Een maandelijkse uitgave van deVereniging Nederlandse Cementindustriepostbus 3011, 5203 DA 's-Hertogenbosch april 1985Examen BetontechnologieCB1 1985Sinds 1972 is in Betoniek elk jaar het examenBetontechnologie CB1 gepresenteerd. Nu dus alvoor de 14e keer. Vrijwel elk jaar wordt daarbijgeconstateerd dat teveel cursisten het niveau vanhet examen onderschatten. Helaas is deze uitgavedaarop geen uitzondering.Van de 128 examenkandidaten slaagden er 46,slechts 36% dus. Niet veel beter dan het diepte-punt in 1978, toen slechts 30% van de kandidatenslaagde.Opmerkelijk was het nog grote aantal fouteantwoorden op vraag 8, een ogenschijnlijkeenvoudig inzicht-vraagje met betrekking tot hetbegrip volumieke massa. De volumieke massa vaneen mengsel van zand en grind ligt niet ergenstussen die van zand en die van grind in (zoalsvelen antwoorden), maar zal aanmerkelijk hogerliggen.Zijn de opgaven (te) zwaar? De hierna volgendeuitwerking geeft u de gelegenheid zelf te oordelen.Als u de discipline kunt opbrengen niet direct deantwoorden te lezen tegelijkertijd een goedegelegenheid uw eigen kennis en vaardigheid op ditterrein nog eens te toetsen.EERSTE GEDEELTEHiervoor was één uur beschikbaar. Gebruik vanhet lesboek was niet toegestaan.Totaal aantal te behalen punten: 50.Algemene gegevens:Pshoogovencement 2950 kg/m3Psportlandcement 3150 kg/m3Pszand en grind 2650 kg/m3Psbasalt 3000 kg/m3Vraag 1 (5 punten)Noem steeds tenminste twee factoren die vaninvloed zijn op de kleur en het uiterlijk van beton:a. bij het samenstellen;b. bij het verwerken;c. tijdens de verharding.AntwoordOp deze vraag zijn vele antwoorden mogelijk.a. Keuze water-cementfactor, cementfabrikaat,cementsoort (bijv. he, wit pc, pc).b. Verdichting, aard en structuur van de bekisting,gelijkmatigheid waarmee bekistingsolie isaangebracht, dichtheid bekistingsnaden, wijzevan afwerken.c. Bleeding, nabehandeling, verhardingsomstan-digheden, blauwe kleur hc, witte uitslag,vervuiling.Vraag 2 (5 punten)Het gewicht van 1 ma verse betonspecie, met zanden grind als toeslagmateriaal, is 2380 kg/m3.Men vervangt een gedeelte van het grind doorbasalt waardoor het gewicht van 1 m3 betonspecie2500 kg/m3 wordt.Geef aan in kilogrammen hoeveel grind doorbasalt moet worden vervangen om de volumiekemassa van de betonspecie op 2500 kg/m3 tebrengen.1Grafische weergave van kruip: toename van devervorming in de tijd(vraag 3)/ tijdstip vanvande vervormingbij gelijkblijvendebelastingogenblikkelijke vervormingbij belastenAntwoordWanneer 1 liter grind door basalt wordt vervangenneemt het gewicht toe met 3,000 - 2,650 =0,350 kg. De totale gewichtstoename is per m32500 - 2380 = 120 kg. Er moet dus 120/0,350 =343 I grind door basalt worden vervangen.Dat komt neer op 2650 x 0,343 = 909 kg grind.Vraag 3 (5 punten)Geef een definitie van de kruip van beton en maakdit vervolgens duidelijk in een grafiek.AntwoordKruip is de toename van de vervorming in de tijd,die optreedt wanneer beton aan een constante(of