Een maandelilkseuitgave van deNederlandse Cementindustriecorrespondentie-adrespostbus 3011, 5203 DA 's-Hertogenboschtelefoon 073-150150 (abonnementen 150231)Examen BetontechnologieCB11980april 1980In de inleiding tot ons traditionele artikel over hetexamen CB1 werd de laatste jaren nogal eensgesproken over de 'nieuwe' voorschriften:VB1974.Dat nieuwe is er, nu deze VB1974zijn zevendelevensjaar is ingegaan, inmiddels wel watafgesleten. Toch blijken betonvoorschrifteneenlange rijpingsperiode te hebben, een duidelijkeovereenkomst met het verharden van beton zelfwaar we het in de vorige aflevering over hadden.Het belangrijkste punt waarop de huidige voor-schriften zich onderscheiden van alle voor-gaande, betreft de nadruk op controleproce-dures, vooral ten aanzien vande afnamecontrole.Dat ook de leden van de examencommissie, allenpraktizerende betontechnologen, zich bewustzijn van het belang van dit onderwerp mag blijkenuit het aandeel kwaliteitscontrole in het voor-liggende examen. En dan vooral in het tweede,dus 'praktische'deel van het examen. Uitgangs-punt is daarbij dat een bevoegd betontechnoloogniet slechts een aantal rekenregels uit de voor-schriften moet kunnen toepassen. In zijn dage-lijks werk moet hij met voldoende inzicht in deachtergronden met deze regels kunnen omgaan,ook in gevallen die buiten de alledaagse routinevallen.De stabiliteit van het karakter van de examens vande laatste jaren vinden we eveneens terug in hetaantal kandidaten dat steeds 150 à 200 bedraagt.Dit jaar waren het er 178. Hiervan slaagden er 80of45%.EERSTE GEDEELTEHiervoor was 1 uur beschikbaar; gebruik van hetcursusboek was niet toegestaan. Met dit gedeeltewaren 50 punten te verdienen.Vraag 1 {5 punten}Noem een aantal maatregelen die in aanmerkingkomen bij mengselontwerpen uitvoering vanmassabeton.AntwoordDe hoofdzaak ishet beperken van de spanningendie optreden door temperatuurverschillen in hetbeton ten gevolge van de (begin-)hydratatie-warmte van het cement.Maatregelen die in aanmerking komen:1. Keuze van een cement met lage hydratatie-warmte.2. Beperken van het cementgehalte. Ook allemaatregelen die hiertoe direct of indirect leiden,kunnen afzonderlijk worden genoemd: vergrotenvan de maximale korrelafmeting van het toe-slagmateriaal, beperken van de hoeveelheid aan-maakwater (evt. ook door plastificerende hulp-stof).3. Beperken van de aanvangstemperatuur van debetonspecie. Ook hier kunnen weer afzonderlijkemaatregelen worden genoemd zoals koelen vantoeslagmateriaal (o.a. besproeien van grind),koelen van aanmaakwater. gemalen ijs als aan-maakwater. koelen met vloeibare stikstof.4. Uitstellen van de warmteontwikkeling endaarmee zo mogelijk verlagen van de tempera-tuurpiek (niet alle vertragers sorteren dileffect)met behulp van een vertragende hulpstof.5. Afvoeren van warmte door circuleren vankoelwater door vooraf in de constructie aange-brachte koelbuizen.6. Verkleinen van het temperatuurverschiltussen kern en buiten kant van het beton door eenisolerende bekisting of door uitstellen van hetontkisten.Vraag 2 (5 punten)Noem vijf uitvoeringstechnieken om eengegevenbetonspecie sneller te laten verharden.AntwoordDe belangrijkste technieken betreffen het toe-voeren van warmte aan verse betonspecie. Af-zonderlijk kunnen worden genoemd: storten inwarme bekisting, stomen van beton, verwarmenmet infrarood(gas)stralers, elektrisch verwarmen(bijv. via de wapening).Een andere reeks technieken berust op hetverlagen van de wcf door het onttrekken vanwater aan de verse