Een maandelijkse uitgave van deVereniging Nederlandse cementindustriepostbus 3011, 5203 DA 's-Hertogenbosch juni 1987Betonspecie:hoe droger hoe beter?Bij de totstandkoming van een betonconstructie ofeen geprefabriceerd onderdeel daarvan is, zoalsbij veel andere produkten, een soort produktie-keten aan te wijzen. Daarmee bedoelen we eenopeenvolging van handelingen en gebeurtenissendie uiteindelijk het gewenste produkt moetopleveren. Voor het eindprodukt 'beton' zijn indeze keten de volgende belangrijke schakels teonderscheiden.- ontwerpen van de betonsamenstelling;- vervaardigen van de betonspecie;- transport;- verwerking op de bouwplaats;- verhardingsomstandigheden.Over de verschillende schakels in deze keten is alheel wat geschreven in BETON/EK. Alleen deverwerking op de bouwplaats is nog niet zonadrukkelijk aan de orde geweest. Deze afleveringis nu juist geheel gewijd aan de verwerkbaarheidvan betonspecie.Bij het ontwerpen van de betonsamenstelling zalmen in de eerste plaats uitgaan van de gesteldeeisen aan sterkte en duurzaamheid. Daarnaastdient men het mengselontwerp ook af te stemmenop het transport en de vereiste verwerkbaarheid.Nog te vaak wordt de verwerkbaarheid onvol-doende bij het ontwerp van de betonsamenstellingbetrokken. Vaak zelfs wordt verwerkbaarheidgezien als een afgeleide van de kwaliteitseisen,onder het motto 'droger is beter'.Toch is verwerkbaarheid de belangrijkste eigen-schap van betonspecie; een slecht verwerkbarespecie zal nooit het bedoelde dichte en duurzamebeton opleveren. De verwerkbaarheid moet eeneerste ontwerpeis zijn, die het uitgangspunt vormtbij het berekenen van een betonsamenstelling.Wat verstaan we onder verwerkbaarheid?Doorgaans wordt de verwerkbaarheid vanbetonspecie geacht te zijn vastgelegd door deindeling in een consistentiegebied. Goedbeschouwd is dit te summier.De verwerkbaarheid wordt namelijk beïnvloed doorzowel de korrel opbouw en korrelvorm van detoestaqmatertaten als het aandeel cementpasta ende eigenschappen van de pasta. Zo verschiltbijvoorbeeld dekorrelopbouw van mengsels meteen aardvochtigeof een plastische consistentiesterk om in beide gevallen de stabiliteit enverdichtbaarheid van de specie te waarborgen.I1-- III/VJ1Relatie tussen water-cementfactor en permeabiliteit140E 120100CQ)0:Q)60VI20EQ)00,3 0,4 0,5 0,6water_cementfaetorEen goede verwerkbaarheid bij een gegevenconsistentie ontstaat uit de juiste combinatie vanpasta-eigenschappen en -aandeel, korrelvorm enkorrelgradering.Bij de betonmortelproducenten is de noodzaak totdeze onderlinge afstemming al geruime tijd onder-kend. Ter verruiming van de stuurmogelijkhedenzijn daarom veel producenten er al toe overgegaaneen groter aantal fracties toeslagmateriaal in voor-raad te houden.Hierdoor is het mogelijk de korrelopbouw ook in degrove fracties zeer constant te houden en hetpasta-aandeel en de korrelgradering optimaal opelkaar af te stemmen.Verwerkbaarheid op de bouwplaatsOp de bouwplaats is 'verwerkbaarheid' de belang-rijkste eigenschap van betonspecie. De speciemoet zonder ontmenging getransporteerd, in debekisting gebracht en tenslotte verdicht kunnenworden met de op het werk beschikbare middelenen mankracht.Door de jaren heen zijn de eisen die aan hetverwerkingsgedrag van betonspecie zijn gesteldnogal eens veranderd onder invloed van debeschikbare verdichtingsmiddelen en bouw-methoden. Met name tijdens de eerste jarenwaarin gewapend beton werd toegepast, ontbrakhet aan geschikte