Een maandelijkse Uitgave van deVereniging Nederlandse CementindustriePostbus 3011,5203 DA 's-Hertogenbosch februari 1986Opstijven van betonspecieDe belangrijkste voorwaarde waar betonspecieaan moet voldoen, is: geschikte verwerkbaarheid.Nu is verwerkbaarheid van betonspecie een veel-omvattend begrip; om praktische redenen beperktmen zich tot het meten van de consistentie alsmaat voor de verwerkbaarheid.De in Nederland gebruikelijke consistentie-metingen zijn de zetmaat, schudmaat enverdichtingsmaat.De tijd die ligt tussen het aanmaken en verwerkenvan betonspecie is afhankelijk van het transportnaar en op de bouwplaats. Gedurende die tijdverandert de consistentie. Debetonspecie stijft op.In de praktijk wordt dit vaak aangeduid met deuitdrukking 'het teruglopen van de zetmaat'. Voor-al de fabrikant en leverancier van betonmortelmoet een juist inzicht in dit fenomeen hebben.Over dit onderwerp is door het researchinstituutvan de Duitse cementindustrie (FDZ) een rapportgepubliceerd. Op grond van onderzoek en litera-tuurstudie zijn alle factoren nagegaan die vaninvloed zijn op het opstijven van betonspecie. Hetrapport is van belang omdat het aanbevelingengeeft voor een standaardmeetmethode. Normali-sering van de meetmethode is bijvoorbeeld nood-zakelijk om onderscheid te kunnen maken tussennormale of versnelde opstijving van betonspecie.DefinitiesVoor het omschrijven van het opstijven vanbetonspecie worden verschillende termen doorelkaar gebruikt. Het is daarom noodzakelijk eenaantal begrippen duidelijk te definiëren. De normNEN 3550 voorziet hierin voor cementpasta. Voorbetonspecie bestaan nog geen officiële definities.Bij cementpasta wordt het opstijvingsprocesbinding genoemd. Omdat bij betonspecie naast debinding van het cement ook nog andere factoreneen rol spelen, spreekt men bij betonspecie vanopstijving.CementpastaBinding: een gedefinieerde toename van de visco-siteit van een cementpasta met een standaardconsistentie.Volgens NEN 3550 mag het begin van binding nieteerder dan 60 minuten na aanmaken van de pastaintreden.Naast het normale bindingsverloop zijn er tweetypen van afwijkend bindingsgedrag, nl. snelbin-ding en valse binding. Deze zijn overigens nietgenormaliseerd. Ze kunnen als volgt wordenomschreven:Snelbinding: een versnelde toename van de visco-siteit met als gevolg dat het begin van bindingbinnen 60 minuten na aanmaak intreedt.Valsebinding: een sterke toename van de viscosi-teit van cementpasta in de eerste paar minuten naaanmaak; kan worden opgeheven door intensievemenging.Snelbinding is het gevolg van het niet of onvol-doende aanwezig zijn van de bindtijd·regelendetoeslag (gips enlof anhydriet). Valse binding wordtveroorzaakt door een ongewenste reactie van debindtijd-regelende toeslag met water. In figuur 1 ishet principe van de verschillende soorten bindingvan cementpasta weergegeven.BetonspecieZoals gezegd zijn er in tegenstelling tot cement-11Principe van het bindingsgedrag van cementpastabinding60 120tijd (in min)pasta voor betonspecie geen genormaliseerdemeetmethoden om het opstijvingsgedrag te beoor-delen. In het eerdergenoemde onderzoek zijn devolgende definities gehanteerd.Opstijven: verandering in consistentie - naar eenstijvere consistentie - die optreedt na het mengenvan de betonspecie tot het tijdstip waarop heteinde van de verwerkbaarheid wordt bereikt.Versneld opstijven: versnelde verandering inconsistentie die duidelijk afwijkt van het normalegedrag en aanleiding geeft tot een situatie waarbijeen goede verwerking en verdichting discutabelwordt.Einde van de verwerkbaarheid: een situatie diewordt bereikt als de betonspecie ten gevolge vande opstijving niet meer met de voorhanden zijndeverwerkings- en verdichtingsapparatuur kanworden verwerkt.Bij half-plastische en plastische consistentieswordt het einde van de verwerkbaarheid bereikt alsbij het verdichten met een tril naald de afdruk vande trilnaald in de beton specie zich niet meervanzelf sluit.Aanvangsconsistentie: consistentie van debetonspecie, gemeten 10 minuten na toevoegingvan het water in het mengproces.InvloedsfactorenHet opstijven van betonspecie is een chemisch-fysisch proces, waarop de volgende factoreninvloed uitoefenen:- grondstoffen;- samenstelling van de betonspecie;- temperatuur van de betonspecie;- mengprocedure;- transport en tijdelijke opslag van debetonspecie.De invloed van deze factoren is niet gelijkwaardig.De belangrijkste worden hierna besproken.2CementBetonspecie stijft op ten gevolge van een procesdat zich voltrekt in de cementpasta. De soort enhoeveelheid van het toegepaste cement heeftdaarom grote invloed op de opstijving. Nadat in hetmengproces water is toegevoegd, beginteenchemische reactie waarin voornamelijk de bindtijd-regelende toeslag en het klinkermineraal G3A eenrol spelen. In een tijdsbestek van circa 10 minutenwordt het potentieel zeer heftig hydraterendklinkermineraal C3Aals het ware tijdelijk ingekap-seld door de bindtijd-regelende toeslag, zodat debetonspecie gedurende langere tijd verwerkbaarblijft. Na een 'rustperiode' van