variërende) spanning wordt blootgesteld.Figuur 1 geeft een beeld van de kruipvervorming,die zoals uit de figuur blijkt, moet worden opgeteldbij de elastische vervorming ten gevolge vandezelfde spanning om de totale vervorming teverkrijgen. Dit beeld geeft kruip duidelijker weerdan figuur 152 uit het cursusboek, waar de invloedvan de tijd niet uit blijkt.Vraag 4 (5 punten)Een partij betonzand bevat 2% (m/m) vocht (t.o.v.nat). De volumieke massa bedraagt 1400 kg/m3.Hoeveel lucht bevat 1 m3 van dit zand?Antwoord1 m3 zand bevat 0,02 x 1400 = 28 kg water. Er isdus 1372 kg zand aanwezig. Dit neemt eenvolumein van 1372/2650 = 0,518 m3.Het natte zand neemt een volume in van0,518 + 0,028= 0,546 m3 . Het zand bevat dus1 - 0,546 = 0,454 m3 lucht, of wel 45,4%.Vraag 5 (5 punten)Geef aan met welk doel plastificerende hulpstoffenkunnen worden toegepast en wat de effecten zijn2op verwerkbaarheid en 28-daagse kubusdruk-sterkte.AntwoordPlastificerende hulpstoffen kunnen worden toe-gepast met het doel de verwerkbaarheid teverbeteren bij gelijkblijvende hoeveelheid water,dan wel verlaging van de hoeveelheid water bijgelijkblijvende verwerkbaarheid. Ook een combi-natie van beide doeleinden is uiteraard mogelijk.Een betere verwerkbaarheid kan nodig zijn bijplaatselijke wapeningsconcentraties, bij hogerespecietemperaturen e.d. Minder water bij gelijkeverwerkbaarheid kan nodig zijn om een hogeresterkte te krijgen, maar ook om uitdrogingskrimp teverminderen.Wanneer de water-cementfactor constant wordtgehouden neemt de verwerkbaarheid toe.Afgezien van het mogelijke effect van een betereverdichting blijft de druksterkte na 28 dagenconstant.Wordt de verwerkbaarheid constant gehouden dankan met minder water worden volstaan. Bij eenonveranderd cementgehalte neemt de water-cementfactor af en de druksterkte toe. Wanneerdeze sterktetoename niet nodig is kan, behalve dehoeveelheid water, ook de hoeveelheid cementworden gereduceerd, uiteraard voor zo ver devoorschriften dat toelaten.Vraag 6 (10 punten)Van een betonsamenstelling met 300 kg/m3cement en een water-cementfactor van 0,52 moetom redenen van verwerkbaarheid de totalehoeveelheid water worden vergroot tot 175 11m3 ·Welk cementgehalte moet nu worden toegepastom ongeveer dezelfde grootte van de uiteindelijkeuitdrogingskrimp te verkrijgen?Aangenomen mag worden dat het cementongeveer 35% van zijn gewicht aan water bindt.Tabel 1Richtwaarden voor de waterbeheofte van betonmengsels(gegeven bij Tweede Gedeelte)nominale korrel 8 16 31,5 63graderingsgebied A-B A-C A-B A-C A-B A-C A-B A-Cconsistentiegebied 1(zetmaat 40 mm 175 195 160 180 150 170 140 155verdlchtinqsmaat 1,45 tlm 1,26)consistentiegebied2192 213 180 200 165 185 155 170(zetmaat 50 t/m 90 mm)consistentiegebied 3205 2251 195 218 180 200 168 190(zetmaat 100 t/m 150 mm)AntwoordUitdrogingskrimp wordt hoofdzakelijk bepaald doorde hoeveelheid verdamp baar water. Het mengselbevatperm3300 x 0,52 = 1561 water. Hiervanwordt 0,35 x 300 = 1051 gebonden; er