Een maandelijkse uitgave van deNederlandse CementindlJstrieredactie-adresHerengracht 507 Amsterdamtelefoon 020-238531FulvozuurtestEen methode voor het meten van de storendeorganische verontreiniging van zandHumus in zandMortel en beton verkrijgen hun sterkte door dereactie van het bindmiddel cement met water.Er zijn diverse stoffen die invloed uitoefenenop de snelheid waarmee deze reactie verloopt.Soms is men instaat een nuttig gebruik temaken van dergelijke invloeden. Dit is het gevalbij hulpstoffen zoals versnellers en vertragersdie een versnellende resp. vertragende wer-king op de verharding uitoefenen.Minder prettig is de aanwezigheid van stoffendie een door ons niet bedoelde invloed op deverhardingsreactie uitoefenen. Dit kan hetgeval zijn door verontreiniging met industriëleafvalprodukten zoals suikers of fosfaten. Eenzeer bekende storende factor is de natuurlijkeverontreiniging van zand in de vorm vanhumus.Op het oog kan de aanwezigheid van humusin zand meestal reeds worden waargenomenals een licht- tot donkerbruine verkleuring.Wat doet humus :in beton?Humus geldt als een verontreiniging van zand.Dit duidt er al op dat het een schadelijkewerking kan hebben. Inderdaad, kan hebben.Want hoewel in veel gevallen de verhardingernstig wordt verstoord door een bepaaldgehalte aan humus, blijkt het in andere geval-len met de storing nog wel mee te vallen.september 1974Test op het humusgehalte in zandZo'n test is al jarenlang bekend in de vorm vande loogtest. Het uitvoeringsvoorschrift is op-genomen in de Nederlandse norm NEN 3542,'Zand en grind voor gewapend beton en voor-gespannen beton'. Het is een eenvoudigeproef, die als volgt verloopt.In een maatcilinder wordt 130 mi van het teonderzoeken zand gebracht en hieraan wordtzoveel van een 3'D/o natriumhydroxide oplossingtoegevoegd dat het totaalvolume van zand ennatronloog 200 mi bedraagt. Na flink schud-den laat men de inhoud rustig staan. De kleurvan de vloeistof boven het zand na 24 uur iseen maat voor de hoeveelheid humus die hetzand bevat.Een aanwijzing kan overigens al na 1 uur wor-den verkregen, als de vloeistof boven het zanddan tenminste al voldoende helder is.Een kleurloze vloeistof duidt op geheel zuiverzand. Toenemend humusgehalte blijkt uit toe-nemende verkleuring in de reeks lichtgeel,donkergeel, lichtbruin, donkerbruin.In NEN 3542 wordt als volgt een begrenzinggesteld voor een nog aanvaardbare verkleu-ring. Daartoe wordt een oplossing gemaakt van0,25 gram kaliumdichromaat in 100 ml gecon-centreerd zwavelzuur. De kleur van dezeoplossing, die niet ouder mag zijn dan 2 uur,is de maximaal toelaatbare verkleuring voorhet looguittreksel van het betreffende zand.Uiteraard moet de vergelijking in maatcilindersvan helder glas en met dezelfde afmetingenplaatsvinden.Indien het looguittreksel een donkerderkleuring geeft dan de standaard-dichromaat-oplossing, moet volgens NEN 3542 een naderonderzoek volgen naar de schadelijke aardvan de verontreiniging. Over dit 'nader onder-zoek' geeft het normblad verder geen aan-wijzing.Wat zegt ons de loogtest?Na een 'schone' loogtest wordt het zand bruik-baar geacht. Er zijn echter gevallen waarbijeen lichtgele verkleuring overeenkomt met eenontoelaatbare hoeveelheid storende bestand-delen. Daarnaast zijn er ook zanden met eenintensief gekleurde loogtest die geen enkelprobleem geven met de sterkte-ontwikkeling.In zulke gevallen kan alleen een werkelijkegeschiktheidsproef uitsluitsel geven. Daarbijwordt de sterkte-ontwikkeling van een blancobeton, dus met schoon zand, vergeleken metdie van een proefmengsel vervaardigd met het'vuile' zand.De loogtest, bij gebrek aan beter een veelgebruikte test voor het keuren van betonzand,geeft dus niet meer dan een indicatie over degeschiktheid van een zand. Een werkelijkemaat voor de hoeveelheid storende bestand-delen geeft deze test niet.Het vorenstaande geldt overigens niet alleenvoor het