleproefresultaten of bij niet voldoen vande controleproef behoeft geen toelichting.Twijfelaan de kwaliteit van hetwerk kan ontstaanwanneer er tijdens de uitvoering iets is misgegaanwaardoor bijvoorbeeld ontmengd beton of slechtverdichte plaatsen worden aangetroffen. Het is ookmogelijkdat de constructie door vorst, brand ofanderszins isaangetast. Inalle gevallen dienen we eropbedacht te zijn dat deze defecten meestal plaatselijkvoorkomen. Vaakgelden in die gevallen de gebruikelij-ke correlaties met de druksterkte niet meer.Het onderzoek is steeds gebaseerd op onderzoek aangeboorde cilinders, in de meeste gevallen in combi-natie met niet-destructief ultrasoononderzoek, somsaangevuld met onderzoek met de terugslaghamer. Hetniet-destructief onderzoek wordt dan zowel op deboorplaatsen als op een groter aantal andere meet-plaatsen uitgevoerd. Op deze manier is het mogelijkhet aantal uit het werk te boren cilinders te beperkenen toch een groot aantal meetplaatsen te beoordelen.Onderzoek aan de betonconstructie als afname-controle komen we bijnaalleen nog tegen bijbeton-verhardingen. Dit heeft een historische achtergrond.In de wegenbouw is men gewend cilinders te borenter controle van de aangebrachte laagdikte. Aan degeboorde cilinders wordt bijasfalt het bitumengehaltebepaald en bij beton de druksterkte.LiteratuurGTB, deel I. Grafieken en Tabellen voor Beton,Betonvereniging, Gouda, 1988.S&E, Publikatie 19, Beoordeling betonkwaliteit opbasis van niet-destruktief onderzoekCUR, Aanbeveling 9, Bepalingvan de sterkteontwikke-lingvan jong beton op basis van de gewogen rijpheid'.CUR, Aanbeveling 15,Onderzoek aan de beton-constructieBetoniek 6/20, Gewogen rijpheidBetoniek 8/19, Sterk werkBetoniek I0/7, Druksterkte van proefkubussenNormenNEN 5950 Voorschriften Beton. Technologie VBT1986 en aanvullingenNEN 5978 Beton. Bepalingvan de druksterkte metbehulp van de terugslaghamerNEN 5979 Beton. Bepalingvan de druksterkte metbehulp van ultrasone pulssnelheidOntwerp NEN 5987 Beton. Bepalingvan dedruksterkte. Uittrekproef.NEN 5988 Beton. Bepalingvan de kubusdruksterkte.VerhardingsproefNEN 5989 Beton. Bepalingvan de kubusdruksterkte.Verhardingsproef met temperatuurregelingNEN 6722 Voorschriften Beton. Uitvoering VBU1988.ColofonBETONlEK is een praktijkgericht voorlichtingsbladop het gebied van de betontechnologie en verschijnt10 keer per jaar.Uitgave: Stichting BetonPrismapostbus 3532, 5203 DM 's-HertogenboschRedactie: 073 - 40 12 22Abonnementen: 073 - 40 12 31De Stichting BetonPrisma is een initiatiefvan deVereniging Nederlandse Cementindustrie (VNC).Rectificatie BETONlEK 10/7In de tekst 'Normen' op blz.2 is een fout geslopen.In de één na laatste alinea staat: 'Zo schrijft deNederlandse norm kubussen voor met een ribbevan bijvoorkeur 158± 9 mm.' Dit dient gewijzigdte worden in: ISO± 9 mmoDaar maak je 't mee.Overname van artikelen en illustraties is toegestaan,onder voorwaarde van bronvermelding.Abonnementsprijzen:Nederland f 26,50Belgiëf 27,50andere landen f 42,-Abonnementen lopen per kalenderjaar en wordenautomatisch verlengd, tenzij voor I decemberschriftelijk wordt opgezegd.ISSN 0166-137x