5 T H T N G BETONPR 5 M APOSTBUS 35325203 DM 'S-HERTOGENBOSCHIndeze afleveringvan BETON/EK gaan we uitgebreid inop de invloedsfactoren bij de uitvoering van dedruksterktebepalingaan proefstukken. In de volgendeaflevering behandelen we de mogelijkheden om dedruksterkte in het werk te bepalen.Beton wordt in de praktijk vooral gekarakteriseerd opbasis van zijn druksterkte. Deze is eenvoudig tebepalen en vormt voor de betonconstructeur debasisinformatie voor zijn berekeningen. Veel andereeigenschappen van beton, zoals de treksterkte en deelasticiteitsmodules, kunnen direct of indirect uit dedruksterkte worden afgeleid.In NEN 5950 'Voorschriften Beton. Technologie (VBT1986)' wordt de kwaliteit vanbeton in de eerste plaatsonderscheiden in sterkteklassen. Daarnaast wordenmilieuklassenaangegeven, waarmee de duurzaamheidvan beton in een gedefinieerd milieuwordt gewaar-borgd.In de aanduidingvan de sterkteklasse geven de getallenB 15,B enz. de vereiste karakteristieke kubusdruk-sterkte in N/mm2 van het beton aan. Deze druksterk-te wordt bepaald aan de hand van de gestandaardi-seerde controleproef. Tijdens de produktie vanbetonmortel of bij de uitvoering van het betonstortworden speciemonsters genomen. Hieruit wordenproefstukken gemaakt. die vervolgens onder de in decontroleproef voorgeschreven condities wordenbewaard en beproefd. Daarbij kunnen we te makenkrijgen met factoren die de gemeten waardejuli 1995beïnvloeden, zoals de afmetingen van het proefstuk,de conditionering van proefstukken en de wijze vanbeproeven.Informatie over de druksterkte van beton kan nodigzijnvoor:- de produktiecontrole bij de betonwaren- ofbetonmortelproducent;- de afnamecontrole op de bouwplaats;- het volgen van de sterkteontwikkeling in het werk;- het vaststellen van de sterkte in het werk bijtwijfelaan de kwaliteit van de betonconstructie.Zowel de produktie- als de afnamecontrole dienen tercontrole van de vereiste karakteristieke kubusdruk-sterkte en zijngebaseerd op de controleproef. Dezeproef is niet bruikbaar voor het volgen van desterkteontwikkeling in het werk of het vaststellen vande druksterkte bijtwijfel aan de kwaliteit. Deverhardingscondities in het werk komen immerszelden overeen met de condities van de controle-proef. Twijfelachteraf hangt vaak samen met hetontbreken of niet voldoen van controleproefresulatenen/of twijfels over de kwaliteit van de uitvoering.te makenet Nederlan se n EN) maarook m Europese normen (EN) of Europesermen (ENV).landse en Europese normen verschillen opsommige punten. Zo schrijft de Nederlandse normor met een ribbe van bijvoorkeur158± m.Bij de Europese voornorm voor beton (ENV206)kunnen we kiezen voor cilinders ·150 mm;h 300 mm) of voor kubussen. De keuze heeftgrote consequenties voor het niveauvan demeetwaarden.INVLOEDSFACTORENHet niveau van de meetresultaten bijde druksterkte-bepaling kan worden beïnvloed door verschillendefactoren. Het begint bijde keuze van het proefstuk,waarbij de afmetingen, de vorm en niet te vergeten, devlakheid van de drukvlakken van invloed zijn op hetmeetresultaat.Daarnaast beïnvloeden de wijze waarop het proefstukgemaakt wordt en de verhardingsomstandigheden(vooral temperatuur en vochtcondities) hetmeetresultaat. Een andere voor de hand liggendeinvloed, waarop we hier verder niet zullen ingaan,isde ouderdom van het proefstuk op het