November2021 0817 BAND UITGAV E Extreem weer Over het verwerken en verharden van beton bij zeer warm of zeer koud weer BAND UITGAV E 2 NOVEMBER 2021 STANDA ARD 17 08 Extreem weer Bij het verwerken en verharden van beton bij zeer warm of zeer koud weer moeten extra maatregelen worden genomen om risico's ten aanzien van de kwaliteit van het betonwerk te verminderen. In deze Betoniek zetten we de aandachtspunten op een rijtje, samen met de maatregelen die genomen kunnen worden. Om dit alles ook te begrijpen, beginnen we met een vereenvoudigde uitleg van wat er in het beton gebeurt, vanaf het mengen van de grondstoffen totdat verhard beton is ontstaan, en van de invloed van de temperatuur daarop. VAN GRONDSTOFFEN TOT VERHARD BETON Verhard beton bestaat uit toeslagmateriaal (meestal zand en grind), met daar tussen cementsteen die als een soort lijm tussen de toeslagkorrels dient. Net na het mengen van de grondstoffen van het beton, is er nog geen cementsteen, maar cementpasta: een mengsel van cementkor - rels en water. Het geheel van cementpasta, zand en grind noemen we dan (beton)specie. Cement en water reageren met elkaar waar - bij cementpasta verandert in cementsteen. Deze reactie heet hydratatie. Het is een gecompliceerd proces met verschillende fases, dat direct bij het mengen al start. Voor het doel van deze Betoniek leggen we dit proces vereenvoudigd uit. De eerste periode na het mengen noemen we de 'dormante fase' van de hydratatie. Er is dan amper reactie tussen cement en water en we merken weinig verandering aan de cementpasta en dus aan de betonspecie. In deze fase rollen de cement- en toeslag- korrels ? dankzij het water ? lekker over elkaar heen waardoor het geheel verwerk - baar is (fig. 2). De belangrijkste invloeds - factoren op de verwerkbaarheid zijn: ? hoeveelheid water; ? hoeveelheid cementpasta; ? vorm van de korrels; ? korrelpakking; ? plastificerende hulpstoffen (zie kader 'Hulpstoffen en verwerkbaarheid'); ? vertragende en versnellende hulpstoffen (zie kader 'Hulpstoffen en verwerkbaar - heid'). Na ? normaal gesproken ? enkele uren begint de 'verhardingsfase' van de hydrata- tie. In de verhardingsfase vindt veruit het grootste deel van de reactie tussen cement en water plaats. De cementpasta verandert in cementsteen, en de betonspecie veran- dert in verhard beton. De reactieproducten van cement en water kun je zien als een soort tentakels vanaf de beton in de winter ? Foto voorpagina De temperatuur kan nogal verschillen tussen de zomer en winter, foto: Luke Price 3 NOVEMBER 2021 STANDA ARD 17 08 stugger wordt en dat de verwerkbaarheid al afneemt voordat de hydratatie echt 'los - barst'. Invloed temperatuur Om te begrijpen wat de invloed van de tem- peratuur op het hydratatieproces is, is het belangrijk te weten dat (chemische) reacties sneller plaatsvinden bij hogere temperatu- ren. En langzamer bij lagere temperaturen. We kijken eerst naar de invloed van de tempe - ratuur op de afname van de verwerkbaarheid. Bij een hogere specietemperatuur verlopen de reacties tussen cement en water sneller (fig. 3). Hierdoor neemt de verwerkbaarheid tijdens de overgangsperiode sneller af, start de verhardingsfase sneller en verloopt de ? toch al snelle ? afname van de verwerkbaar - heid tijdens de verhardingsfase nog sneller. Bij een lagere specietemperatuur gaat alles juist langzamer (fig. 4). Bovendien verdampt bij een hogere specie - temperatuur meer water uit de specie (zie kader ' Verdampingssnelheid'). Dit draagt cementkorrels. Door deze verandering van de vorm van de cementkorrels, en door de afname van de hoeveelheid water, wordt het geheel snel stugger en neemt de verwerk - baarheid snel af. Naarmate de hydratatie vordert, komen er meer en langere tentakels die de andere cementkorrels, de toeslag- korrels en ook de eventuele wapening berei- ken. Er ontwikkelt zich een steeds dichtere structuur, waardoor verhard beton ontstaat dat steeds sterker en stijver wordt, en steeds minder permeabel. De overgang van de dormante fase naar de verhardingsfase is