specie. Genoemd kunnenworden: vacuümbeton, centrifugemethóde('slingerbeton').Ook het beperken van het warmteverlies door eenisolerende bekisting of een batterijbekisting kanals versnellend worden aangemerkt.Vraag 3 (5 punten)Met welke argumenten zou u de toepassing vaneen plastificerende hulpstof bij het storten vaneen betonvloer kunnen motiveren?AntwoordMet een plastificeerder kan mena. bij gelijkblijvende waterhoeveelheid de ver-werkbaarheid verbeteren,b. bij gelijkblijvende verwerkbaarheid de hoe-veelheid aanmaakwater verminderen.Punt a kan leiden tot gemakkelijker en snellerwerken met bijv. eenvoudiger of minder inten-sieve verdichtingsapparatuur.Punt b kan, bij gelijkblijvende betonkwaliteit,leiden tot een verlaging van het cementgehalte endaarmee tot lagere kosten. Bij handhaving vanhet cementgehalte, dus bij lagere water-cement-factor, ontstaan de volgende typische kwali-teitsverbeteringen:1. hogere betonkwaliteit;2. hogere beginsterkte, waardoor mindergevoelig voor een tekortschietende nabehande-ling;23. minder uitdrogingskrimp, waardoor minderscheurgevoelig;4. minder kans op ontmenging van de specie,waardoor hogere oppervlaktekwaliteit engeringere gevoeligheid voor plastische krimp-scheuren;5. sneller opstijven waardoor minder tijdverliesbij afwerken.Vraag 4 (5 punten)Noem vijf factoren die de snelheid van opstijvingvan cementpasta beïnvloeden.Antwoord1. Soort cement, dus de chemische samenstel-ling.2. Klasse van het cement, dus de fijnheid vanmaling.3. De water-cementfactor, dus de hoeveelheidaanmaakwater.4. De temperatuur van de pasta. Zowel debeg intemperatuur als de warmtewisseling met deomgeving kunnen worden genoemd.5. Hulpstoffen in de vorm van versnellers ofvertragers; indirect ook plastificerende hulp-stoffen via de invloed op de water-cementfactor.Vraag 5 (5 punten)Welke factoren beïnvloeden de groene sterktevan beton?AntwoordDe 'echte'groene sterkte, dat is de stabiliteit vanverdichte verse specie waar de cementsterktenog geen rol speelt, wordt bepaald door devolgende factoren:1. De aard van het toeslagmateriaal, rond ofgebroken.2. De korrelopbouw van het mengsel, waarbijvooral de fijne fractie belangrijk is.3. De hoeveelheid water in het mengsel, afge-stemd op de wijze van verdichten.4. De mate van verdichting.In iets uitgebreidere zin, zoals het begrip groenesterkte meestal bij glijbekisting wordt gehan-teerd, speelt ook de verhardingskarakteristiekvan de cementpasta een rol.Vraag 6 (5 punten)Ter verbetering van de verwerkbaarheid vanbetonspecie wordt het cementgehalte verhoogdmet behoud van de water-cementfactor. Wat ishiervan het gevolg voor de uitdrogingskrimp enwaarom?AntwoordEen verhoging van het cementgehalte metbehoud van de water-cementtactor leidt tot eenverhoging van het watergehalte van de specie endaarmee tot vergroting van de uitdrogingskrimp.125 250 50030506070ao901/V /me gsel I// 1/17/1// »> selB 16 31.5zeven10 /1/I20I30I/ I50/ I60/ I707 I80-:125 250 500 1 2 16 31.5zevenFiguur 1 Figuur 2Figuur 3Vraag 8 (10punten)Een toeslagmaterialenmengsel voor licht betonbestaat uit 600 kg grove toeslag (volumiekemassa Psr = 1300 kg/m3) en 800 kg zand(volumieke massa Ps= 2650 kq/rn"), Zeefanalysevan beide materialen volgens bijgaand diagram(fig. 2).Teken het zeefdiagram van dit mengsel metgebruik van de standaardzeefserie op logarit-mische schaal.10/20/30//so60707AntwoordDe grove toeslag levert 600/1,3 = 461,5 liter inabsolute volumedelen. Hetzand levert 800/2,65 =302 liter in absolute volumedelen. De verhou-ding zand/grof in het