gebruik van zand in mortel en beton.Ook bij het toetsen van zandgrond op degeschiktheid voor stabilisatie met cement komthetzelfde probleem om de hoek kijken.FulvozurenDoor ENCI-research is een onderzoek uitge-voerd naar de achtergronden van dit verschijn-sel. Daarbij bleek dat de storende invloed opde hydratatie van cement wordt uitgeoefenddoor een bepaalde fractie van humus en welde fulvozuren.De volgende stap was het ontwikkelen van eenmethode om op een of andere manier deconcentratie van deze fulvozuren in zand te2Een dergelijke weegschaal is voldoendenauwkeurigMen neme ....afijn, dit zijn de ingrediëntenmeten. Daarbij wordt gebruik gemaakt van hetfeit dat deze fulvozuren in zoutzuur oplosbaarzijn, in tegenstelling tot de overige bestand-delen van humus. De intensiteit van de geel-kleuring van deze oplossing is een maat voorde concentratie van de fulvozuren.De aanwezigheid van ijzer dat in zure oplos-sing een bruine verkleuring geeft, is hierbijeen storende factor. Deze kan worden uitge-schakeld door de oplossing te behandelen meteen reductiemiddel (stannochloride) dat hetijzer in een kleurloze vorm doet overgaan.Tenslotte moest nog een methode wordengevonden om de intensiteit van de geelkleuringte meten. Een chemisch laboratorium beschikthiertoe over een colorimeter maar voor eenbeton laboratorium is dit nu niet direct een alle-daags apparaat. Een goede meting kan echterook worden verkregen door vergelijking metstandaardkleuroplossingen of met standaard-kleurenplaatjes. Een voorwaarde is daarbij weldat het fulvozuurextract zich bevindt in glas-werk met vastgelegde afmetingen. De kleur-beoordeling op het oog is namelijk afhankelijkvan de dikte van de vloeistoflaag.Op deze wijze wordt door middel van eenkleurtest de fulvozuurconcentratie gemeten.Het gaat er nu nog om, welke mate van storingvan de verhardingsreactie overeenkomt meteen bepaalde fulvozuurconcentratie.Daarbij kunnen twee gevallen worden onder-scheiden.1. Fulvozuur in betonzandFulvozuur heeft een vertragende werking op decementhydratatie. Het is daardoor mogelijkdat een geringe concentratie weliswaar nadeligwerkt op de beginsterkte van beton (ontkis-ting!) maar de eindsterkte onaangetast laat. Bijde beoordeling van de bruikbaarheid vaneenzand wordt daarom zowel de 3-daagse als de28-daagse sterkte in acht genomen van een'normaal' beton. Voor dit laatste is genomenbeton met een water-cementfactor van 0,55 bijeen toeslag-cement verhouding van 5. Hetbeeld dat hierdoor verkregen wordt is goedbruikbaar voor alle praktisch gebruikelijkebetonsamenstellingen.2. Fulvozuren in met cement te stabiliserenzandgrondenOok hierbij is uitgegaan van een gemiddeldepraktijksituatie, namelijk een met hoog-ovencement klasse A te stabiliseren zandgrondwaarbij na 7 dagen verharding onder labora-toriumcondities een druksterkte van 2,5 N/mm 2(25 kgf/cm2) moet worden behaald.Wat heeft men nodig voor de fulvozuurtestfulvozuurtest is een vrij eenvoudige che-mische proef waarvoor de benodigdheden inelk normaal uitgerust chemisch laboratoriumaanwezig zijn. Omdat een betonlaboratoriumnu juist meestal niet over een dergelijke uit-rusting beschikt volgt hier een volledig over-zicht van deze benodigdheden.ChemicaliënAlle chemicaliën moeten vanzelfsprekend vol-doende zuiver zijn. De aanduiding 'voorlaboratoriumgebruik' is hiertoe voldoende.Voor de aan te schaffen hoeveelheid is moeilijkeen indicatie te geven; behalve door de tegebruiken doseringen wordt deze bepaalddoor de frequentie waarmee men de bepalingdenkt uit te voeren.1. Gedestilleerd water. Voor het vervaardigenen verdunnen van oplossingen mag uitsluitendzeer zuiver, dus gedestilleerd (evt.gedemine-raliseerd) water worden gebruikt.2. Zoutzuur. In het voorschrift wordt gesprokenvan zoutzuur 0,5 N (spreek uit: 0,5 normaal).Dit laatste is een aanduiding van de con-centratie.Geconcentreerd zoutzuur is een rokende, zeeragressieve