Een maandelijkse uitgave van deNederlandse Cementindustrieredactie-adresHerengracht 507 Amsterdamtelefoon 020-238531 februari 1977Figuur 1Bindingskromme voor twee cementenUit de bindtijdkromme kunnen we zodoende,zonder de eigenlijke Vicatnaald te gebruiken,het begin van binding volgens het normvoor-schrift afleiden. Voor cement 1 geldt dus eenbindtijd van 2 uur, voor cement 2 een bindtijdvan 2 uur en 40 minuten.2weerstandtAfwijkend bindingsgedrag van cementNormale cementen bestaan uit enkele hoofd-bestanddelen die ieder voor zich in staatzijn met water te reageren. Daardoor ontstaateen geleidelijke opstijving die later in ver-harding overgaat. Het reactietempo van dezebestanddelen is echter niet gelijk. Met namehet trtcalclumalumlnaat, CaA, reageert zo heftig,dat dit voor normale toepassingen problemenzou opleveren. Daarom wordt tijdens het makenvan cement een bindtijdrege/ende toeslag(zoals de norm het omschrijft) toegevoegd inde vorm van enkele procenten calciumsulfaat.Continue meting van de bindingDe Vicatproef geeft slechts twee moment-opnamen uit het bindingsverloop: begin eneinde van binding. Voor meer informatie iseigenlijk een continue meting nodig.Continue meting van het opstijven vancementpasta is niet eenvoudig. Daarom wordenzulke metingen ook slechts uitgevoerd doorlaboratoria van cementfabrieken en enkeleandere gespecialiseerde laboratoria. Op deuitvoeringstechniek zullen we hier niet ingaan.Het komt erop neer dat voortdurend, of metzeer kleine tussenpozen, de weerstand gemetenwordt die een langzaam indringende naaldin een pasta ondervindt. Wanneer deze weer-stand in een diagram wordt uitgezet tegende tijd, ontstaat een bindingskromme zoalsweergegeven in figuur 1. Het doet er verder niettoe in welke eenheden de gemeten weerstandwordt uitgedrukt. In elk geval is het wel moge-lijk :op deze schaal een punt aan te wijzendat overeenkomt met het begin van bindingvolgens de genormaliseerde proef van Vicat.Dit punt is eveneens in de figuur aangegeven.In BETON/EK 4/1 hebben we gezien, 'dat debindtijd van cement een bruikbare indicatiegeeft voor het opstijvingsgedrag van beton-specie. Snellere cementen, dus cementen metkortere bindtijd, leiden, bij overigensongewijzigde speCiesamenstelling, tot kortereverwerkingstijden, sneller afwerken enz.Daarbij is wel aangenomen dat :de opstijvingregelmatig verloopt. En dat is niet altijdhet geval.Bindtijd van ceme.nten;afwijkend gedragMaar wat is calciumsulfaat?Als natuurlijk mineraal vindt men dezeverbinding twee vormen. De meest bekendeis gips; daarbij zijn in het kristalrooster tweemoleculen water per molecuul calciumsulfaatgebonden. Het andere is anhydriet; dit woordbetekent letterlijk 'watervrij' en inderdaadbevindt zich in het kristalrooster geen water.Vanouds wordt gips gebruikt bij de fabricagevan portlandcement, een reeds meer danhonderd jaar toegepast, industrieel proces opgrote schaal. Daarbij bestaat echter hetgevaar dat gips een gedeelte van zijn waterverliest bij de hoge temperatuur die in decementmolen kan optreden. Het komt dan nietin het cement terecht als fijngemalen gips,maar als 'gebrande gips', ook welgips genoemd. Dit is een produkt waarvanweten dat het met water snel opstijft. Ditgebeurt ook in cement dat deze vorm van gipsbevat. De vroegtijdige opstijving noemt menvalse binding.Gebruik van anhydriet in plaats van gipszou dit probleem kunnen ondervangen. Deoplossnelheid van anhydriet is echter te geringom in portlandcement zijn regulerende werkte doen. Voor hoogovencement, met een grootaandeel andere bestanddelen in de vorm vanslak, is het prima geschikt. Behalve dit natuur-lijke anhydriet is er overigens ook synthetischanhydriet met een wat grotere oplossnelheld,maar het zou te ver voeren om op dezedetails in te gaan. We willen alleen enkelebekende verschijnselen uit de bouwpraktijkvanuit deze achtergrond toelichten.Valse binding ontstaat dus door de aanwezig-heid van gedeeltelijk ontwaterd gips incement. Het uit zich door een lichte mate2zonderurenFiguur 2Bindingskrommen van versneld en vertraagdcement ten opzichte van die van het cementzonder hulpstofvan opstijven direct na het aanmaken. Daarbijwordt geen (of nauwelijks) temperatuurver-hoginggemeten omdat het cement zelf ereigenlijk niet bij betrokken is.Snelle binding ontstaat door de ongeremdeopstijving van het onstuimige aluminaat incement ten gevolge van een te lage sulfaat-concentratie direct na aanmaken. In tegen-tot valse binding wordt hierbij weltemperatuurverhoging gemeten, doordat bij dereactie van het betreffende cementbestand-deel nogal wat warmte vrijkomt.Volledigheidshalve moet worden vermeld datin dit gecompliceerde geheel nog welchemische en/of fysische bijverschijnselenoptreden, die ook tot uiting kunnen komen inde vorm van een lichte opstijving. De cernent-chemicus vat deze dan maar samen onderde naam coagulatie, wat in feite samenballingbetekent.We dienen ons verder te realiseren dat hetwaarnemen van opstijving