moment vanbeproeven.Ten slotte zijnook de druksterktebepaling zelf en deeigenschappen van de drukbank van invloed op hetmeetresultaat. Wat de invloed van deze verschillendefactoren op het meetresultaat is,zetten we hieronderop een rij.Keuze proefstukProefstukken kunnen verschillende afmetingen envormen hebben. We onderscheiden kubussen,prisma's en cilindervormige proefstukken, waarbij dehoogte/diameterverhouding (h/d-verhouding) ofwelslankheid bijde laatstgenoemde kan verschillen.Stortrichting, afmeting en vorm van het proefstukbeïnvloeden het meetresultaat.StortrichtingBij vergelijkingvan gestorte kubusvormige en gestortecilindervormige proefstukken krijgenwe al direct temaken met een belangrijkaspect: het verschil instortrichting ten opzichte van de beproevingsrichting.Bij kubussen staat de beproevingsrichting meestalhaaks op de stortrichting. Bij cilinders is dezeevenwijdigaan de stortrichting.Dit kan invloed hebben op de gemeten druksterkte.Bij het vullen en verdichten van een proefstuk zalimmers een zekere ontmenging optreden. Hierdoor ishet proefstuk, bekeken over het beproevingsvlak, nietvolledighomogeen (fig. I).De sterkte van het proefstuk is hierdoor ook nietover het hele proefvlak gelijk. Dit stelt bij het bepalenvan de druksterkte hoge eisen aan de drukbank.-STORTENoTabel ICorrectiefactoren voor verschillende proefstukken conformde Voorschriften Beton. Technologie (VBT 1986)NEN5950 en ENV206 aangegeven met *. Decorrectîefacorentussen haakjes zijnontleend aanandere literatuur.Voorbeeld: Als bijeen kubus met een ribbe van100 mm, een druksterkte van 40 N/mm2 wordtgemeten, dient deze waarde met de factor 0,91 teworden herleid naar een kubus met een ribbe van150 mmo Dus: 0,91 x 40 = 36,4 N/mm2·Beproeving, haaksop de stortrichtingBij gestorte cilinders zijn stortrichting en beproevings-richting gelijk.In dat geval is het afwerkvlak ook hetdrukvlak. Om te kunnen voldoen aan vlakheidseisenmoet het drukvlak geslepen of op de vereistevlakheid worden gebracht door het af te werken meteen speciale, snel verhardende pasta of mortel (deEngelsen noemen dit 'capping').kubuscilinder h/d =1cilinder h/d = 2ribbe of diameter proefstuk in mm100 150 2000,91 1,00 1,05(1,00) (1,10),I5 - 1,20) I,25 *AfmetingKleine proefstukken leveren een hogere meetwaardevoor de druksterkte dan proefstukken met groteafmetingen (tabel I).Als bijvoorbeeld een kubus meteen ribbe van 100 in plaats van 150 mm wordtgebruikt, moet de meetwaarde met een factor 0,91worden gecorrigeerd. De gemeten waarde voor dedruksterkte isbij de kleine kubus bijna 10%hoger danbijde grote. In tabel I staan de correctiefactoren voorproefstukken met verschillende afmetingen envormen. Deze waarden gelden uitsluitend als demaximale korrel van het toeslagmateriaal kleiner isdan 1/3van de kleinste proefstukafmeting.Invloed vande hoogte/diameter-verhouding op de gemetendruksterkte aaneen proefcilinder\\-. - -VormBij proefstukken is ook de 'slankheid' -de verhoudingtussen doorsnede en hoogte- van grote invloed op hetmeetresultaat. Bij toenemende slankheid, dus bijtoenemende hoogte in verhouding tot de doorsnede,wordt de meetwaarde lager. Dit kunnen we aantreffenbijcilinder- en prismavormige proefstukken. Uitonderzoek is gebleken dat bijproefstukken met eenh/d-verhouding van 2 de gemeten druksterktetot 25% lager is dan bijproefstukken