Een maandelijkse uitgave van deNederlandse Cementindustrieredactie-adresHerengracht 507 Amsterdamtelefoon 020-238531 januari 1977Bindtijd van cementenWat is bindtijd?Een simpele vraag.Maar niet zo gemakkelijk te beantwoorden. Hetlijkt logisch om bindtijd te omschrijven als hettijdsverloop waarbinnen zich de bindingvoltrekt. Maar daarmee :is het probleem alleenmaar verschoven. Want wat is binding?We kunnen op een of andere manier de op-stijving van cementpasta, van mortelspecie ofvan betonspecie meten. We vinden dan, vanafhet moment van aanmaken, een geleidelijkeopstijving. Dat wil zeggen dat de pasta ofspecie steeds moeilijker vervormbaar wordt.Na enige tijd wordt de vervormbaarheid zogering dat het mengsel met rust moet wordengelaten. Vervorming van enige omvang zounamelijk tot blijvende schade van de structuurleiden en daarmee tot kwaliteitsverlies vanhet eindprodukt.In de praktijk spreekt men van binden zolangde massa nog redelijk vervormbaar is; daarnaspreekt men van verharden. Een scherpegrens tussen deze begrippen is niet aan tegeven.Dus doen we wat in zulke gevallen gebruikelijkis. We bedenken een meetmethode met eennauwkeurig omschreven, gestandaardiseerdewerkwijze. Aan de hand van deze metingspreken we vervolgens af waar we de grenzenin dat geleidelijk verlopende opstijvingsproceszullen leggen. Het :is algemeen gebruikelijkdeze meting uit te voeren met het toestel vanVicat (foto 1).De Nederlandse norm spreekt van begin vanbinding bij een bepaalde mate van opstijving.Praktisch wordt het tijdsverloop tussen aan-maken en begin van binding wel vertaald alsde tijd gedurende welke de specie verwerk-baar is.Als einde van binding geldt het tijdstip naaanmaken waarop de specie aanzienlijkminder vervormbaar is. Dit einde van bindingwordt in de huidige Nederlandse norm nietgenoemd. Binnen afzienbare tijd zullen in eennieuwe Nederlandse norm beide begrippenworden opgenomen.MeetmethodeDe meting met het toestel van Vicat heeft algedurende tientallen jaren zijn bruikbaarheidbewezen. Het uitgangspunt daarbij is eenwater-cementpasta met een standaardcon-slstentle, Hierin wordt met geregelde tussen-pozen een naald neergelaten. Een bepaaldeindringing geldt als begin van binding; .eenandere, veel kleinere indringing geldt als eindevan binding. De proefomstandigheden zijnuiteraard voorgeschreven, onder meer eentemperatuur van 20°C. Het is hier niet de plaatsom uitvoerig op het laboratoriumvoorschriftin te gaan.Wat doen we met het meetresultaat?De huidige Nederlandse norm stelt als enigeeis dat het begin van binding volgens Vicatniet optreedt binnen één uur na aanmaken.Voor de meeste cementen ligt de tijd tussenaanmaken en begin van binding tussen ander-half en drie uur. In plaats van het omslachtige'begin van binding volgens Vicat treedt optwee uur na aanmaak', zegt men meestal 'debindtijd bedraagt twee uur'. En daarmee zijnwe terug bij het begin van dit verhaal.Bindtijdis dus geen nauwkeurig omschrevenbegrip. Indien het echter wordt gebruikt alskarakterisering van cement, dan wordt ermeebedoeld het tijdsverloop tussen aanmaken enopstijven, gemeten met de voornoemdestandaardmethode. En als zodanig spreektmen wel van beginbindtijd en eindbindtijd alshet begin van binding respectievelijk het eindevan binding met het toestel van Vicat isgemeten.Bindingsgedrag van cement in de praktijkVoornoemde gegevens over de bindtijd vancement zijn zeer geschikt als eerste oriënteringover het gedrag van .een betonspecie tijdenstransport en verwerking. Echter alleen inonderlinge vergelijking. Dus als we in eenspecie het cement met een bindtijd van tweeuur vervangen door cement met een bindtijdvan drie uur, dan leidt dit tot minder snel terug-lopen van de verwerkbaarheid, tot langereafwerktijden enz.In directe zin zegt de officiële bindtijd van ééncement echter nauwelijks iets over het gedragvan de ermee gemaakte specie. Daarvoor zijnnog te veel andere factoren in het geding. Debelangrijkste hiervan zijn de water-cement-factor en de temperatuur.De invloed van de water-cementfactor spreektvoor zichzelf. Bindtijd wordt gemeten aan