één of meerdereuren begint de binding van de cementpasta zichduidelijk te uiten in een opstijving van debetonspecie.Dit principe geldt voor alle cementen, waarbij elkcement toch weer zijn eigen specifieke invloedheeft op het opstijvingsgedrag van de betonspecie.De verschillen zijn zodanig dat er geen bruikbarecorrelatie is tussen enerzijds het tijdstip van beginbinding van cementpasta en anderzijds het opstij-vingsgedrag van betonspecie.ToeslagmateriaalIn het algemeen hebben de toeslagmaterialengeen invloed op het opstijven van de specie. Zanden grind hebben daarvoor een te geringe porositeiten een evenredig geringe waterabsorptie.Poreuze toeslagmaterialen zoals gebroken beton-en metselwerkpuin en uiteraard ook lichte toeslag-materialen, vertonen evenwel een aanzienlijkewaterabsorptie en beïnvloeden daardoor het opstij-vingsproces. Voorbevocbtigen van deze toeslag-materialen is dan ook om praktische redenennoodzakelijk.Hulpstoffen- Plastificeerders en superplastificeerders8van de temperatuur op het opstijvingsgedrag vanbetonspecieo 60 90 120 150tijd I in min)_Deze hulpstoffen versnellen het opstijvingsproces,zeker als ze worden toegepast om het watergehal-te reduceren. Speciale aandacht vereisen desuperplastificeerders. Niet alleen vanwege deeventuele waterreductie, maar vooral omdat dezehulpstoffen maar een beperkte werkingsduurhebben (30 à 45 minuten). Aan het eind daarvanloopt de verwerkbaarheid snel terug.- VertragersVertragers kunnen, indien deskundig toegepast,het tijdstip waarop het einde van de verwerkbaar-heid wordt bereikt uitstellen. In het algemeen blijkteen vertrager nauwelijks invloed te hebben op deopstijving. Echter, bij bepaalde combinaties vancement en vertragende hulpstof kan versneldeopstijving optreden. Door middel van een geschikt-heidsonderzoek is dat verschijnsel teondervangen.Samenstelling van de betonspecieDe water-cementfactor heeft van alle factoren degrootste invloed op het opstijvingsgedrag vanbetonspecie. Mengsels met een lage water-cementfactor stijven sneller op dan mengsels meteen hoge water-cementfactor.In de praktijk laten metingen met de zetmaat vaakeen omgekeerd effect zien, namelijk datplastischespecies sneller opstijven dan drogere species. Ditmoet echter worden geweten aan de meet-methodiek. Bij stijvere consistenties geeft de zet-maat geen goed inzicht in de opstijving. De opstij-ving wordt dan in feite onderschat.Temperatuur betonspecieUiteraard heeft de temperatuur een aanzienlijkeinvloed op de snelheid van de opstijving alschemisch-fysisch proces (fig. 2). Om die redenwordt veelal de maximumspecietemperatuur op30 oe gesteld.Bij toepassing van hulpstoffen die het hydratatie-proces beïnvloeden, vereist de temperatuurs-invloed extra aandacht.StandaardmeetmethodeIn principe is het opstijvingsgedrag van beton-specie met elk soort consistentiemeting tebepalen. Uit onderzoek is echter gebleken dat metname voor species in consistentiegebied 3 en 4,de schudmaateen betere methode is dan dezetmaat of andere methoden. De schudmaat wordtdaarom aanbevolen voor het verkrijgen van eenjuist beeld van het opstijvingsgedrag vanbetonspecie.De aanvangsconsistentie moet worden bepaald 10minuten na toevoeging van het water tijdens hetmengen (S10). Deze periode is gewenst omdat dande eerste reacties in de cementpasta zijn verlopen.Overigens is het veelal praktisch niet mogelijk demeting eerder uit te voeren.Voor het vastleggen van het opstijvingsgedragwordt voorgesteld om na 45 minuten de consisten-tie opnieuw te bepalen (S45). Alvorens deconsistentiemeting uit te voeren moet het mengselgedurende 10 seconden worden gemengd. Deopstijving kan dan worden uitgedrukt als hetverschil tussen de twee waarden S45).Op deze wijze kan uit praktijk- en laboratorium"metingen de nodige ervaring worden verzameldom normaal opstijvingsgedrag te kunnen onder-scheiden van versnelde of overmatigeopstijving.Deze ervaring zal verder leren hoeveel deaanvangsconsistentie moet zijn om de gewensteconsistentie op het werk te kunnen realiseren.De in ons land aanwezige praktijkervaring op ditgebied is thans nog moeilijk onderling vergelijk-baar, omdat de opstijving niet op gestandaardi-seerde wijze wordt gemeten. Dit artikel is eenaanzet om tot onderling vergelijkbare waarden tekomen.3Literatuur1. Ansteifen von Beton; Beton 1985 nr. 4,blz. 151-1552. Aussteifen und Erstarren von Zement undBeton; Beton 1981, nr. 9/10, blz. 337-340, 385-3893. MeBstreuungen bei der Prüfung derFrischbeton-Konsistenz, Beton 1983,nr. 10,blz. 3804. Betoniek 3/30, nov.ldec. 1976, De zetmaat5. Betoniek 4/15, mei 1978, De schudmaatBETQNIEK verschijnt 10 x per jaar.Abonnementsprijzen per jaar, inclusief verzamelbandvoor 3 jaargangen (incl. 5% BTW):Nederland, Nederlandse Antillen, België f 18,-overige landen f 28,-ISSN 0166-137x4administratie:postbus 3011,5203 DA 's-Hertogenboschtelefoon (073) 401231Abonnementen lopen per kalenderjaar. Aan het eindvan een kalenderjaar wordthet abonnement auto-matisch verlengd, tenzij het abonnement vóór1 december schriftelijk wordt opgezegd.