vloeistof waarvan de 'sterkte' 12 Nbedraagt. Door 24-voudige verdunning (23delen water op 1 deel zoutzuur) wordt hieruit0,5 N vervaardigd. De concentratie van hetzoutzuur wordt ook wel aangegeven in pro-centen; de sterkte in procenten en de norma-liteit moeten echter niet met elkaar wordenverward. Voor de omrekening kan men welaannemen dat zoutzuur 10% overeenkomt met3N; zoutzuur 10% moet dus zesvoudig wordenverdund om een oplossing van 0,5 N te maken.4Uitgaande van een andere concentratie is degewenste verdunning met behulp van dezegegevens eenvoudig te berekenen.3. Stannochloride. Dit is een witte, poeder-vormige stof. Evenals de andere chemicaliënverkrijgbaar bij de meeste drogisten ofapothekers.Glaswerk enz.1. Enkele erlenmeyer kolven van 300 mI. Ditzijn conische glazen met een platte bodem eneen met een norrnale stop afsluitbaar boven-eind.2. Enkele maatcilinders van 100 mi 40 mmo3. Enkele flessen voor opslag; bij voorkeur metingeslepen glazen stop voor het agressievezoutzuur.4. Glazen trechter 10 à 12 cm en filtreer-papier (zgn. vouwfilters ca. 18 cm).Filtreren lijkt veel op koffie zettenDe beoordeling op kleur: hoe donkerder, hoesomberder het eruit zietfoto's: BETONIEK/Bob de Ruiter55. Weegschaal waarmee behoorlijk tot op1 gram kan worden geschat.6. Een kleine maatcilinder (10 mI) en eenglazen roerstaafje.7. Tenslotte een stel standaardkleurenplaatjes.Uitvoering van de fulvozuurtestEen volledig onderzoek verloopt als volgt.1. Voorbereiding· de fulvozuurtest moet bij kamertemperatuurworden uitgevoerd;· zanden met een vochtgehalte < 10% hoevenniet vooraf te worden gedroogd; de maximaaltoegestane droogtemperatuur bij hogere vocht-gehalten is 40° C;· door toevoeging van een stannochloride-oplossing wordt een eventuele kleuring doorijzerionengemaskeerd ;ontstaat na toevoeging van de stannochlo-ride-oplossing een troebeling, dan zijn sulfidenaanwezig en moet de oplossing vóór het toe-voegen van deze stannochloride-oplossinggedurende 5 minuten worden gekookt;· voor de bereiding van de stannochloride-oplossing wordt ca. 22,5 gramopgelost in één liter 0,5 N zoutzuur; deze op-lossing is enkele weken houdbaar.2. UHvoering1. Weeg 100 gram zand af (in erlenmeyer van300 mi), voeg hieraan toe 150 mi zoutzuur-oplossing (O,5 N).2. Laat de erlenmeyer met inhoud gedurende4 :uur staan; zwenk af en toe om.3. Filtreer 75 mi helder filtraat af en voeghieraan toe 10 mi heldere stannochloride-oplossing.4. Laat deze oplossing ca. 1 uur staan.5. Vul aan met zoutzuuroplossing (0,5 N) tot100 mi en meng.3. BeoordelingDe bruikbaarheid van het zand wordt tenslottebeoordeeld door de verkregen oplossing (inmaatcilinder van 100 mi 40 mm) te verge-lijken met de standaardkleurenplaatjes (ziede tabel).Het complete laboratoriumvoorschrift, inclusiefeen set standaardkleurenplaatjes, is verkrijg-baar bij de afdeling Publikaties van de Neder-landse Cementindustrie, dus aan hetzelfdeadres als de redactie van dit blad. De kostenhiervan bedragen t 10,-.Voor de theoretische achtergronden kan deonderstaande literatuur worden geraadpleegd.1. J. G. M. de Jong en S. J. P. Brouns, 'Eensnelle klasseringstest ter bepaling van de sta-biliseerbaarheid van zandgronden met ce-ment'; Wegen 45 (1971), blz. 331.2. J. G. M. de Jong en S. J. P. Brouns, 'Klas-seringstest voor het bepalen van de stabiliseer-baarheld van zandgronden met cement';Cement 1972, nr. 11, blz. 486.3. J. G. M. de Jong en S. J. P. Brouns, 'Testvan betonzand op organische DXCement 1974, nr. 5, blz. 198.kleur overeen- geschiktheid voorkomend metbetonzandstandaard- beginsterkte eindsterktestabiliseerbaarbeidkleurenplaatje (3 dagen) (28 dagen)A geen invloed geen invloed goedB geen invloed geen invloed goedC matige afname geen invloed goed tot matigD matige afname geen invloed matigE sterke afname geen invloed matig tot slechtF sterke afname matige afname slechtG sterke afname sterke afname slecht67