eencementpasta met standaardconsistentie. Uiter-aard leidt een natter mengsel tot minder snel21Het toestel van Vicatopstijven en dus tot minder snel teruglopenvan de verwerkbaarheid enz. Voor dezebelangrijke invloed kunnen verder eigenlijkgeen richtlijnen worden gegeven, omdat dehele samenstelling van het mengsel, de hoe-veelheid fijn, de waterbehoefte enz. in hetgeding zijn. Over de tweede belangrijke in-vloed, de temperatuur, valt wel wat meer tezeggen.Invloed van de temperatuur op het bindings-gedragDe snelheid van de scheikundige reactietussen cement en water en daarmee de op-stijving, is sterk afhankelijk van de tempera-tuur. Om hiervan een indruk te krijgen, makenwe gebruik van dezelfde proef als waarmee destandaardbindtijd wordt gemeten. Maar nu bijandere temperaturen dan de 20 oe van denorm.Tijdens de meetperiode wordt de temperatuurzo goed mogelijk op het gekozen niveaugehandhaafd. Op deze wijze kan weer de matevan opstijving worden bepaald. We mogen nietmeer spreken van begin van binding of eindvan binding volgens de norm, omdat door hetkiezen van een andere temperatuur immersvan het normvoorschrift wordt afgeweken.Het gemiddelde resultaat van de beginbind-tijden bij verschillende temperaturen voorNederlandse cementen vindt u in figuur 2. Opde horizontale as is de temperatuur uitgezet,op de verticale as de bindtijdin uren. Ook hiergeldt weer dat de spreiding (die vrij groot isbij deze meting) en zelfs de absolute waardeniet zo belangrijk zijn, omdat deze op zichzelfweinig zeggen over het gedrag van een beton-specie. Wel geeft dit diagram een goed beeldvan de invloed van temperatuurverschillen ophet bindingsgedrag. En daarmee van :detemperatuurinvloed op het gedrag van beton-specie onder overigens gelijke omstandig-heden.Wat lezen we hieruit voor de praktijk?Deze grafiek geeft veel nuttige informatie:· Bij 20 oe wordt het gemiddelde begin vanbinding volgens de norm afgelezen. Hoog-ovencementen hebben iets langere bindtijdendan portlandcementen. Binnen eenzelfdecementsoort leidt een hogere klasse, gekarak-teriseerd dooreen hogere beginsterkte, toteen kortere bindtijd.· De gemiddelde helling van de lijnen is voorhoogovencement groter dan voor portland-cement. Naar de kant van de lagere tempe-raturen wil dit zeggen dat specie met hoog-ovencement sterker vertraagd wordt danspecie met portlandcement. Met anderewoorden, hoogovencement is gevoeliger voorwinterse omstandigheden. Naar de kant van dehogere temperaturen wil het zeggen dat ver-snelde verharding door toevoer van warmtemeer effect heeft bij hoogovencement dan bijportlandcement.· De helling van alle lijnen neemt toe naarmatede temperatuur lager is. Dit leidt bij 5 oe3_temp. in oeliteratuurEen diepgaande beschouwing over hetchemisch-fysisch reactiemechanisme tijdenshet binden, wordt gegeven in het Duitse tijd-schrift 'Zement - Kalk - Gips' door Locher e.a.,onder de titel 'Erstarren von Zement'. Ditartikel bestaat uit drie delen, waarvan heteerste deel, 'Reaktion und Gefüge-entwick-lung', verscheen in het nummer van oktober1976. De beide andere delen moeten noggepubliceerd worden.reeds tot zeer lange bindtijden. Nog lagerespecietemperaturen zijn praktisch ontoelaat-baar in verband met afwerken, ontkisten enverhoogd risico van vorstschade. De zeergeringe helling bij temperaturen boven 30 à40 oe is eveneens opvallend. Dit is van belangbij versnelde verharding door gebruik vanwarme specie. Weliswaar neemt de beschik-bare verwerkingstijd af naarmate de tempera-tuur hoger is; zeer hoge specietemperaturenvan 40 oe en meer hebben echter minderinvloed dan men op grond van de verhoudin-gen bij 'natuurverharding', dus tussen 5 en25oe, zou verwachten.Afwijkend bindingsgedragAfwijkingen van het geschetste bindingsgedragvan specie kunnen optreden door een af-wijkend karakter van het cementen door hetgebruik van hulpstoffen. Voor een goedebeoordeling is het dan meestal nodig eencontinue meting van de opstijving te kunnenuitvoeren. In een volgend artikel zullen we daarwat nader op ingaan.2Invloed van de temperatuur op begin vanbinding volgens vleet605056842-II5 I