verdichtingsapparatuur. Daaromwerd toen vooral zeer plastische betonspecieverwerkt. De verdichting hiervan was eenvoudig;er werd dan ook vrijwel uitsluitend met porlattengewerkt. Toen later de verdichtingsmogelijkhedensterk verbeterden, lag het voor de hand om deconsistentie van de betonspecie hierbij aan tepassen. In de betonwereld groeide de opvatting'hoe droger hoe beter', als bijna een betontech-nologisch dogma.En terecht, daarover geen misverstanden: de2lagere consistentie en het daarbij behorendelagere watergehalte leverde bij een gelijkblijvendcementgehalte beton met hogere sterkte en eenhogere dichtheid en duurzaamheid.Verlagen van de consistentie was in die jaren ookde enige mogelijkheid om het watergehalte inbetonspecies te reduceren. De zeer effectievewaterreducerende hulpstoffen als onze huidigeplastificeerders en superplastificeerders warennog niet bekend.De ontwikkeling in de betonbouw ging verder;hogere betondrukstrektes en meer verfijndeberekeningsmethoden maakten steeds slankereconstructies waarbij wél geaccepteerdmoet worden dat plaatselijk de wapenings-dichtheid toenam.Dit brengt ons tot de huidige situatie: grootschaligebetonconstructies, met plaatselijk een dichtewapening en slanke bekistingsvormen.Het grootschalige betonwerk is mogelijk gemaaktdoor grotere capaciteiten in de betonmortèl-produktie en hoge aanvoersnelheden, te zamenmet betere transportmethoden op de bouwplaats.Nadelige gevolgen voor de duurzaamheidDoor dit alles krijgt de laatste schakel in de verwer-kingsketen, de stort- en verdichtingsploeg, hetechter steeds moeilijker. Vooral wanneerbetonspecie met lage consistentie moet wordentoegepast. Wanneer deze stijve betonspecie danook nog in een hoog tempo verwerkt moet worden,groeit het risico van onvolledige verdichting.Een ander risico is dat de betonwerkers hetprobleem vooraf onderkennen én aanpakken: indat geval wordt simpelweg op de bouwplaats watertoegevoegd. De water-cementfactor wordt daar-door véél hoger dan voorzien; de kans opontmenging is dan zeer groot. De gevolgen latenzich raden. De gewenste - en vanuit de oorspron-foto's:Teo Krijgsman,Amsterdamkelijke specie-eigenschappen beslist haalbareduurzaamheid - wordt niet bereikt; in tegendeel:de dichtheid van het beton isverre van optimaal.Betonwerk dat op deze manier tot stand komt heeftvaak inwendige holten dan wel een vrij open porie-systeem. Illustratief is figuur 1 waarin de invloedvan de water-cementfactorop de permeabiliteit isgegeven.Verder zullen in die gevallen waar water wordttoegevoegd vaak ontmengingsverschijnselenoptreden waarvan de buitenhuid van het betondoorgaans de dupe is. Er ontstaan zandloperslangs bekistingsvlakkenen de toplaag bestaatvooral uit cementpap met een overmaat aan water.Een minder zichtbaar verschijnsel vormt hetafzetten van bleedingwater aan de onderzijde vanwapeningsstaven waardoor een horizontaal porie-systeem kan ontstaan.AI met al een verre van ideale situatie, die vaakverantwoordelijk is voor stuivende vloeren,afzandende oppervlakken en te snelle wapenings-corrosie; enfin, de schadegevallen zijn algemeenbekend.Het hiervoorgaande betoog laat zich als volgtsamenvatten: Als men een hogere kwaliteit wilbereiken ten koste van de verwerkbaarheid dan zaldeze 'kwaliteitsverbetering' waarschijnlijk slechtsop papier bestaan.'Droger' is dus beslist niet altijd 'beter'!Gelukkig bieden de huidige betontechnologischeinzichten te zamen met de beschikbare grond-stoffen voldoende