resteertdus 156 - 105 = 51 I vrij water. Bij toevoegingvan 175 I water moet dus 175 - 51 = 124 waterworden gebonden. Hiervoor is nodig 124/0,35 =354 kg cement.Vraag 7 (10 punten)In een betonmengsel met 320 kg hoogovencementper m3 is de totale hoeveelheid fijn kleiner dan0,250 mm 1131/m3 . Men wil deze hoeveelheidverhogen tot 130 11m3 door een gedeelte van hetbetonzand te vervangen door fijn zand.Hoeveel kg droog betonzand moet tenminstevervangen worden door zand om hieraan tevoldoen?Cumulatieve zeefrest betonzand op 0,250 mm is98%.Cumulatieve zeefrest fijn zand op 0,250 mm is55%.AntwoordVervanging van 1 I betonzand door fijn zandgeeft een toename van de hoeveelheid fijn van0,45 - 0,02 = 0,43 I. De toename moet zijn130 113 = 171, zodat 17/0,43 = 39,51betonzand moet worden vervangen, of wel39,5 x 2,65 = 105 kg.Vraag 8 (5 punten)De volumieke massa Pm van droog betonzand is1500 kg/m3en van droog betongrind 1650 kg/m3·Geef een schatting van devolumieke massa Pm van een zand-grindmengselbestaande uit één gewichtsdeel zand en tweegewichtsdelen grind.AntwoordHet zand zal de holle ruimte van het grind (in elkgeval gedeeltelijk) opvullen. De Pm zal dus zekerhoger worden dan 1650 kg/m3.Een scherpere schatting is echter mogelijk.1 m3 = 1650 kg grind bevat 1 1650/2650 =0,38 m3 holle ruimte. Hierin moet worden opqe-nomen 825 kg zand of wel 825/1500 = 0,55 m3zand. Wanneer de ruimte optimaal wordt gebruikt,wordt het volume dus 1 + 0,55 - 0,38= 1,17 m3 .De volumieke massa van het mengsel is in datgeval dus (1650 + 825)/1,17 = 2115 kg/m3.Aangenomen moet echter worden dat wat extrapasruimte nodig is, waardoor de volumieke massawat kleiner zal zijn, zeg 2000kg/m3.TWEEDE GEDEELTEVoor het tweede gedeelte was 2 uur beschikbaar,waarbij het gebruikvan het lesboek wastoegestaan. Totaal aantal te behalen punten: 50.Algemene gegevens:Ps hoogovencement 2950 kg/m3Psportlandcement 3150 kg/m3Pszand en grind 2650 kg/m3vochtgehalte zand: 4% (m/m) t.o.v. natvochtgehalte grind: 2% (m/m) t.o.v. natIn tabel 1 zijn de richtwaarden gegeven voor dewaterbehoefte van mengsels bij verschillendenominale korrelgrootten voor de (nieuwe)consistentiegebieden volgens NEN 3880.3Vraag 9 (10 punten)Er moet een betonsamenstelling worden ontwor-pen voor de betonkwaliteit B17,5 in betonklasse I.De gewenste verwerkbaarheid ligt in consistentie-gebied 3. Als aanvullende eis geldt dat de gemid-delde kubusdruksterkte na 1 dag 15 N/mm2 moetzijn.De gemiddelde verhardingstemperatuurgedurende de eerste 24uur :is 20°C. Er wordt eenportlandcement klasse C toegepast met eengemiddelde 1-daagse normsterkte van 28 N/mm2·Bereken de af te wegen hoeveelheden per m3 alsgerekend moet worden met 1% (v/v) lucht bijtoepassing van zand en grind met de korrel-gradering volgens tabel 2.AntwoordVolgens de formule B = 0,8N + 25/W - 45 zouals eerste schatting voor het bereiken van eenbetonsterkte van 28 N/mm2 een water-cement-factor van hoogstens 0,66 mogen worden gebruikt.Volgens de VB 1974/84 is echter de maximaal toe-gestane water-cementfactor 0,60.Voor consistentiegebied 3, gebied AB, is volgenstabel 1 ca. 180 I water nodig. De minimale hoeveel-heid cement :is dus 180/0,6 = 300 kg/m3. De eisvolgens de VB 1974/84 is 0,9 x 320 (C-cement!)