S T C H T N G BETONPR S M Awk/euringBij het bouwen in beton denken we aan strakke vormen,sterke constructies en grijze vlakken. Natuurlijk kunnenwe 'ingrijpen'in de verschijningsvorm.Kiezen we voor 'schoon beton' dan kunnen we allerleireliëfs in het oppervlak aanbrengen. Ook het kleuren vanbeton met kleurstoffen is een mogelijkheid om hetuiterlijk van beton levendiger te maken. Voorop staat datwe met een goede vormgeving in beton mooieconstruc-ties kunnen maken.Maar regelmatig, zonder dat er iets speciaals voor hoeftte gebeuren, is het beton na het ontkisten blauw vankleur De echte kenner weet dan dat hier beton isgemaakt met hoogovencement.Ervaren mensen in de bouw wetenechter dat wanneer het betonblauw uit de kist komt, het betonis vervaardigd met hoogovence-ment.De blauwkleuring van beton is nietalleen kenmerkend voor betonmet hoogovencement. Ook betongemaakt met een mengsel vanhoogovencement en portland-cement heeft een (geringere)blauwkleuring tot gevolg.Blauwkleuring komt niet voor bijbeton dat is vervaardigd metI00% portlandcement ofportlandvliegascement. Waarom isdit fenomeen dan zo specifiek voorbeton met hoogovencement?Beton is een bouwmateriaal datzijn eigenschappen in de tijdontwikkelt. Met steenachtigetoeslagmaterialen, cement enwater wordt betonspecievervaardigd met een bepaaldeverwerkbaarheid. Met uitzonde-ring van aardvochtige betonspeciesheeft de betonspecie naverwerken en verdichten eenvorm (mal of bekisting)nodigwaarin het kan verharden.Na voldoende verharding van hetbeton wordt de bekistingverwijderd. Er zijn nu tweemogelijkheden: of het beton heeftde normale grijze kleur, Ofhet pasontkiste oppervlak is (gedeeltelijk)blauw van kleur.Is deze kleur normaal? Dat is zekerhet geval, maar toch is het eenverschijnsel dat in de dagelijksebouwpraktijk vragen kanoproepen.De oorzaak van de blauwkleuringligt bijde belangrijkste grondstofvoor hoogovencement: dehoogovenslak.Voordat we aangeven waardoorde blauwe kleur precies wordtveroorzaakt, staan we even stil bijde staalfabricage in het hoogoven-proces en de herkomst van dehoogovenslak.april 1994Tweekolommen en een balkvaneenviaduainaanbouw overdeA2 bijRosmalen; de vrij intense blauwkleuringduidt opeen lange verblijfsduur indebekisting.Opde naadtussende windingen van deronde kolombekisting is te zien datzuurstofkon toetreden. Debovenliggendebalkis zichtbaar eerderontkist dondekolommen.Detail landhoofd vanhetzelfdeviadua:Hoogovenslak is een bijprodukt bijde vervaardiging van ruwijzer inhoogovens. Het metaal ijzer (Fe)komt in de natuur vrijweluitsluitend voor in verbinding metzuurstof (0), dus als ijzeroxyde.Daarbij kunnen zich verschillendeijzeroxyde-vormen voordoen,FeO, Fe203 en Fe304'Het ijzeroxyde zit in de regel inijzererts en is verbonden metsteenachtig materiaal, hetganggesteente.In de hoogoven wordt bij hogetemperaturen, tot circa 1600 oe,het ijzer vrijgemaakt uit het oxyde:het zogenaamde reduceren totijzer (Fe).Om het hoogovenproces optimaalte laten verlopen, worden naastijzererts (grondstof) en cokes(brandstof) ook toeslagstoffeningezet als kalksteen, magnesiumen bauxiet.Een mengsel van vloeibaar ijzer enslaksmelt (dit is vloeibaar gang-gesteente, kalksteen, magnesiumen bauxiet), verzamelt zich onderinde oven en wordt een aantal malenper dag afgetapt.Het vloeibare ijzer en de vloeibareslaksmelt lopen van onder uit deoven in een goot waarin het dooreen zogenaamde skimmer vanelkaar wordt gescheiden. Eenskimmer is een tunnelvormigeconstructie waar het zwaardereijzer doorheen gaat, terwijl delichtere, op het