, Een uitgave van deNederlandse Cementindustrieredactie-adresHerengracht 507 Amsterdamtelefoon 020-2385 31 mei 1970InleidingbetonsamenstellingBeton wordt gemaakt van toeslagmateriaal,cement en water. Het toeslagmateriaal ismeestal zand en grind. De grondstoffen wordengemengd tot een plastische massa, de beton-specie. Met deze betonspecie wordt de bekistingof de mal gevuld waarbij verdichtingsappara-tuur bij voorbeeld in de vorm van een trilnaaldzorgdraagt dat de specie alle hoeken en gatenvult en dat geenluchtholten in de betonspecieachterblijven. Tengevolge van een reactietussen cement en water heeft eenopstijving vande betonspecie plaats. Ten slotte ontstaat eensteenharde massa, het beton.Het is duidelijk dat deze fabricagemethode, dusuitgaande van een plastische massa, het mate-riaal beton een grote vormgewilligheid verleent.Immers, met behulp van mal of bekisting kanbeton in een vrijwel onbeperkt aantal vormenen afmetingen worden gemaakt. Het is echtereveneens duidelijk dat de kwaliteit van het eind-produkt onder andere afhankelijk is van deverhouding van de samenstellende bestand-delen die in de aanhef worden 'genoemd. Dezeverhouding wordt door vele factoren beïnvloed:afmeting en toegankelijkheid van de construc-tie, beschikbare verdichtingsapparatuur, enz.Welke invloed heeft nu deverhouding van desamenstellende bestanddelen van betonspecieop de uiteindelijke eigenschappen van beton?Een antwoord op deze vraag geeft ons het ver-band tussen speciesamenstelling en beton-kwaliteit. Met andere woorden: welke eisenmoeten worden gesteld aan de betonspecie-samenstelling ten einde een ,gewenste beton-kwaliteit te verkrijgen?1Daartoe bekijken we hetverharde beton. Uit dereactie van cement en water is cementsteengevormd. In deze samenhangende massacementsteen bevinden zich, als krenten in eenbrood, de afzonderlijke korrels zand en grind.Als kwaliteitsaanduiding van beton wordtmeestal de druksterkte gehanteerd. Zonder opdeze plaats in te gaan op de achtergronden vande beproeving op druksterkte, kan men zichtoch wel voorstellen dat deze druksterkte af-hankelijk zal zijn van:1 de druksterkte van de afzonderlijke bestand-delen, dus cementsteen enerzijds en zand-grindanderzijds;2 de verhouding Van de hoeveelheden vandeze bestanddelen;3 de mate van hechting tussen beide bestand-delen.Wanneer we ons beperken tot de gebruikelijketoeslagmaterialen voor normaal beton in Neder-land, dus zand en grind, dan valt over dezefactoren het volgende op te merken:De druksterkte van zand en grind is in allenormale gevallen voldoende en meestal aan-zienlijk hoger dan die van cementsteen. Omeen idee te geven: de druksterkte van grindbedraagt bij voorbeeld 2000 kgf!cm2 terwijl dievan cementsteen20Q tot 800kgf!cm2 is. Dedruksterkte van ons 'krentenbrood' zal dus nietworden bepaald door de harde krenten, maardoor het zachtere deeg. Tenzij de krenten zodicht op elkaar gepakt zijn dat zij zelf eenskelet met een zeker draagvermogen vormen!Wanneer zand en grind voldoende schoon zijn,dat wil zeggen geen aanhechtend laagje leemop de korrels bevatten, is voldoende aanhech-ting tussen deze korrels en de cementsteenverzekerd. Bij gewassen rivierzand en -grind is-+_--1dit zelden een probleem: bij gebruik van berg-materiaal is oppassen geboden!2Doorsnede van grindbeton1Verband tussen water-cementfactor en druk-sterkte voor resp. cementk/asse A, B en C0,8water-cementfactor0;6 0,7VOOJ betonsamenstellingen binnen normalepraktijkgrenzen bestaat daardoor een duidelijkverband tussen de aard van het cement, toege-paste water-cementfactor en bereikbare beton-sterkte. In grafiek 1 wordt dit verband weer-gegeven. Wanneer men bij voorbeeld uitgaatvan een cement klasse A, met een daarbij be-horende normsterkte (zie BETON/EK1/1) dan volgt uit deze grafiek de bereikbarebetonsterkte (op de verticale as) wanneer eenbepaalde water-cementfactor (op de horizontaleas) wordt aangehouden. Deze betonsterktemoet natuurlijk onder de nauwkeurig voorge-schreven omstandigheden volgens de controle-proef worden bepaald (bepaling K-waarde; zieBETON/EK 1/3).Feitelijk zou in deze grafiek voor elk cement(met de daarbij behorende normsterkte) een lijnmoeten worden getrokken die het verband aan-geeft tussen water-cementfactor en beton-sterkte. Praktisch blijken cementen van een-zelfde klasse doch diverse herkomst elkaar nietveel te ontlopen in normsterkte (niet te Ver-2De kwaliteit van cementsteen wordt bepaalddoor:· de aard van het gebruikte cement;· de water-cementfactor (w.