mengsel bedraagt dus302 : 461,5 ofwel 40 : 60.De zeefkromme van dit discontinue mengselwordt gekenmerkt door een horizontaal gedeeltetussen 2 en 8 mm in welk gebied geen materiaalaanwezig is. De Iinker- en rechtertak van dekromme bestaan uit 40% van de gegeven zand-kromme, resp. 60% van de gegeven 'grind'-kromme, zie figuur 3.B 16 31.5Zeven2125 250 500Vraag 7 (10punten)Twee betonspecies met een cementgehalte van320 kg/m3eneen water-cementfactor van 0,55verschillen slechts in de korrelgradering van hettoeslagmateriaal. Zie mengselkrommen I en Il inhet bijgevoegde diagram (fig. 1).Geef aan (meteen zeer korte verklaring) in hoeverre verschilkan optreden ten aanzien van1. gevoeligheid voor ontmenging,2. zetmaat,3. volumieke massa,4. verdichtbaarheid,5. controleproefsterkte.Opmerking: indien het slechter verwerkbaremengsel I onvolledig wordt verdicht, leidt dit toteen lagere volumieke massa en een geringeresterkte. Daar staat tegenover dat de cementsteen(met dezelfde kwaliteit) mengsel I (met defijnere korrels) in dunnere laagjes isverdeeld; datheeft een sterkteverhogende invloed. Dit zijnbeide slechts randverschijnselen.Antwoord1. Mengsel I bevat meer fijn toeslagmateriaaL Degrotere specifieke oppervlakte hiervan vraagtmeer water ter bevochtiging. Er is dus minder'vrij' water en daardoor een kleinere gevoeligheidvoor ontmenging. Ook het hogere gehalte aangrote korrels van mengsel rr leidt sneller totontmenging.2. Door de geringere hoeveelheid 'vrij' waterheeft mengsel I een lagere zetmaat.3. De volumieke massa's van de verdichtespecies zijn gelijk.4. Voor dezelfde verdichtbaarheid vragen fijneremengsels meer water. Bij dezelfde hoeveelheidwater is mengsel I dus moeilijkerverdichtbaar;dit komt ook tot uitdru kking in de lagere zetmaat.5. Door de gelijke water-cementfactor leverenbeide mengsels dezelfde sterkte op.3TWEEDE GEDEELTEHiervoor was twee uur beschikbaar; gebruik vanhet lesboek was toegestaan, totaal te behalenpunten 50.Algemene gegevensPs portlandcement 3,15 kg/literPs zanden grind 2,65 kg/literZeefresten (in procenten) van de toeslagmate-rialen : zie tabel 1.zeefC 31,5C 16C 8C 42mm1500 urn250 urnvochtgehaltet.o.v. natmateriaalfijn zand betonzand212214 4553 9496 995% 3%grind216291971001001001002%Tabel 1Vraag 9 (10 punten)Bereken een betonsamenstelling welke voldoetaan de eisen van de VB 1974voor betonkwaliteitB 22,5, klasse I en consistentiegebied 3. Er wordtportlandcement klasse A toegepast; het lucht-gehalte is 1%. Uhebt keuze uit de gegeventoeslagmaterialen. Geefeen opgave van de tedoseren hoeveelheden.AntwoordAls de mengselkromme in het AB-gebied valt,bedraagt het minimum cementgehalte volgensde VB-tabel340 kg/m3.Het zandpercentagewordt berekend met de formule van RengersenAntonisse Pz = 10 Fz + 27 + 2 cg - 0,08 C,in dit gevalPz = 10x2,70 + 27 + 2x3-0,08x340 = 33%.Uitde mengselberekening (tabe/2) blijkt dat hetzand-grind mengsel binnen de grenslijnen ABvalt.De hoeveelheid fijn « 250 urn) bedraagt:cement 108 literuit zand 0,06x233 = 14 litertotaal 122 literdus voldoende (eis VB'74: 1201.).Doseeropgave per m3:Cement: 340 kgZand: 233x2,65xl00/97 = 636 kg,waarvan 19 liter water.Grind: 474X2,65xl00/98 = 1281 kg,waarvan 25 liter water.Water: 175-(19 + 25) = 131 literVraag 10 (5 punten)Beoordeel aan de hand van onderstaande steek-proeven of deze voldoen aan de vereiste waardevolgens de VB 1974voor betonkwaliteit B 22,5,betonklassedusO,33x707 = 233 literdus 0,67x707 = 474 literwaarvan 33% zand,en 67% grind,293 liter340/3,15 = 108 liter175101000 