= 288 kg/m3 . Hieraan wordt dus voldaan.Te verwachten sterkte na 28 dagen volgensdezelfde formule (veronderstelde normsterkte =60 N/mm 2) is 45 N/mm2; dit is veel meer dan voorB 17,5 is vereist.Samenstelling:cement 300 kg 95 Iwater 180 kg 180 Ilucht 10 I2851toeslag 1895 kg 715 I4Tabe/2Zeefana/yse van zand en grind(vraag 9)zand grindzeefC 31,5 - -zeefC 16 - 35%zeefC 8 - 82%zeefC 4 7% 98%zeef 2 mm 14% 100%zeef 1 mm 28% 100%58% 100%zeef 250 90% 100%zeef 125 urn 99% 100%Het percentage zand kan (volgens R/A) wordenberekend uitPz = 29,6 + 27 + (2 x 3) - (0,08 x 300) = 39%.Dit geeft:zand 739 kg = 739/0,96 = 778 kg natgrind 1156 kg = 1156/0,98 = 1180 kg natToe te voegen water180 - 0,04 x 739 - 0,02 x =De hoeveelheid fijn, 300/3,15 +(0,10 x 739/2,65)= 1231, is voldoende.De gradering van het toeslagmengsel volgt uit:C31,5 0%C 16 61 x 0,35 = 21%C8 61 x 0,82 = 50%C 4 39 x 0,07 + 61 x 0,98 = 62%2rnm 39 0,14 + 61 x 1,00 = 66%1 mm 39 x 0,28 + 61 x 1,00 = 72%500 39 x 0,58 + 61 x 1,00 = 84%250 39 x 0,90 + 61 1,00 = 96%125 39 x 0,99 + 61 x 1,00 = 100%De gradering ligt tussen de lijnen A31,5 en B31,5.Af te wegen per m3:300 kg cement778 kg nat zand1180kg nat grind127 kg waterVraag 10 (10 punten)Voor het evenwicht vaneen plaatstalen bascule-brug moet een in de staalconstructie opgenomenballastkist worden gevuld met betonspeciewaaraan een nader te bepalen hoeveelheid stalenponsdoppen (volumieke massa Ps = 7,85) moetworden toegevoegd.Om corrosie te voorkomen moet de ballastkistgeheel gevuld zijn.De inhoud van de ballastkist is 1674 liter en hetgewicht moet 5758 kilogram zijn.De gegevens van de betonsamenstelling zijn:320 kg hooqovencement/mewater-cementfactor 0,47zand-grindverhouding is 40 : 60er moet rekening worden gehouden met 1% (v/v)lucht.Bereken de benodigde hoeveelheid cement, zand,grind, water en stalen ponsdoppen om de ballast-kist in zijn geheel te vullen, uiteraard met hetvereiste gewicht.AntwoordUit de omschrijving volgt dat een zodanigehoeveelheid ponsdoppen aan de gegevenbetonspecie moet worden toegevoegd dat 16741van het mengsel precies 5758 kg weegt. Allereerstmoet worden uitgerekend hoeveel 16741betonspecie weegt. Vervolgens kan wordennagegaan hoeveel het gewichtstijgt wanneer eendeel van de specie wordt vervangen door een evengroot volume aan ponsdoppen.Samenstelling:cement 320 kg 108 Iwater 150 kg 150 Ilucht 10 I2681toeslag 1000 - 268 = 732 Izand: 0,40 x 732 x 2,65 = 776 kg droog= 776/0,96 = 808 kg natgrind: 0,60 x 732 x 2,65 = 1164 kg droog= 1164/0,98 = 1188 kg natwater: 150 - (808 - 776) (1188 - 1164) = 94 kgcement: 320 kggewicht per m3 2410 kg1,674 m3 weegt 1,674 x 2410 = 4034 kg. Nodig is5758 kg. Vervanging van 1 Ibeton door pons-doppen geeft een gewichtstoename