geen duidelijke scheids - lijn, maar een geleidelijke overgangsperi- ode. In deze periode vinden langzaam maar zeker al reacties plaats tussen cement en water. Deze reacties zorgen er enerzijds voor dat de hoeveelheid water een beetje afneemt. Anderzijds verandert de vorm van de cementkorrels een beetje door de reac - tieproducten aan het cementopper vlak. Deze invloeden zorgen er voor dat de specie beton in de zomer 1 Beton in de winter (links) en in de zomer (rechts), bron: Mark Zeilstra 4 NOVEMBER 2021 STANDA ARD 17 08 ook bij aan de afname van de verwerkbaar - heid. De specietemperatuur wordt voornamelijk bepaald door de temperatuur van de grond- stoffen. Daarnaast zijn de intensiteit en duur van het mengen, de bewegingen tijdens het transport, het verpompen, en de omge - vingscondities tijdens deze activiteiten van invloed op de specietemperatuur. De temperatuur is ook van invloed op de ontwikkeling van de eigenschappen van het verharde beton. Bij een hogere betontempe - ratuur verloopt de hydratatie zoals gezegd sneller. Hierdoor wordt het verharde beton sneller sterk en stijf en sneller minder per - meabel. Met andere woorden: de betonei- genschappen ontwikkelen zich sneller. Bij een lagere betontemperatuur geldt het omgekeerde. Het verloop van de betontemperatuur gedu- rende de verhardingsfase wordt bepaald door verschillende factoren: ? specietemperatuur bij aanvang van de verhardingsfase; ? warmteproductie door de hydratatie (hydratatie is een exotherme reactie); ? omgevingstemperatuur; ? windsnelheid; ? eventueel materiaal op het betonopper - vlak (bijv. de bekisting); ? afmetingen en vorm van de constructie Deze factoren versterken elkaar ook: bij een hogere betontemperatuur verloopt de hydratatie sneller, waardoor sneller warmte wordt geproduceerd, waardoor de beton- temperatuur weer verder stijgt etc. Nog wat belangrijke punten bij de invloed van de betontemperatuur op de hydratatie: ? Een snellere hydratatie geeft een minder geordende cementstructuur, wat een negatieve invloed heeft op het eindresul- taat (betoneigenschappen). ? Onder een bepaalde betontemperatuur stopt de hydratatie tijdelijk. Deze tempe - ratuur is niet vastgelegd, maar in de prak - tijk wordt vaak 5 °C aangehouden. ? Het cementtype is van invloed op de reac - tiesnelheid en daarmee de snelheid van de warmteproductie, op de totale hoe - veelheid geproduceerde warmte en op de temperatuur waaronder de hydratatie stopt. Het cementtype beïnvloedt ook het tijdstip waarop de verhardingsfase start. dormante fase 'overgangs- periode' verhardingsfase verwerkbaarheid stugheid/stijfheid sterkte dormante fase 'overgangs- periode' verhardingsfase verwerkbaarheid stugheid/stijfheid sterkte dormante fase 'overgangs- periode' verhardingsfase verwerkbaarheid stugheid/stijfheid sterkte Schematische weergave van verloop verwerkbaarheid, stugheid / stijfheid en sterkte bij verschillende temperaturen 2 Uitgangssituatie 3 Temperatuur hoger 4 Temperatuur lager 5 NOVEMBER 2021 STANDA ARD 17 08 Nu we weten wat de invloed van de tempe - ratuur is op wat in het beton gebeurt vanaf het mengen van de grondstoffen totdat ver - hard beton is ontstaan, kunnen we de aan- dachtspunten (tabel 1) bij het verwerken en verharden van beton bij zeer warm of zeer koud weer behandelen. Ook bespreken we de maatregelen die genomen kunnen wor - den. We behandelen de punten zo veel mogelijk in chronologische volgorde. ZEER WARM WEER Verwerkbaarheid We weten nu dat een hogere specietempe - ratuur er voor zorgt dat de afname van de verwerkbaarheid sneller verloopt. Dit is van invloed op de beschikbare tijd om de specie te storten en goed te verdichten, om verder te storten tegen een open stortfront ('nat- in-nat') en om het betonopper vlak goed af te werken. En dat is allemaal belangrijk voor kwalitatief goed betonwerk. Wanneer niet voldoende maatregelen worden genomen, moeten de genoemde werkzaamheden dus sneller plaatsvinden. Mogelijke maatregelen zijn: ? de specietemperatuur zo laag mogelijk hou - den. Zowel voorafgaand aan