met eenh/d-verhouding van I 2).De invloed van de vorm en afmeting van het proefstukop het meetresultaat is voor een belangrijkdeel teverklaren uit de spanningstoestand in het proefstuktijdens het bezwijken.Bij het belasten zal het proefstuk vervormen. Hetwordt in de beproevingsrichting ingedrukt en zal in dedwarsrichting willen uitzetten.In het vlaktussen drukplaat en kubus wordt dit doorwrijvingverhinderd. Hierdoor wordt het proefstuk alshet ware voorgespannen. Dit veroorzaakt eencomplexe, meerassige spanningstoestand in dit vlak. Bijeen kubus met een ribbe van 150 mm ondervindt ookde middendoorsnede hiervan nog invloed.Bij een slanker proefstuk, zoals een cilinder 150;h 300 mm), heerst in het middengebied eendrukspanning, die praktisch eenassig is (fig. 3). Ditverklaart waarom bij een proefstuk met een h/d-verhouding> I een lagere druksterkte wordt gemeten.Wanneer we meetresultaten van 150 mm kubussenvergelijken met die van de in de Europese voornorm(ENV206) (zie kader over Normen) benoemde4,03,53,02,52.0ts1,0e.sverhouding1,41,61,8Inklemming vanhetpraefstuk ter plaatse vanhet drukvlakSpanningstaestand inhet proefstuk tijdens het belastencilinders 150; h 300 mm; h/d = 2), blijkt dat demeetwaarden van de cilinder ongeveer 20% lager zijn.Bij een "platter proefstuk' met een h/d < I wordt demeetwaarde hoger (fig. 2). Zo blijkt de meetwaarde bijh/d = 0,75 bijvoorbeeld ongeveer 20% hoger te zijndan bij de kubus.in de eerste uren na het storten van het proefstuk vangrote invloed is op de verdere sterkteopbouw. Als detemperatuur in deze periode (te) laag is, kan dat eenhogere 28-daagse sterkte opleveren. Een te hogetemperatuur kan een behoorlijk negatieve invloedhebben op de sterkte na 28 dagen.Volgens de voorschriften moet in de periode tussenstorten en ontvormen van het proefstuk eentemperatuur van 20 ± 4 oe worden gehandhaafd.Gebruik van een isolerende mal kan in deze periodeeen forse temperatuurstijging veroorzaken. Debekende hardschuim wegwerpmallen zijn dan ookongeschikt voor het maken van controleproefstukken.De temperatuur van het proefstuk kan in deze mallenimmers sterk oplopen. Nadat het proefstuk uit de malis genomen, wordt het tot het tijdstip van beproevenbij 20 ± 2 oe bewaard.prisma,1=eenassigespanningstoestand3=meerassigespanningstoestandb. kubus\\\vervorminga.III.LMaken van proefstukkenDe betrouwbaarheid van de druksterktebepalingbegint natuurlijk al bij het nemen van het betonspecie-monster waaruit het proefstuk wordt vervaardigd.Het monster moet in de eerste plaats representatiefzijn voor de te beoordelen partij. De volgendebelangrijke stap is het maken van de proefstukken.Daarbij worden hoge eisen aan de mal gesteld voorwat betreft vlakheid, haaksheid en vormvastheid.Afwijkingen van de vereiste vlakheid en haaksheidzullen in het algemeen tot lagere meetwaarden leiden.Het proefstuk moet zorgvuldig worden verdicht. Deverdichtingsmethode moet zijn afgestemd op deconsistentie van de specie. Wanneer we stugge specievia dezelfde methode verdichten als hoogvloeibarespecie is het proefstuk onvoldoende verdicht. Alsvuistregel kunnen we er van uitgaan dat I% meer luchtof holle ruimte ca. 5% sterkteverlies betekent.Hierna moet het proefstuk onder geconditioneerdeomstandigheden verharden tot het tijdstip vanbeproeven.TemperatuurDe temperatuur heeft een dominante invloed