Een maandelijkse uitgave van deNederlandse Cementindustrieredactie-adresHerengracht 507 Amsterdamtelefoon 020-238531Zand, waterbehoefteen sterkteHet is leerzaam om beton te beschouwen alseen hoeveelheid zand- en grindkorrels die aanelkaar zijn gekit door cementsteen. De eigen-schappen van het materiaal beton kunnen danworden afgeleid uit de eigenschappen van hettoeslagmateriaal, van de cementsteen en vanhet contactvlak tussen beide materialen.Het eerste wat daarbij opvalt, is dat de eigen-schappen van het toeslag materiaal belangrijkgunstiger zijn dan de eigenschappen van decementsteen. Denk maar aan sterkte, weer-stand tegen agressieve invloeden, uitdrogings-krimp, kruip en natuurlijk niet te vergeten deprijs. Het is dus zaak om te streven naar eenminimale hoeveelheid cementsteen vanmaximale kwaliteit.De rol van de cementsteenCementsteen dient dus in de eerste plaats omde korrels toeslagmateriaal aan elkaar te kitten.Wanneer dit inderdaad met een minimalehoeveelheid cementlijm wordt gedaan, ontstaatkorrelbeton. een soort lichtbeton met vrijgeringe sterkte (zie BETONlEK 2/10).Om een betere sterkte te krijgen, is het nodigom zóveel cementlijm te gebruiken dat ookalle resterende holle ruimten met cementlijmworden gevuld. De eis 'minimale hoeveelheidcementsteen' :kan dus worden vertaald :injuli/augustus 1976'minimale hoeveelheid holle ruimte'. Dezelaatste eis is de reden dat in de betontechno-logie zoveel aandacht wordt geschonken aaneen goede gradering van de toeslagmaterialen.Een goede gradering is echter een deel vande oplossing: er moet ook voor wordengezorgd dat de korrels een zo gunstig moge-lijke plaats ten opzichte van elkaar innemen.Een dichte pakking wordt verkregen door (hetwoord zegt het al) de specie te verdichten. Enhier komt dan de derde functie van de cement-lijm naar voren: het fungeren als glijmiddelbij het op de juiste plaats brengen van de toe-slapkorrels. Naast de hoeveelheid zijn dus ookde eigenschappen van de cementlijm vanbelang.In deze aflevering willen wij de aandachtechter eens richten op de andere kant van dezaak: de invloed van het toeslagmateriaal opde vereiste hoeveelheid cementlijm. Hierbijzijn drie factoren van belang:· gradering van het toeslagmengsel ;· vorm van de toeslagkorrels;· oppervlaktestructuur van de korrels.Gradering van het toeslagmateriaalDe gradering van het toeslagmateriaalis eenzeer belangrijke factor :in het streven naar eenminimale hoeveelheid cementsteen. Het is danook een van de pijlers van de betontechnologieen er is veel aan gestudeerd en ook veel overgeschreven. Het is de moeite waard om erBETONlEK 1/10 nog eens op na te slaan.Hoewel verschillende onderzoekers gekomenzijn tot ideale zeefkrommen (bekende namenzijn FuHer en Rothfuchs), wijken praktijk-mengsels vaak nogal van deze ideale lijnen af.De reden is vaak het natuurlijke voorkomenen daarmee de beschikbaarheid van deZEEFDOORGANG ZEEFREST10i!070BOGO5090100NEN1&8MENGSEL1 (RDTHFU[HSI·Z NDR'JK MENG5 L2 IDERLE (ROTHFUrHSJ///B//Ir.n70BO1001050verschillende fracties toeslagmateriaal. DeVB laat dan ook ruimte voor afwijkendegraderingen.Door BNC (Stichting Betonresearch Neder-landse Cementindustrieën) is eens nagegaanwat nu het verschil in waterbehoefteis bijgebruik van een gradering volgens Rothfuchs(mengsel en een praktijkgradering met eennogal extreme hoeveelheid fijn materiaal(mengsel 2). Figuur 1 geeft een beeld van beidegraderingen en hun ligging ten opzichte vande eisen die de VB 1974 aan klasse I betonstelt.Er werden mengsels gemaakt met een veertig-tal verschillende monsters cement (Cemij Aen B, Robur A, Enci Normaal en Encielite). Hetcementgehalte bedroeg steeds 325 Omde praktijk zo veel mogelijk te benaderen, werduitgegaan van voorbevochtigd toeslag-materiaal. (Bij laboratoriumproeven wordt vaakmet gedroogd materiaal gewerkt. Zowel metbetrekking tot de verwerkbaarheid als desterkte-ontwikkeling geeft dit echter aanzien-lijke afwijkingen ten opzichte van de praktijk-omstandigheden.) Bij het produceren van demengsels werd zoveel extra water