mogelijkheden om voorpraktisch alle sterkte-en milieuklassen eenbetonspecie te produceren met een goedeverwerkbaarheid.Hierdoor kan dus eindelijk verwerkbaarheid alseen op zich staande eigenschap wordenbeschouwd.Grote capaciteiten in de betonmortelindustrie, hogeaanvoersnelheden en goede transportmiddelen op debouwplaats maken grootschalig betonwerk mogelijk.De stortploeg heeft het er soms moeilijk mee34De foto's in dit nummerzijn gemaakt bij de stort van eenvloer (1100 m3) van een tunnelmoot voor deZeeburgertunnel te Amsterdam. Een bouwwerk waarhoge eisen worden gesteld aan de sterkte en deduurzaamheid van het beton. De betontechnoloog staatvoor de taak deze eisen te combineren met een goedeverwerkbaarheid.Naar een standaard consistentieDe volgende stap ligt voor de hand. Kies voor éénbepaalde verwerkbaarheid waarbij de specie zichzonder ontmenging laat transporteren, in de Kistbrengen en die ook goed te verdichten is:de standaard consistentie.Deze ontwikkeling tekent zich met name in Duits-land al zeer duidelijk af. Daar wordt betonspecienog vrijwel uitsluitend geleverd in 'Regel-consistenz'.'Regelconsistenz' is een plastische consistentiewaarbij in een betonspecie met een goed gekozenkorrelopbouw een uitstekend verwerkingsgedragsamengaatmet een grote samenhang, dushomogeniteit. Deze 'standaardconsistentie' ligtongeveer midden in ons consistentiegebied 3 en isbeschreven als een 'AusbreitmaB' 45 ± 3 cm.Ondanks een wat afwijkende meetmethode komtdeze consistentie globaal overeen met onzeschudmaat 45 ± 3 cm, zetmaat circa 120 mmoDe voordelen van deze standaardisering van hetverwerkingsgedrag voor de bouwplaats behoevennauwelijks nadere toelichting.Voor de liefhebber zullen wij de betontech-nologische benadering en werkwijze verderuitwerken.Bij het samenstellen van betonspecie kunnen,uitgaande van een bepaalde plastischeconsistentie, sterk uiteenlopende betonkwaliteitenworden vervaardigd door bijvoorbeeld:- keuze van de hoeveelheid cementpasta of deeigenschappen van de pasta, teneinde uit-gaande van een bepaalde water-cementfactor,het vloeigedrag van de speciete beïnvloeden;- keuze van de cementklasseofcementsoort;- toevoegen van een plastificeerderof super-plastificeerder met lange werkingsduur op debetoncentrale;- de afstemming van de gradering van hettoeslagmaterialenpakket en de daarinbegrepen eventuele toepassing van vulstoffen.Ter illustratieOm een en ander wattastbaar te maken geven weu hierna twee rekenvoorbeelden voor twee sterkuiteenlopende betonkwaliteiten: een betonkwaliteitB 15 in milieuklasse 1 en een betonkwaliteit B 35in milieuklasse 5d. In beide voorbeelden zalworden uitgegaan van een standaard consistentie.B 15 milieuklasse 1In milieuklasse 1 eist de VBT 1986 een maximalewater-cementfactor 0,65; in onze berekeningsturen we op 0,63.Uitgaande van een normsterkte van 45 N/mm2voor het toe te passen cement (klasse A) ligt degemiddelde druksterkte, berekend met debekende formule, op0,8 x 45 + 25 - 45 = 30,7 N/mm2·0,63Deze combinatie van water-cementfactor encementtype levert dus een voldoende hoogsterkteniveau.De standaard consistentie vraagt een watergehaltevan 180 11m3·Het cementgehalte is vervolgens te berekenen uitwatergehalte en water-cementfactor:180/0,63 = 286 kg/m3·Voor we nader Opde verdere samenstelling ingaangeven we u het tweede voorbeeld dat min ofmeeranaloog verloopt.B 35 milieuklasse 5dIn milieuklasse 5d is een maximale water-cementfactor 0,45 voorgeschreven; stuurwaarde0,43.Weer