het verwerken (eventueel gekoelde grondstoffen, korte transport- en wachttijden, korte pompaf - stand, weinig direct zonlicht op truckmixers en pompleidingen), als tijdens het verwer - ken (weinig direct zonlicht op het beton - werk). Met het oog op de specietempera - tuur is het te overwegen 's ochtends vroeg, 's avonds laat of zelfs 's nachts te storten; ? in overleg met de betoncentrale specie bestellen waaraan vertragende hulpstoffen zijn toegevoegd; ? stortvolgorde aanpassen waardoor stortfronten minder lang open liggen; ? specie met een hogere consistentie bestellen; ? indien nodig: verdichtingsintensiteit gebruiken die hoort bij een lagere consis - tentie. Uiteraard moet de betoncentrale er voor zor - gen dat de specie met de gevraagde consis - tentie bij het bouwwerk aankomt, op het afgesproken moment van levering. Maar daarna kan deze dus snel afnemen. Overi- gens moet betonspecie die voldoet aan BRL 1801 de gevraagde consistentie tot mini- maal 30 minuten na aankomst behouden. Mogelijk neemt de betoncentrale daarom al één of meer van de genoemde maatregelen. Plastische krimpscheuren Bij hogere temperaturen is er een groter risico op plastische krimpscheuren, waarbij de peri - ode met dit risico eerder begint maar ook sneller eindigt. Er moet daarom tijdig goed worden nabehandeld, om de verdamping van water uit het beton tegen te gaan. Zie kader 'Nabehandeling' voor een toelichting. HULPSTOFFEN EN VERWERKBA ARHEID Plastificerende hulpstoffen zorgen aan het oppervlak van de cementkorrels voor onderlinge afsto- ting, waardoor de korrels nog lekkerder over elkaar heen rollen bij een gelijke hoeveelheid water. In de loop van de tijd vermindert de werking van deze hulpstoffen door de reacties die plaatsvinden tussen cement en water. Enerzijds door de reactieproducten die aan het cementopper vlak ontstaan en anderzijds door de oplopende pH-waarde. Vertragende en versnellende hulpstoffen hebben invloed op de snelheid van de afname van de verwerkbaarheid, maar ook op de snelheid van de ontwikkeling van de betonei- genschappen in het begin van de verhardingsfase. 6 NOVEMBER 2021 STANDA ARD 17 08 Normaal gesproken start de nabehandeling van een betonopper vlak zo snel mogelijk nadat het is afgewerkt. Maar bij hogere tem- peraturen kan het risico op plastische krimpscheuren al groot zijn vóór het afwer - ken. Het is dan goed een tussentijdse vorm van nabehandeling toe te passen. Dit is vaak maatwerk, omdat de nabehandelingsme - thode aan moet sluiten bij de plasticiteit en de bereikbaarheid van het betonopper vlak en bij de methode van afwerken. Zoals gezegd, is het belangrijk zo snel mogelijk na het afwerken te starten met de nabehandeling. Om te voorkomen dat de periode tussen het afwerken en het nabe - handelen bij delen van het betonopper vlak te lang is, is het verstandig bij grote opper - vlakken niet te wachten met nabehandelen totdat het hele opper vlak is afgewerkt. Elk gedeelte dat is afgewerkt, kan direct worden nabehandeld. Tabel 1 Aandachtspunten bij het verwerken en verharden van beton bij zeer warm en zeer koud weer A ANDACHTSPUNT MA ATREGEL zeer warm weer snellere afname verwerkbaarheid diverse mogelijke maatregelen plastische krimpscheuren tijdig, goed nabehandelen specietemperatuur laag houden wind over betonoppervlak beperken ontwikkeling betoneigenschappen oppervlaktezone extra aandacht kwaliteit nabehandeling scheurvorming door verhinderde vervorming temperatuur verhardend beton laag houden interne sulfaataantasting betontemperatuur maximaal 70ºC zuiging water uit specie bij stortnaden voorbevochtigen stortnaden hevige buien stort afstemmen op weersvoorspellingen PBM's oncomfortabel PBM's blijven dragen zeer koud weer hogere maximale bekistingsdruk o.a. verlagen stortsnelheid plastische krimpscheuren tijdig nabehandelen bevriezing niet storten tegen oppervlak kouder dan 0 ºC diverse maatregelen tot druksterkte 5 N/mm 2 ontwikkeling betoneigenschappen oppervlaktezone langere nabehandelingsduur langzamere ontwikkeling druksterkte bepalingsmethode