toegevoegddat een zetmaat van rond de 40 mm, dan welrond de 120 mm werd verkregen.1Mengselkrommen van het ideale mengselvolgens Rothfuchs (mengsel 1) en het zand-rijke mengsel (mengsel 2)verwachtingen resulteerde dit voor het Roth-fuchsmengsel in een ca. 1 N/mm2hogeredruksterkte volgens de controleproef.Vorm van de korrelsBij de bespreking Van de 'Basic-Mix'-methode(zie BETONlEK 3/12) is even de invloed van dekorrelvorm op de betoneigenschappen aan-geroerd. Aangezien :het in Nederland gebruiktezanden grind vrij gelijkmatig van vorm en aande ronde kant is, levert de korrelvorm hiermeestal geen problemen op. Bij gebruik vanonregelmatig gevormd of, nog erger, hoekigmateriaal moet echter op een belangrijkhogere waterbehoefte worden gerekend. Dezehoeft echter niet tot een evenredige verlagingvan de druksterkte te leiden. Het beterehechtingsoppervlak en de grotere weerstandtegen verplaatsing van de korrels zal demindere kwaliteit van de cementsteen zekergedeeltelijk compenseren.Uit de resultaten bleek wel enige invloed vanhet cement op de verwerkbaarheid. Deze in-vloed was echter niet groot en ook niet duide-lijk te koppelen aan cementsoort of -klasse.Zeer duidelijk echter was de invloed van dekorrelgradering op de waterbehoefte. In beideverwerkbaarheidsgebieden vroeg het (ideale)Rothfuchsmengsel ongeveer 3 liter waterper m3minder dan het mengsel met een over-maat aan fijn materiaal. Geheel volgens de2OppervlaktestructuurUiteen onderzoek verricht door BNC-Maastricht is gebleken dat de oppervlakte-structuur van Nederlandse zandsoorten nogalgrote verschillen kan vertonen. Schematischkan dit feit worden weergegeven zoals in fig. 2.Helaas kan dit verschil tussen ruwen gladzand niet met het blote oog worden waar-genomen. Het gebruik van een sterke loep of,nog beter, een eenvoudige stereomicroscoop2Schematisering van een 'gladde' en een 'ruwe'zandkorrel3-4Microscopische opnamen van een glad (links)en een ruw (rechts) zandkorreloppervlakTabel 1mengsel 2 3cement-gehalte 325 kg pc-A 325 kg pc-A 325 kg pc-Awater-geh./m s 166/ 180 I 1661zandtype glad ruw ruwconsistentie 55mm 50 rnm 20mmdruksterkte 43,4 N/mm242,1 N/mm2 47,0 N/mm2Dat het ruwe zand inderdaad een dergelijkepositieve bijdrage aan de sterkte levert, blijktwanneer niet de zetmaat maar de water-cementfactor constant wordt gehouden. Bijdezelfde proef werd ook 166 I water per m3gedoseerd bij gebruik van het ruwe zand. Hetbleek dat de zetmaat terugliep tot 20 mm, maarde sterkte toenam met 3,4 N/mm2!Toch is het goed om in de praktijk ook deoppervlaktestructuur van het zand in de gatente houden. Meestal wordt immers niet opwater-cementfactor geleverd maar op zetmaat.Bovendien is het de vraag wat er gebeurt metfijner gemalen cementen (minder bleeding)en betonspecies met een zetmaat van rond de120 mmoVolgens deze formule veroorzaakt 20 liter waterextra een ca. 5 N/mm2lagere druksterkte.Gelukkig blijkt uit de BNC-metingen dezedaling in sterkte nogal mee te vallen. Bijgebruik van 325 kg/m3portlandcement, klasseA nam de waterbehoefte toe van 166 11m3voorgiad zand 11m3voor een ruw zand(zetmaat ca. 50 mm) (zie tabel 1). De druk-sterkte nam hierdoor echter slechts af met1,3 N/mm2· Waarschijnlijk wordt de groterewaterbehoefte gedeeltelijk gecompenseerddoor een geringere bleeding en daarmee eenbetere hechting." . uruw"glad"(vergroting ca. 30 X) is echter voldoende omeen bepaald type zand op zijn structuur tebeoordelen. Nog duidelijker zijn uiteraard op-namen bij 1000-voudige vergroting zoalsgegeven op de foto's 3 en 4.Het is vrij logisch om te verwachten dat hetruwe zand een grotere hoeveelheid cementlijmvraagt om tot eenzelfde verwerkbaarheid tekomen. Uit het onderzoek is gebleken dat ditverschil wel 15 - 20 11m3kan bedragen. Heteffect is dus veel groter dan de invloed van eenslechte gradering.Op grond van een dergelijke verhoging van dewaterbehoefte (bij een gelijkblijvende cement-dosering) zou men een flinke daling in desterkte verwachten. Denk bij voorbeeld aan dein BETONlEK 3/7 gegeven formule25.CB = O,B.N +3ZAND-ZAND-ZANO- EN4