293 = 707 literMengselberekening.Cement 340 kgWater 175 literLucht 1%volume toeslagmateriaalmengselzeef fijn zand betonzand grind 33% b.z, grenzen AB67% grindC 31,5 - - - - -C 16 - - 21 14 11 - 38C 8 - - 62 42 23-62C 4 - 2 91 62 53-772mm - 12 97 69 63-831 mm 2 18 100 73 72-92500 urn 45 100 82 -250 urn 53 94 100 98 85-9896 99 100 100 -Tabel 24De steekproeven betreffen kubusdruksterkte-cijfers bepaald volgens decontroleproef.steekproefXcontroleç os30tEEE38430,634,231,932,636,231,4331,433,536,234,030,932,11 2Steekproeven (in N/mm2)34,4 36,139,1 39,336,6 32,638,4 38,532,4 36,935,3 35,7165 6steekproef (or.)3waar se uwingsgr ns 121.8126812t30E4a-ba Contro/edlagram druksterkteb Contro/ediagram spreidingsbreedte10Vraag 12 (25 punten)Elementen voor een gewapend betonnen brug-dek worden gemaakt in betonkwaliteit 8 30.Ontwerp een betonsamenstelling met opgave vande te doseren hoeveelheden per m3, waarvan hetgemiddeld sterkteniveau zodanig is dat de af-keurkans niet meer dan 5% bedraagt. Verder zijngegeven:consistentiegebied 3,in verband met het verpompen van de beton-specie moet de hoeveelheid 'fijn' (< 250urn)minimaal 130 11m3 zijn,het cementgehalte mag niet hoger zijn dan350 kq/rnê,luchtgehalte 1%,portlandcement klasse A (normsterkte45 N/mm2) ,de standaardafwijking van de controleproef is4,5N/mm2,er kan een plastificeerder worden toegepast;in dat geval 5% waterreductie,de drie gegeven toeslagmaterialen mogen naarkeuze worden gebruikt.AntwoordIndien voor 830 steekproeven van 6 kubussenworden gebruikt, mag niet worden gewerkt meteen kleinere standaardafwijking dan 5N/mm2· Decontrolegrens wordt danf'ck + 1,53's = 30 + 1,53'5 = 37,65 N/mm 2·Deze grens wordt door de 4esteekproef onder-schreden.Daarnaast moet volgens keuringsvoorschriftde spreidingsbreedte w in een controlediagram(fig. 4) worden uitgezet. Daarbij geldt als:waarschuwingsgrens 4,63x5 = 21,8 N/mm2actiegrens 5,62x5 = 28,1 N/mm2De spreidingsbreedten w bedragen achtereen-volgens: 7,1 -11,5 -10,0 -11 ,8-12,9. De waar-schuwingsgrens wordt nergens overschreden.Steekproeven (in N/mm2 )Vraag 11 (10 punten)Beoordeel aan de hand van onderstaande steek-proeven van terplaatse gestortbeton of dezevoldoen aan de vereiste waarde volgens de V81974 voor betonkwaliteit 8 30, betonklasselI. Desteekproeven betreffen kubusdruksterktecijfersbepaald volgens de controleproef.1 2 3 4 5 640,2 38,4 39,4 36,4 45,9 42,943,4 41,9 45,6 34,9 39,1 47,036,2 40,2 44,2 32,6 46,4 41,339,9 36,0 38,6 38,4 42,8 35,241,0 34,8 34,1 39,3 36,3 34,138,7 40,7 35,0 42,6 34,6 36,244,439,7 38,67 39,48 37,37 40,85 39,441,238,644,1X12 = 40,20s12=2,91Teken de bijbehorende controlediagrammen.AntwoordDe gemiddelde waarden van de gegevenproeven bedragen resp. 36,0 36,5- 33,0 32,8N/mm2. Beide laatste voldoen niet aan de vereisteminimale waarde van 34 N/mm 2.56Tabe/3mengsel mengselzeef 2% f.z., 30% b.z. 4% f.z., 29% b.z. grenzen AB68% grind 67% grindC 31,5 - - -C 16 14 14C 8 42 42C 4 62 62 772mm 70 69 63-831 mm 73 72 72-9282 81 -97 96 85-98125 urn 100 100 -345/3,15 = 110 liter175 liter10 liter295 literAntwoordMen realiseert zich niet altijd dat er een vrij grotekans op afkeuren bestaat als een gemiddeldebetonkwaliteit juist aan de eisen voldoet. Volgensde keuringskarakteristiek van de VB 1974 zal, bijeen gemiddelde sterkte die juist voldoet, in 38%van de gevallen toch afkeuring optreden.Dit is dan het bekende producentenrisico. Om dekans op goedkeuren te verhogen, zal op eenhogere dan de vereiste sterkte moeten wordengemikt. Praktisch gebeurt dit