op desterkteontwikkeling van beton. Het is bekend dat desterkteontwikkeling bij lage temperaturen langzamerverloopt dan bij hoge temperaturen.Vaak staan we er niet bij stil dat juist de temperatuurVochtconditiesDe vochtcondities waarbij controleproefstukkenmoeten worden opgeslagen, zijn niet voor alle beton-en morteltypen gelijk.Proefstukken van beton, vervaardigd met harde, dichtetoeslagmaterialen, moeten tot het tijdstip vanbeproeven worden opgeslagen in een vochtige ruimte.Daarbij moet een waterfilm op het proefstukopper-vlak aanwezig zijn. Deze proefstukken mogen ookonder water worden bewaard (fig. 4).Bewaren vanproefstukken onderwaterVoor beton met licht toeslagmateriaal en schuimbetongeldt een afwijkende bepaling. Proefstukken hiervankunnen immers water absorberen, hetgeen invloedkan hebben op het niveau van de meetwaarde. Om ditte voorkomen, moeten deze proefstukken wordenverpakt in folie. Zo kunnen ze geen water absorberenen treedt geen vochtverlies op. Voor de conditione-ring van proefstukken van bijvoorbeeld metselmortelgelden weer afwijkende bepalingen.Tot op het moment van beproeven moet devochtconditie gehandhaafd worden. Als hetproefstukoppervlak kort voor beproeven uitdroogt,ontstaan daarin door krimp trekspanningen. Om dezeop te heffen, moet eerst een zekere belasting wordenaangebracht. Hierdoor wordt een hogere meetwaardevoor de druksterkte gevonden.Om dit te voorkomen, moeten controleproefstukkentot het tijdstip van beproeven tegen uitdrogen wordenbeschermd. Uit het werk geboorde proefstukkenmoeten voor de druksterktebepaling 2 dagengeconditioneerd (onder water bij20 ± 2 "C) wordenbewaard.Bij het plaatsen van het proefstuk in de drukbank is hetbelangrijkdat het proefstuk correct wordt gecen-treerd. De belasting dient immers centrisch en zogelijkmatigmogelijkover het oppervlak te wordenverdeeld. Een niet-centrische belasting zal een lagerebezwijksterkte opleverenDe snelheid waarmee de belasting toeneemt, moetzodanig worden gekozen dat de periode tot hetmoment van bezwijken ca. 60 seconden duurt (fig. 6).Tot het moment dat ca. 50%van de verwachtebezwijkbelastingis bereikt, mag de belastingssnelheidhoger worden gekozen. Op het moment dat debelastingssnelheid afneemt doordat het proefstukbegint te bezwijken, mag de snelheid niet meerworden bijgeregeld. Beproeven bij een te lagebelastingssnelheid levert een lagere meetwaarde op;een te hoge belastingssnelheid resulteert in eenhogere waarde.EisenDe eisen voor de constructie, werking en keuring vandrukbanken voor beton zijn beschreven in NEN2876:'Beton en mortel. Drukbanken'. De drukbank moet deuitgeoefende belasting nauwkeurig aanwijzen en hetproefstuk moet gelijkmatigworden belast. Deeerstgenoemde eis levert in de regel weinigproblemen op. Veel moeilijker, maar minstens zobelangrijk,is te zorgen voor een gelijkmatigebelastingoverdracht op het proefstuk.Dat geldt vooral bijgestorte proefkubussen, waarbijde beproevingsrichting haaks staat op de stortrichting.Hierdoor is de druksterkte over hettotale beproe-vingsvlak niet 100% gelijkmatig. Indien bij hetVerband tussende druksterkte en de belastingssnelheidDrukbanken101010 10 10 10(belastingssnelheid)////-, , , , . .1,0I0.81,82,0Vóórde beproeving wordthet proefstuk gecontroleerd opvlakheid en haaksheidpruksterktebepalingDe uitvoering van de druksterktebepaling