goed uitvoeren meenemen in de planning sneeuw en ijs in bekisting en op wapening sneeuw en ijs verwijderen vóór stort scheurvorming door 'temperatuurschok' isolatie niet te snel verwijderen VERDAMPINGSSNELHEID De verdampingssnelheid is de hoeveelheid water die per tijdseenheid uit het beton verdampt. Deze hangt bij voldoende, 'vrij' water af van: ? relatieve vochtigheid (RV) van de lucht; ? betontemperatuur; ? windsnelheid; ? verschil tussen beton- en luchttemperatuur. Voor de RV geldt: hoe lager de RV, hoe hoger de verdampingssnelheid. Voor de overige drie fac - toren geldt: hoe hoger, hoe hoger de verdam- pingssnelheid (zie Betoniek Standaard 16/22 Pappen en nathouden). Daarnaast is de verdampingssnelheid afhanke - lijk van de hoeveelheid 'vrij' water in het beton- oppervlak, en dus van de mate waarin de hydra- tatie is gevorderd. En dit hangt weer af van de betontemperatuur. Hiervoor geldt: hoe verder de hydratatie is gevorderd, hoe lager de verdampingssnelheid. 7 NOVEMBER 2021 STANDA ARD 17 08 Daarnaast helpt het enorm als de specie - temperatuur zo laag mogelijk blijft (zie de eerder genoemde maatregelen zowel voor - afgaand als tijdens en na het verwerken). Door de lagere specietemperatuur is de ver - dampingssnelheid lager, en bovendien wordt het beton minder snel stug. Het beperken van wind over het betonopper vlak is ook een goede maatregel om de verdam- pingssnelheid te verlagen. In de praktijk worden plastische krimp- scheuren wel eens snel na het ontstaan 'dichtgeschuurd', maar dit geeft geen garan- tie op een blijvend goed resultaat. Voorko- men is beter dan genezen! Kwaliteit nabehandeling De andere reden voor nabehandeling is vol- doende ontwikkeling van de betoneigen- schappen. Bij hogere temperaturen kan de nabehandelingsduur korter zijn, maar is de kwaliteit van de nabehandeling ? vanwege meer verdamping ? extra belangrijk. Zeker als tijdens de hydratatie sprake is van veel wind over en/of veel direct zonlicht op het betonopper vlak. Zie kader 'Nabehandeling' voor een toelichting. Let overigens op met nabehandelen met koud water. Dit kan een te groot tempera- tuur verschil tussen de kern en het betonop- per vlak, en daarmee scheuren veroorzaken. Overige aandachtspunten Bij zeer warm weer gelden nog enkele andere aandachtspunten. ? Wanneer een constructiedeel wordt gestort tegen een reeds verhard con- structiedeel, is er een risico op scheur vor - ming in het verhardende beton vanwege het temperatuur verschil tussen de twee constructiedelen (zie Betoniek Standaad 15/17 Meten is hot!). Bij hogere tempera- turen is dit risico groter. Het kan worden verkleind door de temperatuur van het verhardende beton zo weinig mogelijk te laten oplopen. Zie de eerder genoemde factoren die van invloed zijn op de hoogte van de betontemperatuur gedurende de verhardingsfase. ? Om eventuele latere schade door interne sulfaataantasting te voorkomen, mag de betontemperatuur in de verhardingsfase niet hoger worden dan 70 °C (zie Betoniek Standaard 15/13 DEF). ? Bij het storten van beton tegen een eerder gestort constructiedeel, mag het eerder gestorte beton zo weinig mogelijk water uit de specie zuigen. Zoals we weten, kan dit verlies van water namelijk een snellere afname van de verwerkbaarheid en een slechtere ontwikkeling van de uiteinde - lijke betoneigenschappen tot gevolg heb- ben. Bovendien is het nadelig voor de aan- hechting ter plekke van de stortnaad. Deze gevolgen kunnen worden voorko- men door het voorbevochtigen van beton- opper vlakken waar beton tegenaan wordt gestort. Dit is natuurlijk extra belangrijk bij zeer warm weer. ? Bij zeer warm weer is de kans op hevige regen- en onweersbuien groter. Deze zijn een risico voor zowel de kwaliteit van het betonwerk als voor de veiligheid van de medewerkers. ? Met het oog op veiligheid is het ook belangrijk om de persoonlijke bescher - mingsmiddelen altijd te blijven dragen, zelfs bij zeer warm weer. ZEER KOUD WEER Bekistingsdruk We weten dat een lagere specietemperatuur er voor zorgt dat de afname van de verwerk - baarheid langzamer verloopt. Dit is in prin- cipe gunstig voor de beschikbare tijd om de specie te verwerken. Maar let op dat de langzamere afname er voor kan zorgen dat 8 NOVEMBER 2021 STANDA ARD 17 08 de maximaal optredende bekistingsdruk hoger wordt. Bij de berekening van deze maximale bekistingsdruk volgens de uitvoe - ringsnorm NEN-EN 13670 i.c.m. NEN 8670 kan hier rekening mee worden gehouden door de specietemperatuur mee te nemen bij de berekening. Een mogelijke maatregel om een hogere maximale bekistingsdruk bij (zeer) koud weer te voorkomen, is het verla- gen van de stortsnelheid. NABEHANDELING Onder alle omgevingscondities is het voor ? met name de oppervlaktezone van ? (zeer) jong beton belangrijk dat zo veel mogelijk water in het beton blijft en niet verdampt. Dit is belangrijk om twee redenen: ? voorkomen van plastische krimpscheuren; ? voldoende ontwikkeling van de betoneigenschappen. Door middel van nabehandeling van het beton- oppervlak wordt de verdamping van water uit het beton tegengegaan. Enerzijds is de kwali- teit van de nabehandeling belangrijk (zo veel mogelijk verdamping voorkomen) en ander - zijds de periode waarover wordt nabehandeld (de nabehandelingsduur). Deze periode moet op tijd beginnen om plastische krimpscheuren te voorkomen en moet voldoende lang duren om het beton de kans te geven de eigenschap- pen voldoende te ontwikkelen. We gaan nu de twee redenen voor nabehande - ling apart bespreken, waarbij we ook kijken naar de invloed van de temperatuur. Voorkomen plastische krimpscheuren Verdamping van water uit beton zorgt ervoor dat het beton water verliest, waardoor het krimpt. Omdat het water vanaf het betonopper - vlak verdampt, krimpt het beton in de opper - vlaktezone in principe meer dan het beton daar - achter. Maar het beton in de oppervlaktezone is natuurlijk wel verbonden met het achterlig - gende beton. Hierdoor wordt de krimp in de oppervlaktezone verhinderd. Afhankelijk van de stijfheid van het beton, zorgt dit voor trekspan - ningen in die zone. En als deze trekspanningen groter zijn dan de treksterkte van het beton ? op die locatie, op dat tijdstip ? ontstaan scheuren. Dat klinkt logisch en eenvoudig. Maar in wer - kelijkheid is het wat complexer, zeker gedu- rende de dormante fase en de overgang naar de verhardingsfase. Tijdens de dormante fase, als er sprake is van specie, hebben we nog geen last van boven- staande. Enerzijds omdat het verdampte water uit de oppervlaktezone bij de meeste betonsamenstellingen snel wordt aangevuld vanuit het achterliggende beton, waardoor er amper sprake is van verschil in krimp. En anderzijds omdat er geen sprake is van stug - heid of stijfheid en dus ook niet van verhinde - ring van de eventuele krimp. In de overgangsperiode naar de verhardings - fase wordt het beton echter al wat stugger. Bovendien kan het water zich al wat minder makkelijk door het beton verplaatsen. Er ont - staat hierdoor een verschil in krimp en boven- dien een verhindering van de krimp, waardoor (nog relatief lage) trekspanningen ontstaan. Het beton heeft echter nog geen treksterkte opgebouwd, waardoor krimpscheuren kunnen ontstaan in de oppervlaktezone. Wanneer de verhardingsfase echt begint, worden de stugheid en vervolgens de stijfheid van het beton snel groter en de 'beweeglijk - heid' van het water snel minder. Maar gelukkig begint de treksterkte zich ook te ontwikkelen. Bovendien is er steeds minder 'vrij' water dat kán verdampen. In het begin van de verhar - dingsfase is er daarom nog een flink risico op 9 NOVEMBER 2021 STANDA ARD 17 08 Plastische krimpscheuren Bij lagere temperaturen is er een kleiner risico op plastische krimpscheuren, omdat er over het algemeen minder verdamping plaatsvindt (zie kader 'Nabehandeling'). Maar let op: in de winter kan de RV van de lucht erg laag zijn. In combinatie met wind en/of direct zonlicht op het betonopper vlak, kan dan toch relatief veel water uit het beton verdampen. De nabehandeling met het oog krimpscheuren, maar dit risico wordt snel kleiner naarmate de