van 7,852,41= 5,44 kg. Er moet dus (5758 4034)/5,44= 317 I beton worden vervangen door pons-doppen. Nodig is 1,674 - 0,317= 1,357 m3 betonen 0,317 m3 ponsdoppen.Er moet dus worden afgewogen:1,357 x 808 = 1096 kg nat zand1,357 x 1188 = 1612 kg nat grind1,357 x 94 = 128 kg water1,357 x 320 = 434 kg cement0,317 x 7850 = 2488 kg ponsdoppenVraag 11 (10 punten)Voor een geschiktheidsproef wordt een zestalmengsels vervaardigd, bestaande uit:24 kg droog toeslagmateriaal,4 kg hoogovencement (normsterkte na 28 dagen is45 N/mm2) ,2,41 water.Uit elk mengsel wordt een kubus vervaardigd enbewaard onder controleproefomstandigheden.Bij beproeving na 28 dagen verharding worden devolgende druksterkten (in N/mm2) gemeten:25,7 - 33,0 27,3 - 28,7 24,4 - 28,8.a. Wordt deze geschiktheidsproef goedgekeurdwanneer een betonkwaliteit B 22,5 moet wordengeleverd?b. Komen deze verkregen resultaten overeen metde verwachtingen? Motiveer uw antwoord.AntwoordDe gemiddelde druksterkte 28 N/mm2· Vereist is22,5 + 7,5 = 30 N/mm2· De proef wordt dusafgekeurd.De te verwachten druksterkte isB = (0,8 x 45) + 25/0,6 45 = 32,5 N/mm2·Het resultaat is dus onverwacht laag.5Enkele mogelijke oorzaken zijn:de normsterkte is lager dan werd aangenomen;de formule gaat niet op voorhet gebruikte cement;er is een afweegfout gemaakt;de verhardingstemperatuur was afwijkend;de drukpers wijst foutief aan.Het is in dit geval raadzaam om de oorzaak op tesporen voordat herhaling van de proef met eenandere samenstelling wordt overwogen.vraag 12 (10 punten)Bij een specie-analyse wordt van 10 000 gramlichtbetonspecie, waarvan het lichte toeslag-materiaal met water verzadigd is, het onderwater-gewicht bepaald. Dit blijkt 4575 gram te zijn.Na uitspoelen van het portlandcement wordt vanhet overgebleven toeslagmateriaal eveneens hetonderwatergewicht bepaald. Dit is 3275 gram.Het toeslagmateriaal bestaat uit een mengsel vanzand en grof, licht toeslagmateriaal in een absolutevolumeverhouding van40% zand en 60% lichttoeslagmateriaal. De volumieke massa Psr van hetmet water verzadigde lichte toeslagmateriaal is1300 kg/m3·Bereken de volledige samenstelling per m3 vandeze lichtbetonspecie.AntwoordHet specievolume is 10000 - 4575 = 5425 mI.Na uitspoelen van het cement is het onderwater-gewicht 3275 g. Er is dus uitgespoeld6Aanleg van een betonverharding voor een landingsbaanop de luchthaven Zuid-Limburg. Het oppervlak wordt nahet storten en verdichten direct afgedekt metjute omvoortijdige uitdroging te voorkomen(4575 - 3275)/2,15 = 605 mi cement.De volumieke massa van het toeslagmateriaalbedraagt0,4 x 2650 + 0,6 x 1300 = 1840 kg/m3 ,Volume aan toeslagmateriaal is dus3275/0,84= 3899 mI.Volume aan water in de specie is dus5425 - 605 - 3899 = 921 mI.In gewichtshoeveelheden was dus aanwezig:cement 3,15 x 605 = 1906gzand 0,4 x 2,65 x 3899 = 4133 glicht toeslagmateriaal 0,6 x 1,30 x 3899 = 3041 gwater = 9219Per m3 was de samenstelling:cement 1906/5,425 = 351 kgzand 4133/5,425 = 762 kglicht