wordtvoorafgegaan door een aantal controles van hetproefstuk. De herkomst en de ouderdom wordenvastgelegd, alsmede de condities waaronder hetproefstuk is bewaard. Verder wordt het proefstukvóór de beproeving gecontroleerd op vlakheid enhaaksheid (fig. 5) en bijgeboorde cilinders opaanwezigheid van wapening. Soms moet het proefstukdoor zagen entof vlakslijpen op de vereiste afmetingenen vlakheid worden gebracht.PWVIvervaardigen ook maar de geringste ontmengingoptreedt, zijnde dichtheid en sterkte onderin hetproefstuk enigszins hoger dan ter plaatse van hetafwerkvlak. Dit stelt hoge eisen aan de constructie vanhet bolscharnier, de nauwkeurigheid van de centreringvan de drukplaten en de stijfheid van het frame. In denorm is de controle van de krachtoverdrachtbeschreven ('buigdoosonderzoek').Andere eisen die aan drukbanken worden gesteld,hebben betrekking op de vlakheid en hardheid vandrukplaten, de nauwkeurigheid waarmee demeetwaarde kan worden afgelezen en de manierwaarop de maximaaluitgeoefende belasting wordt'vastgehouden' ('peak hold'/sleepwijzer).Verder zijn er eisen beschreven voor de gelijkmatig-heid van de belastingtoename en bijvoorbeeld voor dezogenoemde dagopening (de voor controle-apparatuur toegankelijke ruimte tussen de drukplaten).Zo zijn er nog veel meer zaken over de drukbank innormen vastgelegd. Deze zijn echter vooral van belangvoor de ontwerper en fabrikant van drukbanken.Voor de gebruiker van een drukbank is het van belangdat de drukbank voldoet aan de in de norm gesteldeeisen. Vrijwel elke denkbare afwijking, zoals onvlakkedrukplaten, excentrisch belasten of een slechtDe eisen voor drukbanken staaninNEN2876.werkend bolscharnier resulteert in een lageremeetwaarde. Natuurlijk dienen de eisen die we stellenwel in verhouding te staan tot het gebruiksdoel. Iederebetontechnoloog weet dat proefstukken, vervaardigduit één betonmonster. onderling al enkele procentenin druksterkte kunnen verschillen.KlassenInde norm 'drukbanken' (NEN 2876) worden drieklassen drukbanken onderscheiden (fig. 7).Behalveverschillen in de nauwkeurigheid van de krachtaan-wijzing, (respectievelijk 1,2 en 3%)gelden voor deverschillende klassen ook verschillende eisen voor dekrachtoverdracht en zijnverschillende regimes voorperiodieke controles van de drukbanken van kracht.Zo dient een klasse I drukbank jaarlijkszowel opkrachtoverdracht als op krachtaanwijzingte wordengecontroleerd.Een klasse 3 drukbank moet alleen bijafleveringopkrachtoverdracht worden gecontroleerd. Daarnamoet elke twee jaar uitsluitend nog de nauwkeurigheidvan de krachtaanwijzingworden gecontroleerd.Voor het uitvoeren van officiëlekeuringen, bijvoor-beeld door een onafhankelijkonderzoeksinstituut, zalveelal een klasse I drukbank worden voorgeschreven.Voor de uitvoering van produktiecontroles kanworden volstaan met een klasse 2 of klasse 3drukbank.REKENEN MET DE DRUKSTERKTEDe manier waarop de uiteindelijk bepaalde controle-proefresultaten moeten worden getoetst aan devereiste karakteristieke kubusdruksterkte isbeschreven in NEN 5950: 'Voorschriften Beton.Technologie (VBT 1986)'.Deze keuring is gebaseerd op het resultaat van 12proefkubussen. Hieruit worden de gemiddeldekubusdruksterkte en de standaardafwijkings12bepaald en vervolgens - 1,53 s12 berekend.Indien het resultaat groter is dan de vereistekarakteristieke