hydratatie vordert. Er is dus een periode ? die ontstaat in de over - gangsperiode naar de verhardingsfase en snel verdwijnt gedurende de verhardingsfase ? waarin het risico op krimpscheuren flink is. Dit risico is overigens nog groter bij specie met weinig bleeding. Als de krimpscheuren in deze fase ontstaan, worden ze plastische krimpscheuren genoemd. Door in deze periode de verdamping van water uit het beton tegen te gaan door nabehande - ling, kunnen plastische krimpscheuren wor - den voorkomen. De temperatuur is op meerdere vlakken van invloed op bovenstaande. Enerzijds op de hoeveelheid water die per tijdseenheid uit het beton verdampt (zie kader ' Verdampingssnel- heid'). En anderzijds op de snelheid van de reacties tussen cement en water, en daarmee op de genoemde ontwikkelingen in het beton. Als we met deze kennis kijken naar plastische krimpscheuren, kunnen we over het algemeen het volgende stellen: ? Bij hogere temperaturen vindt meer ver - damping plaats, en gaan de ontwikkelingen in het beton sneller. Hierdoor is er een groter risico op plastische krimpscheuren, waarbij de periode met dit risico eerder begint, maar ook sneller eindigt. Er moet daarom tijdig, goed worden nabehandeld. ? Bij lagere temperaturen gebeurt het tegenovergestelde. Hierdoor is het risico op plastische krimpscheuren kleiner, maar de periode met dit risico duurt langer. Er moet dan langer worden nabehandeld, maar dat moet dan toch vanwege de ontwikkeling van de betoneigenschappen. Ontwikkeling betoneigenschappen We weten dat gedurende de hydratatie ver - hard beton ontstaat met een steeds hogere sterkte en stijfheid en met een steeds dichtere structuur (minder permeabel). Cement heeft een bepaalde hoeveelheid water nodig voor de hydratatie. Als gedurende de hydratatie ? door verdamping van water vanaf het beton- oppervlak ? te weinig water beschikbaar is, kan een oppervlaktezone ontstaan die niet de beoogde betoneigenschappen heeft. Daarom moet worden nabehandeld gedu- rende een periode die lang genoeg duurt om het beton ? ook in de oppervlaktezone ? de kans te geven de eigenschappen voldoende te ontwikkelen. Met de kennis over de invloed van de temperatuur op de ontwikkeling van de betoneigenschappen en op de verdampings - snelheid, kunnen we het volgende stellen: ? Bij lagere temperaturen duurt het langer voordat het beton de eigenschappen voldoende heeft ontwikkeld. Er moet dan dus langer worden nabehandeld. ? Bij hogere temperaturen kan de nabehan- delingsduur korter zijn, maar is de kwaliteit van de nabehandeling ? vanwege meer verdamping ? extra belangrijk. 10 NOVEMBER 2021 STANDA ARD 17 08 op het voorkomen van plastische krimp- scheuren is dan dus ook belangrijk. Zoals eerder aangegeven, moet deze nabehande - ling in elk geval zo snel mogelijk na het afwerken van het betonopper vlak starten. Maar omdat het bij (zeer) koud weer lang kan duren voordat afgewerkt kan worden, kan tussentijdse nabehandeling ook nodig zijn. Vanwege eventuele bevriezing is (tus - sentijds) nabehandelen met water geen goede methode bij zeer koud weer. Bevriezing Om te voorkomen dat de structuur van de cementsteen beschadigd raakt en dit een blijvende invloed heeft op de uiteindelijke betoneigenschappen, mag het beton niet bevriezen voordat het een druksterkte van 5 N/mm 2 heeft bereikt. Zie kader 'Schade door bevriezing' voor een toelichting. Om dit te bereiken, stelt de uitvoeringsnorm NEN-EN 13670 i.c.m. NEN 8670 het volgende: Ten eerste mag niet worden gestort tegen opper vlakken met een temperatuur lager dan 0 °C. Ten tweede moeten bij een gemiddelde etmaaltemperatuur lager dan 4 °C, maat - regelen worden genomen, totdat het beton- opper vlak een druksterkte van 5 N/mm² heeft. Deze maatregelen hebben het doel de betontemperatuur tijdens de hydratatie te verhogen: enerzijds om te voorkomen dat het beton bevriest en anderzijds om er voor te zorgen dat de druksterkte van 5 N/mm² zo SCHADE DOOR BEVRIEZING Als (vrij) water in beton bevriest, zet het uit, en kan het daarbij inwendig schade aanrichten. De