natuurlijk ook altijd.Indit geval accepteert men geen grotere afkeur-kans dan 5%. Volgens het cursusboek Beton-technologie CB1moet de gemiddelde sterkte dan2,2 x s hoger liggen dan de karakteristiekesterkte.Voor B 30 wordt de gemiddelde sterkte:f'ek + 2,2's 30 + 2,2 x 4,5 = 40N/mm2.De waterbehoefte in consistentiegebied 3bedraagt:indien zand-grindmengsel in graderingsgebiedAB 175 11m3 (met plastificeerder 1661)indien zand-grindmengsel in graderingsgebiedAC 1951/m3(met plastificeerder 1851)De vereiste wcf is af te leiden uit de formulef'cm= 0,8N + 25 (waarin N = de normwsterkte van het cement en W = de water-cementfactor),25dus 40 = 0,8x45 + wwaaruit volgt wcf = 0,51(Gebruik van de grafieken uit het cursusboek diehet verband aangeven tussen de wcf en debetondruksterkte. leidt vrijwel tot hetzelfderesu Itaat; in de ontwerpfase zijn beidebenaderingen voldoende nauwkeurig)De combinatie van waterbehoefte en wcf leidt totde volgende cementgehaltes:graderingsgebied AB (zonder plastificeerder)175/0,51 = 345 kg/m3graderingsgebied AB (met plastificeerder)166/0,51 325 kg/m3graderingsgebied AC (zonder plastificeerder)195/0,51 = 382 kg/m3graderingsgebied AC (met plasttflceerder)185/0,51 = 363kg/m3Beide laatste waarden voldoen niet aan deeis dathet cementgehalte maximaal 350 kg/m3 magbedragen.Oploesim; I:zonder plastificeerder. cementgehalte 345 kg/m3Het percentage zand kan worden berekend metde formule van Rengers-Antonisse,Pz = 10x2,7 + 27 + 2x3-0,08x345 = 32%Uitleveringsberekening:Cement 345 kgWaterLucht 1%vol ume toeslagmaterialen 1000 - 295 = 705 literwaarvan 0,32x705 = 226 liter zanden 0,68x705 = 479litergrind.De hoeveelheid fijn bedraagt110 + 0,06x226 = 124liter/m3·De vereiste hoeveelheid fijn bedraagt 130 11m3,dus een aanvulling van 611m3moet wordengevonden door een gedeelte van het betonzandte vervangen door fijn zand. Eén liter betonzandvervangen door één :liter fijn zand geeft0,47 - 0,06 = 0,41 liter méér fijn. Voor 6 liter méérfijn is dus nodig 6/0,41 = 15 liter fijn zand(= 2% van het totale mengsel). -We gaan nu verder met het toeslaqmaterlaten-mengsel 2% fijn zand, 30% betonzand en 68%grind. Uit tabel 3 blijkt dat dit mengsel binnen degrenslijnen AB ligt.7103 + 0,06x 245 = 1181iter. De ontbrekende12 liter fijn wordt verkregen door vervanging van12/(0,47- 0,06) = 29 liter betonzand door fijnzand. Het mengsel wordt 29 liter fijn zand,216 literbetonzand en 476 litergrind ofwel 4% fijnzand, 30% betonzand en 66% grind.Bij controle op ligging binnen de grenslijnen ABblijkt ditmengsel op de 1 mm-zeef juist de grenste overschrijden. Vandaar nog een kleine cor-rectie tot 4% fijn zand, 29% betonzanden 67%grind (tabel 2).Doseeropgave per m3 betonspecie:Cement: 325 kgPlastificeerder in devoorgeschreven hoeveelheidFijn zand: 29x2,65x100/95 = 81 kg,waarvan 4 kg waterBetonzand: 209x2,65x100/97 = 571 kg,waarvan 17 kg waterGrind: 483X2,65X 100/98 = 1306 kg,waarvan 26 kg waterAanmaakwater: 166- (4 + 17 + 26) = liter325/3,15 = 103 liter166 liter10 liter279 litervolume toeslagmateriaal = 721 literwaarvan O,34X721 = 245 liter zanden 0,66X721 = 476 liter grind.De hoeveelheid fijn bedraagtOplossing 1/:met plastificeerder, cementgehalte 325 kg/m3Pz = 10x2,70 + 27 + 2x3-0,08X325 = 34%Uitleveringsberekening:Cement 325 kgWaterLucht 1%Doseeropgave per m3betonspecie:Cement: 345 kgFijn zand: 15x2,65x100/95= 42 kg,waarvan 2 kg waterBetonzand: 211X2,65X100/97 = 576 kg,waarvan 17kg waterGrind: 479x2,65x100/98 = 1295kg,waarvan 26 kg waterWater: (2 + 17 +26)= 130literEXAMENCB119808