sterkte f'ek wordt de populatie waaruitde steekproef isgetrokken, goedgekeurd.Voor sterkteklassen tlm B35, is het toegestaan aan dehand van het resultaat van 6 kubussen te keuren. Hetgemiddelde van deze 6 resultaten moet dan voldoenaan het in tabel 2 aangegeven keuringscriterium.TOT5LOT0,85 x 0,85 x 25=15 N!mm21,2Tabel 2Keuringscriterium bij6 proefkubussen (cfm. NEN5950)Toten met sterkteklasse B35 mageen vereenvoudigdkeuringsschema worden aangehouden, waarbij wordtgekeurdop hetgemiddelde van6 opeenvolgendekubussen.91521273339r:1525455565B15B25BB45B 55B65sterkteklasseTabel 3Rekenwaarde vande druksterkte NEN672012 N !mm223 N !mm233 N !mm243 N !mm2gemiddelde van 6 kubussenB5BISB25BsterkteklasseSommige betonbouwers voelen zich wat onbehaaglijkbij de gedachte dat de rekenwaarde voor dedruksterkte wordt ontleend aan meetwaardenafkomstig van optimaal geconditioneerde proefstuk-ken. Dat wil zeggen van proefstukken die goedverdicht en optimaal nabehandeld zijn.Voor hun geruststelling: bij controle van de sterkte inhet werk blijkt dat de kubusdruksterkte normaliterruimschoots wordt geëvenaard. Overigens is hetaardig na te gaan wat de constructeur doet met hetbegrip karakteristieke kubusdruksterkteOm tot de rekenwaarde voor de druksterkte (tabel 3)te komen, wordt eerst een factor 0,85 gebruikt om dekorteduursterkte om te rekenen naar langeduur-sterkte.Daarna wordt nogmaals een factor 0,85 gebruikt omde kubusdruksterkte naar (eenassige) cilinderdruk-sterkte om te rekenen.Ten slotte wordt een materiaalfactor van 1,2gebruiktom o.a. verschillen tussen de sterkte in het werk en desterkte van het proefstuk te verdisconteren.De rekenwaarde voor sterkteklasse B 25 wordt:Deze aflevering van BETONlEK geeft inzicht in eenaantal invloedsfactoren bij het bepalen van dedruksterkte. Door het standaardiseren van debeproeving levert de in normen vastgelegdedruksterktebepaling betrouwbare en goed reprodu-ceerbare resultaten op. In de praktijk is inmiddels welgebleken dat met de gehanteerde, van proefstukkenafkomstige, rekenwaarden veiligeen betrouwbarebetonconstructies kunnen worden gebouwd.H.W. Reinhardt, Beton als construetiemateriaal -eigenschappen en duurzaamheid; Delftse UniversitairePers, Delft, 1985A.M. Neville, Properties of concrete; Pitman, Londen,1981GTB, deel I. Grafieken en Tabellen voor Beton,Betonvereniging, Gouda, 1988.Stutech rapport 2: Omrekeningsfactoren voorproefstukken, STUTECH, 's-Hertogenbosch, 1980.Betoniek 1/3, KubussterkteBetoniek 2/2 Voorspellen van kubussterkteBetoniek 5/3 Druksterkte op lange termijnBetoniek6/16 DrukbankenBetoniek 7121 Nieuwe regels voor bepaling druksterkteBetoniek 8/13 Eigenschappen van beton (I)NEN 5950 Voorschriften Beton. Technologie (VBT1986) en aanvullingenNEN 5955 Beton en mortel. Monsterneming vanbeton- en mortelspecies.NEN 5965 Beton. Gestorte proefstukken -Vervaardiging - Bewaring en conditione-ring.NEN 5968 Beton en mortel. Bepalingvan dedruksterkte van proefstukken.NEN 6720 Voorschriften Beton. Constructieveeisen en rekenmethoden (VBC 1990).ColofonBETONlEKis 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).=NEN 2876 Betonen mortel. Drukbanken. Eisen metbetrekking tot de constuctie. werking enkeuring.ENV206 Beton. Eigenschappen, vervaardiging,verwerking en keuringscriteria.Daar 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 CVAK_