situatie waarbij het water in de speciefase al bevriest, komt in de praktijk zelden voor. Maar mocht dit toch gebeuren, kan het water nog onverhinderd uitzetten. Tot het water ontdooit, gaat de hydratatie niet door. Maar let op dat er na het ontdooien meer ruimte tussen de ver - schillende korrels is ontstaan, waardoor uitein- delijk verhard beton kan ontstaan dat niet de beoogde betoneigenschappen heeft. In deze situatie is het dus belangrijk direct na het ont - dooien, maar altijd voor aanvang van de verhar - dingsfase, het beton opnieuw te verdichten. Een situatie die in de praktijk vaker voorkomt, is het bevriezen van het vrije water gedurende de verhardingsfase. De hydratatie stopt dan. Maar nog belangrijker: omdat er al sprake is van stijf - heid, veroorzaakt de uitzetting van het water spanningen in het beton. Gelukkig is er ook al sprake van sterkte om deze spanningen op te vangen. In het begin van de verhardingsfase is deze sterkte echter nog niet voldoende. De prille structuur van de cementsteen, inclusief de aanhechting aan de toeslagkorrels en de eventuele wapening, kan dan beschadigd raken. Dit kan een blijvende invloed hebben op de uiteindelijke betoneigenschappen. Over het algemeen geldt het uitgangspunt dat dit kan gebeuren bij beton totdat het een druksterkte van 5 N/mm² heeft. Dat is geen hoge sterkte, maar het kan bij lage temperaturen relatief lang duren voordat deze is bereikt. Bij een hogere druksterkte dan 5 N/mm² wordt aangenomen dat het beton genoeg sterkte heeft om bestand te zijn tegen schade door bevriezing. Bovendien is er naarmate de hydratatie vordert, steeds minder vrij water om te bevriezen. Maar let op: dit geldt voor eenmalige bevriezing tijdens de verhardings - fase. Bestandheid tegen vorst-dooi-wissel- ingen tijdens de gebruiksfase is een ander onderwerp en wordt geregeld via milieu- klasse XF. 11 NOVEMBER 2021 STANDA ARD 17 08 snel mogelijk wordt bereikt. Zie ook de eerder genoemde factoren die het verloop van de betontemperatuur bepalen. In de uitvoeringsnorm worden de volgende mogelijke maatregelen gegeven: Maatregelen die genomen kunnen worden bij de ver vaardiging van de betonspecie: ? verhogen van de specietemperatuur door toepassing van verwarmde grondstof(fen). Deze maatregel is alleen nuttig als de specie niet veel kan afkoelen tussen mengen en verwerken, en tussen verwerken en de start van de hydratatie. Overigens moet de specietemperatuur bij levering sowieso minimaal 5 °C zijn; ? toepassen van cement met een snelle en/ of hoge warmteproductie, waar van bovendien de hydratatie bij een relatief lage temperatuur doorgaat, en de verhar - dingsfase snel start; ? verlagen van de water-bindmiddelfactor; dit heeft vooral effect op het sneller berei- ken van de druksterkte van 5 N/mm². Maatregelen die genomen kunnen worden bij de uitvoering: ? isoleren van de betonopper vlakken. Dit kan met thermisch isolerend materiaal, maar ook door afdekken met zeilen die zorgen voor een stilstaande luchtlaag op het betonopper vlak; ? verhogen van de omgevingstemperatuur van het verhardende beton met warme/ hete lucht of stoom; ? verwarmen van het betonopper vlak met infraroodstralers. Bij de toepassing van warme/hete lucht en infraroodstralers moet worden voorkomen dat te veel water verdampt uit het betonop- per vlak. Let ook op dat het plotseling stoppen van deze maatregelen een te groot tempera- tuur verschil tussen de kern en het betonop- per vlak, en daarmee scheuren kan veroor - zaken. Afhankelijk van de omgevingscondities, geeft de uitvoeringsnorm aan welke (combinatie van) maatregelen genomen moeten worden. Hierbij wordt gebruik gemaakt van weerfases 0 t/m 6: hoe kouder de omgevingscondities, des te hoger de weerfase. Zie de uitvoerings - norm voor meer informatie hierover. Doordat de maatregelen de specie- en/of de betontemperatuur verhogen, dragen ze ook positief bij aan de andere genoemde aan- dachtspunten bij zeer koud weer. Nabehandelingsduur Nabehandelen met het oog op de ontwikke - ling van de betoneigenschappen moet het