sterk afhankelijkis van omstandigheden als de mengverhouding,maar vooral van de tijd en de intensiteitvan mengen. We hadden al vastgesteld dateen bindtijd volgens Vicat in directe zin voorbetonspecie niet veel zegt, maar alleen onder-ling vergelijkbare waarden oplevert. Voornog weer andere meetmethoden met anderemenging enz. geldt hetzelfde. Zo kan het bijvoorbeeld gebeuren dat bij één meetmethodevalse binding wordt gemeten en bij eenzondervanve.rt:ragerorenFiguur 3Invloed van de dosering van vertrager op hetbindingsverJoopandere niet. In het tweede geval is dan deneiging tot valse binding 'stukgedraaid' doorzogenaamd over-roeren. Dit laatste kan ookgebeuren in de betonpraktijk waar immersdiverse en dikwijls zeer uiteenlopende typenvan menging en transport worden gebruikt.Dit alles neemt niet weg dat min of meergestandaardiseerde meetmethoden, zoals degeschetste continue meting, een waardevolhulpmiddel zijn voor het analyseren enoplossen van de problemen die samenhangenmet het bindingsgedrag van cementen. Metbehulp van dergelijke methoden is de cement-fabrikant in staat de hoeveelheid en de aardvan de bindtijdregelende toeslag nauwkeurigaan soort en klasse van het cement aan tepassen. Verwerkingsproblemen door afwijkendbindingsgedrag van cement hoeven daardoorpraktisch niet meer voor te komen.HulpstoffenHulpstoffen die het bindingsverloop be-invloeden zijn voornamelijk versnellers en ver-tragers. Er zijn ook wel hulpstoffen die dezeinvloed als neveneffect hebben. Bekend isbij voorbeeld dat sommige normale plastificeer-ders de binding enigszins vertragen. Als mendit eenmaal weet en er rekening mee houdt,dit verder niet storend.Als we een cement versnellen of vertragen,verwachten we een verschuiving van de bin-dingskromme zoals in figuur 2 is geschetst.3De versnelling levert daarbij zelden problemenop. Vrijwel alle verhardingsversnellers leidentot snellere binding. Deze wordt dan weergemeten volgens Vicat. In het geval vanfiguur 2 vinden we een verkorting van debindtijd van 2 uur naar 1 uur en 20 minuten.We hoeven nu slechts rekening te houdenmet een overeenkomstige verkorting van deverwerkingstijd en daarmee basta.Bij vertragers kan een vervelende complicatieoptreden. We willen bij voorbeeld het cementuit figuur 2 vertragen tot een bindtijd van 4 uur.Na een voorproefje (en misschien een her-haling) met het toestel van Vicat vinden wedaarvoor de juiste dosering. Helaas kennen wedan niet de daarbij behorende bindings-kromme. Want in plaats van het normale ver-loop (geschetst in figuur 2) ziet dit erin veelgevallen uit als in figuur 3. In een vroegstadium, bij voorbeeld na 1 uur, is de opstijvingal verder dan bij het niet vertraagde cement!Dit komt zeer hinderlijk tot uitdrukking ineen versneld teruglopen van de zetmaat enmisschien ernstige verwerkingsproblemen.Tijdens dit verwerken lijkt het er dan welop dat de vertrager zijn werk onvoldoende heeftgedaan. De neiging is dan groot om in eenvolgende charge méér vertrager te doserenmet als gevolg nog meer voor-opstijving en nogmeer problemen. Dit wil helemaal niet zeggendat vaststellen van de dosering van een ver-trager met de Vicatmeting moet wordenontraden. Integendeel, dergelijke voorproevenblijven noodzakelijk. Het wil wel zeggen dathet verwerkingsgedrag van vertraagde beton-specie nogal wat kan afwijken.Daar komt nog bij dat het samenspel tussencement en vertrager zeer gevoelig is voor zelfsde kleinste afwijkingen in de samenstellingvan cement of vertrager. Een reden te meerdus om het verwerkingsgedrag van vertraagdespecie goed in de gaten te houden. Er zijngevallen bekend dat de overgang op eenandere partij cement Of hulpstof tot ernstigemoeilijkheden heeft geleid.Invloed van de temperatuurIn BETON/EK 4/1 hebben we gezien hoesterk het bindingsgedrag van cementpasta endaarmee dat van beton, wordt beïnvloeddoor de temperatuur. Daarbij bleek dat weaan een enkele meting volgens Vicat vol-doende hadden om deze invloed te karakte-riseren. Immers, als we de bindtijdkrommenvolgens een continue methode zouden bepalen,vinden we parallelle verschuivingen bij ge-wijzigde temperaturen.Bij afwijkend bindingsgedrag hoeft datlaatste niet helemaal meer op te gaan. Het kan4bij voorbeeld zijn, dat een cement een lichtegevoeligheid voor snelle binding bezit,die pas bij hogere temperaturen tot uitdruk-king komt. Zo'n cement doorstaat dan allegangbare controleproeven; ineen abnormaalwarme zomer echter kan de te snelle opstijvingdan tot plotselinge problemen leiden.Hetzelfde geldt voor vertragers. Ook hier iseen grotere gevoeligheid bij hogere tem-peraturen zeer hinderlijk, omdat juist dan debehoefte aan een hogere dosering bestaat.In elk geval hopen we hiermee duidelijkte hebben gemaakt dat de meeste praktijk-probiemen met een behoorlijk inzicht in hetkarakter van de gebruikte materialen welzijn op te lossen. In enkele gevallen zal hetnodig zijn de hulp van een specialist of vaneen goed uitgerust laboratorium in te roepen.