-c.f.), dat is de ver-houding water/cement in gewichtsdelen in debetonspecie;Voor kwaliteitsbeton moet men dus strevennaar:1 totale verdichting;2 cementsteen met zo hoog mogelijke kwaliteit;3 beperking van de hoeveelheid van dezecementsteen.E0700Q)s3Doorsnede van lichtbeton met geëxpandeerdeklei als toesfagmateriaalwarren met de minimaal vereiste normsterktenvolgens het norrnblad; zie BETONlEK 1/1),zodat in eerste benadering de lijnen voor A,en C cement wel representatief mogen wordengeacht voor alle cementen in deze klasse.Uit de grafiek volgt direct:· bij lagere water-cementfactor wordt eenhogere betonkwaliteit bereikt;· een hogere betonkwaliteit kan worden be-reikt door gebruik te maken van een hogerekwaliteit cement (8 of C) met behoud vandezelfde water-cementfactor;· men kan zich een hogere water-cementfactorpermitteren voor eenzelfde betonsterkte doorhet gebruik van een hogere kwaliteit cement.Uit het steile verloop van de krommen bij lagewater-cementfactor volqt dat de invloed van dewater-cementfactor op de uiteindelijke beton-sterkte het grootst is in het gebied van lagewater-cementfactor (linkerkant van de grafiek).In een algemene inleiding, zoals hier gegevenwordt, moet zeker ook iets worden gezegd overlichtbeton. En wel lichtbeton voor constructievedoeleinden.De opbouw van hoogwaardig lichtbeton isgeheel dezelfde als die van het normale grind-beton, maar de 'grove toeslag korrels zijn ver-vangen door korrels die bij een gelijk volumeeen lager gewicht bezitten dan de normalegrindkorrels.De voordelen van lichtbeton zijn duidelijk, bijv.voor het maken van grote overspanningen.Een ideale, lichte toeslagkorrel kan men zichvoorstellen als een holle grindkorrel die daar-door licht is, maar toch dezelfde oppervlakte-eigenschappen heeft als een normale grind-korrel. In moderne lichte toeslagmaterialen,3vervaardigd uit gesinterde klei- of leisteen,wordt dit ideaal vrij dicht benaderd. Lichtbetonkan men zich dan voorstellen door in normaalbeton de grove korrels te vervangen door dezelichtere, zodat ons krentenbrood uiterlijk er nietdoor verandert. De holle, poreuze krenten in ditbrood bezitten echter niet meer de superieuredruksterkte van grindkorrels. Een goede kwa-liteit cementsteen kan zelfs een hogere sterktebereiken dan dit toeslagmateriaal en onskren-tenbrood begint meer te lijken op een oud-bakken broodje met zachte krenten! Hethardstebestanddeel is nu het deeg en een verhogingvan de totale druksterkte kan onder andereworden bereikt door het vergroten van de hoe-veelheid deeg, dus door een verhoogd cement-gehalte!Dit is in duidelijke tegenstelling tot het normalebeton, waar immers de hoeveelheid 'deeg'tussen de afzonderlijke grindkorrels zoveelmogelijk beperkt moet worden.Voor een praktische toepassing van deze alge-meen geldende uitgangspunten moeten natuur-lijk ook andere aspecten van de betonspeciein beschouwing worden genomen zoals ver-werkbaarheid, korrelopbouw en dergelijke. Ditzijn dan onderwerpen voor volgende afleve-ringen.Op basis van het voorgaande zal dan blijken datvoor normaal beton een optimale speciesamen-stelling kan worden berekend, namelijk uitgaan-de van een bepaalde korrelopbouw van hetdatdoor een bepaalde hoe-veelheid cementsteen wordt bijeengehouden.Via verwerkbaarheid (waterbehoefte) en water-cementfactor voor de benodigde sterkte be-schikt men dan over voldoende gegevens.Voor een samenstelling van lichtbeton is ditveel moeilijker; een economisch en technolo-gisch verantwoorde samenstelling is nauwelijkstheoretisch te benaderen en men is aange-wezenop het verzamelen van praktijkgegevensonder andere door het maken van proefmeng-sels.foto's:B. J. de Ruiter, Amsterdam; (blz. 2)Beton, nr. 3, 1970; (blz. 3)44Brug in lichtbeton over de haveningang vanWiesbaden\