hele jaar door, dus ook bij lagere temperatu- ren. Een aandachtspunt bij deze omgevings - condities is echter dat de betoneigenschap- pen langzamer ontwikkelen en er dus langer moet worden nabehandeld. Dit is meegeno- men in de methodes in de uitvoeringsnorm om de nabehandelingsduur te bepalen. Ontwikkeling druksterkte Zoals in het vorige punt al benoemd, ontwik - kelen de betoneigenschappen langzamer bij lagere temperaturen. Dit kan van invloed zijn op de voortgang van het bouwproces, omdat werkzaamheden als ontkisten en aanbren- gen van voorspanning pas mogen plaatsvin- den bij het bereiken van een bepaalde beno- digde druksterkte. De invloed van de lagere temperaturen is meegenomen bij de metho- des in de uitvoeringsnorm om de druksterk - teontwikkeling te bepalen, zoals de methode gewogen rijpheid en de verhardingsproef. Let bij de methode gewogen rijpheid wel op het volgende: Zoals eerder gezegd, geldt dat de hydratatie ? en dus de ontwikkeling van de betoneigenschappen ? onder een bepaalde betontemperatuur stopt. Betontemperaturen onder deze waarde mogen daarom eigenlijk niet worden meegenomen bij de berekening van de gewogen rijpheid. 12 NOVEMBER 2021 STANDA ARD 17 08 BETONIEK = STANDAARD + VAKBLAD Onderdeel van het Betoniek-abonnement is naast Betoniek Standaard ook Betoniek Vakblad. Dit is een magazine op groot formaat met artikelen over onder meer projecten, ontwikkelingen, onderzoek, regelgeving en onderwijs. Deze artikelen worden geschreven door de lezers van Betoniek zelf. Daarin wijkt Betoniek Vakblad dus af van Betoniek Standaard, dat volledig door een deskundige redactie wordt geschreven. Betoniek Vakblad verschijnt vier keer per jaar. Alle artikelen zijn te raadplegen op www.betoniek.nl. Voor leden van Betoniek is dat gratis! Overige aandachtspunten Bij zeer koud weer gelden nog enkele andere aandachtspunten. ? Voordat wordt gestort, moet al het sneeuw en ijs uit de bekisting en van de wapening worden verwijderd. Deze kun- nen anders voor (met water gevulde) hol- tes en slechte aanhechting zorgen. ? Het vroegtijdig verwijderen van thermisch isolerende bekisting, zoals hout, kan een te groot temperatuur verschil tussen de kern en het betonopper vlak, en daarmee scheuren veroorzaken (zie Betoniek Standaard 15/17 Meten is hot!). TOT SLOT In deze Betoniek hebben we de aandachts - punten bij het verwerken en verharden van beton bij zeer warm of zeer koud weer behandeld, samen met de mogelijke maat - regelen. Een universele maatregel die nog niet is genoemd, maar die wel zeer effectief is: overweeg de stort uit te stellen totdat de periode met extreem weer voorbij is. Dat kan in Nederland en België nooit heel lang duren! KENNISDELING VIA BETONIEK, DANKZIJ ONZE PARTNERS Lidmaatschap Kijk voor meer informatie over onze lidmaatschappen op www.betoniek.nl/lidworden of neem contact op via lezers - ser vice@aeneas.nl of 073 205 10 10. Voorwaarden Je vindt onze algemene voorwaarden op www.betoniek.nl/algemene- publicatievoorwaarden-betoniek. Betoniek Standaard is onderdeel van Betoniek Platform, hét kennisplatform over technologie en uitvoering van beton. Betoniek Standaard verschijnt 4x per jaar en is een uitgave van Aeneas Media bv, in opdracht van het Cement&BetonCentrum. In de redactie zijn vertegenwoordigd: BAM Infraconsult, Betonhuis, ENCI, Mebin, Mobile Concrete Group, SKG-IKOB, TNO en IJB Groep. Uitgave Aeneas Media bv Ruimte 4121 Veemarktkade 8 5222 AE 's-Hertogenbosch Website www.betoniek.nl Lezersservice T: 073 205 10 10 E: lezersser vice@aeneas.nl Vormgeving Inpladi bv, Cuijk Redactie T: 073 205 10 27 E: betoniek@aeneas.nl Hoewel de grootst mogelijke zorg wordt besteed aan de inhoud van het blad, zijn redactie en uitgever van Betoniek niet aansprakelijk voor de gevolgen, van welke aard ook, van handelingen en/of beslis - singen gebaseerd op de informatie in deze uitgave. Niet altijd kunnen rechthebbenden van gebruikt beeldmateriaal worden achterhaald. Belang- hebbenden kunnen contact opnemen met de uitgever. © Aeneas Media bv 2021 ISSN: 2352-1090