toeslagmateriaal 3041/5,425 = 560 kgwater 921/5,425 = 170 I2Relatie tussen volumieke massa van het mengsel en dehoeveelheîd toegevoegd zand(vraag 13)Vraag 13 (10 punten)In een menger wordt een hoeveelheid portland-cement klasse A met water gemengd tot eencementpasta (water-cementfactor 0,45) met eenvolume van 100 I. Aan deze hoeveelheid pastawordt :nu geleidelijk droog zand toegevoegd.Volumieke massa Pm droog zand = 1400 kg/m3 .a. Bereken de volumieke massa Prn van de pastaen van de volledig verdichte mortelspecie natoevoeging van 100 kg droog zand.b. Bereken daarna de volumieke massa Pm van dezo volledig mogelijk verdichte mortelspecie natoevoeging van in totaal 500 kg droog zand.c. Teken de gevonden waarden in de grafiek opbijlage A en geef een verklaring voor het verloop.Antwoord1 kg cement levert 1000/3,15 + 450 = 767 mispecie.Voor 1001 specie is dus nodig 100/0,767 = 130 kgcement en 0,45 x 130 = 58,5 kg water.De volumieke massa van de specie is dus(130 + 58,5)/0,1 = 1885 kg/m3.100 kg droog zand neemt een volume in van100/1,4 = 71,5 I en bevat 71,5 - 100/2,65 =33,81 holle ruimte. Om dat er meer dan 33,81pasta aanwezig is, wordt deze holle ruimte volledigdoor de cementpasta gevuld. Totaal volume is nui71,5 33,8 = 137,71bij een gewicht van188,5 + 100 = 288,5 kg. De volumieke massabedraagt dus 288,5/0,1377 = 2095 kg/m3 .500 kg zand heeft volume van 5 x 71,5 =3571 eneen holle ruimte van 5 x 33,8 = 169 I. Dit is meerdan de hoeveelheid pasta, zodat alle pasta :in hetzandvolume wordt opgenomen.Totaal volume is dus 357 I bij een gewicht van188,5 + 500 = 688,5 kg. Volumieke massa is nudus 688,5/0,357 = 1928 kg/m3 .12400E2200E 200018001600o 100 200 300 400 500zand (kglVoor het in figuur 2 geschetste verloop kan devolgende verklaring worden gegeven. Aan cement-pasta met een volumieke massa van circa1900 kg/m3 wordt zand met een volumieke massavan 2650 kg/m 3 toegevoegd. Het mengsel wordtdus zwaarder. Bij verdere toevoeging van zandkomt een moment dat alle holle ruimte precies metpasta is gevuld. De volumieke massa is numaximaal. Voor het zand dat daarna wordt toege-voegd bedraagt de volumieke massa niet 2560,maar 1400 kg/m3, omdat de lucht niet door pastawordt vervangen. De volumieke massa daalt dusweer.Het maximum is simpel te berekenen: er moetzoveel zand zijn dat de holle ruimte 100 I bedraagt.Datishet geval voor 100 x 100/37,8 = 264 kgzand met een volume van 264/1,4 = 188,6 I eneen totaal gewichtvan 264 + 188,5 = 452,5 kg.De volumieke massa bedraagt nu 452,5/0,1886 =2399 kg/m3 .7BETONlEK verschijnt 10 x per jaar.Abonnementsprijzen per jaar, inclusief verzamelbandvoor 3 jaargangen (incl. 5% BTW):Nederland, Nederlandse Antillen, België f 17,overige landen f 27,ISSN 0166-137x8administratie:postbus 3011, 5203 DA 's-Hertogenboschtelefoon (073) 401231Abonnementen lopen per kalenderjaar. Aan het eindvan een kalenderjaar wordt het abonnement auto-matisch verlengd, tenzij het abonnement vóór1 december schriftelijk wordt opgezegd.