uitgaande van een normsterkte van45 N/mm2 op basis van klasse A cement ligt degemiddelde druksterkte op:250,8 x 45 + 45 = 49,1 N/mm2·0,43Ook hier levert de combinatie van water-cementfactoren cementtype dus een voldoendehoog sterkteniveau.Ook voor dit mengsel zou het watergehalte voor destandaard consistentie 180 liter per m3 bedragen.Met behulp van een superplastificeerder, een sterkwaterreducerende hulpstof, is de waterbehoefte teVerlagen tot 155 liter per m3·Het cementgehalte, berekend uit dit watergehalteen de water-cementfactor, is155/0,43 = 360 kg/m3.Tot nu toe eigenlijk niets nieuws: we hebben uvoorgerekend dat twee sterk uiteenlopendemengseltypen eenvoudig op dezelfde consistentieontworpen kunnen worden. Wellicht is het u zelfsopgevallen dat in beide samenstellingen preciesevenveel cementpasta aanwezig is. De pasta-eigenschappen verschillen wel sterk: de pasta uithet eerste voorbeeld bevat aanzienlijk mindercement dan de pasta uit het tweede voorbeeld.Dit laatste zal onherroepelijk tot uiting komen in deverwerkbaarheid, alhoewel beide mengsels inconsistentiegebied 3 zullen liggen. Om eenzelfdeverwerkbaarheid te bereiken is het nodig hetaandeel 'fijn' en de korrelopbouwin het toeslag-materialenpakket af te stemmen.Hierdoor zal het verwerkingsgedrag van beidemengseltypen op de bouwplaats identiek kunnenzijn.In deze voorbeelden kunnen niet alle aspecten vaneen mengselontwerp behandeld worden. Zoalseerder genoemd spelen ook korrelvorm engrootste korrelafmeting een rol. Daarnaast kanhet, bijvoorbeeld om een hoger sterkteniveau tebereiken, nodig zijn een ander cementtype toe tepassen. U zultde diverse mogelijkheden om een5optimaal mengsel te ontwerpen zelf nog welkunnen aanvullen.Het zal duidelijk zijn dat een keuze uit deverschillende mogelijkheden wordt bepaald doororganisatorische mogelijkheden, prijs-consequenties en vooral betontechnologischeoverwegingen. Indien voor speciale toepassingeneen nog beter verwerkingsgedrag wordt gevraagd,is de consistentie verder te verhogen tot consisten-tiegebied 4 - vloeibeton. In dat geval wordt een opdebetoncentrale afgemeten hoeveelheid super-plastificeerder in een speciale tank op detruckmixer meegenomen en, kort voor deverwerking, op de bouwplaats toegevoegd endoorgemengd.ConclusieWellicht wordt ook in Nederland het leveren in eenIBETONlEK verschijnt 10 x per jaar.Abonnementsprijzen per jaar, inclusief verzamelbandvoor 3 jaargangen (incI.6% BTW):Nederland, Nederlandse Antillen. België t 18,50overige landen f 29, -ISSN 0166-137x6standaard consistentie regel. De afnemer heeftdan de zekerheid dat op de bouwplaats beton-specie wordt aangevoerd met een constant engoed verwerkingsgedrag én de zekerheid dat aande betontechnologische principes en de vanuitbetonvoorschriften opgelegde eisen wordtvoldaan.Het moet duidelijk zijn dat ook de verder aange-scherpte duurzaamheidseleen en bijbehorendebegrenzingen van de water-cementfactor in denieuwe Voorschriften Beton de verwerker vanbetonspecie niet opnieuw zwaarder hoeven tebelasten. De huidige stand van de beton-technologie maakt het mogelijk altijd met eenplastische betonspecie te werken, óók wanneerhoge eisen worden gesteld aan sterkte en duur-zaamheid.administratie:postbus 3011,5203 DA 's-Hertogenboschtelefoon (073) 401231Abonnementen lopen per kalenderjaar. Aan het eindvan een kalenderjaar wordt het abonnement auto-matisch verlengd, tenzij het abonnement vóór1 december schriftelijk wordt opgezegd.