ijzer drijvendeslaksmelt door het dak van detunnel wordt tegengehouden engedwongen wordt af te vloeien viaeen slakafvoergoot.Het ruwijzer vervolgt zijn weg naarde staalfabrieken voor verderebewerking.anulatieDe vloeibare slaksmelt wordt naarde granulatieput geleid waar deslaksmelt door middel vansproeiers met grote hoeveelhedenwater wordt afgekoeld. Dezesnelle afkoelingwordt granulerengenoemd waarbij de slak heel snelstolt. Het glasachtige stollingspro-dukt heeft een zandige, korreligeverschijningsvorm en wordtaangeduid als 'gegranuleerdehoogovenslak' en ook wel als'slakkenzand'.De hoofdcomponenten in deglasachtige structuur van dehoogovenslak zijn calcium, silicium,aluminium, en magnesium.Daarnaast bevat het slakkenzandnog een zeer geringe hoeveelheidvan de elementen ijzer, mangaanen zwavel. Het slakkenzand wordtdaarna als grondstof afgevoerdnaar cementfabrieken voor defabricage van hoogovencement.lioogovencernentWe gaan weer terug naarbetonspecie en beton op basis vanhoogovencement.In de betonspecie komen hetcement, een mengsel van te zamengemalen portlandklinker enhoogovenslak, in aanraking metwater. Evenals portlandklinkerreageert ook een korreltjehoogovenslak met water, alleendan veel langzamer. Maar in eensterk alkalischmilieu, in denabijheid van portlandklinker dus,reageert de hoogovenslak op eenvoor de praktijk acceptabelesnelheid.We spreken dan van een'alkalische activering'.Bij de reactie tussen een korreltjehoogovenslak en water komen,naast de meer bekende hydratatie-produkten, de elementen ijzer,mangaan (Mn) en zwavel (S) vrij.Deze reageren tot de verbindingenijzersulfide (FeS) en mangaansulfide(MnS).Beide verbindingen zijn blauwengeven het beton, gemaakt methoogovencement, de zokarakteristieke, blauwe kleur.uwkleuring en zuurstofDoor inwerking van zuurstof uitde lucht (oxydatie) reageren deverbindingen ijzersulfide enmangaansulfidetot respectievelijkijzersulfaat (FeS04) en mangaan-sulfaat (MnS04)' Deze verbindin-gen hebben geen blauwe kleur.Dus, bijverdergaande oxydatie vanijzer- en mangaansulfide naar ijzer-en mangaansulfaat, verdwijnt deblauwe kleur.Blijft een vers betonoppervlakgedurende langere tijd goedafgesloten van de lucht, bijvoor-beeld in een stalen of gecoatebekisting, dan is na entkisten deblauwe kleur goed zichtbaar. Hoelanger de constructie in de kist isgebleven, hoe intenser de kleur zalzijn (foto I en 2). Het cement heeftdan immers meer tijd gehad ommet water te reageren en erhebben zich meer ijzer- enmangaansulfidengevormd.In het algemeen geldt: hoe hogerde hydratatiegraad (dat is de matewaarin het cement met waterheeft gereageerd), hoe intenser deblauwkleuring zal zijn. Nogmaals,de toetreding van zuurstof moethierbij niet mogelijk zijn.Bij betonconstructies waarbijversnelde verharding wordttoegepast, bijvoorbeeld bijeenWoningbouwproject in's-Hertogenbosch. Ongeveer 20 uurna het storten wordt ontkist. Door hetstorten in de winter bijlage buitentempe-raturen isslechts een lichte blauwkleuringte zien; na enkeledagen isdeblauwkleuring weggetrokken.Door het storten inde winter bijlagebuitentemperaturen is slechts een lichteblauwkleuring te zien;schaduwwerkingversterkt de blauwkleuring.tunnel bekisting in de 'warme'gietbouw, is de blauwkleuringgoedmerkbaar.Terwijl het beton maar kort in debekisting blijft, is de blauwkleuringbehoorlijk intens. Door hettoevoeren van warmte wordt dereactie tussen cement en waterversneld om daardoor sneller eenbepaald sterkteniveau te bereiken.Bij een dermate hogere hydratatie-graad worden ook meer sulfidengevormd, waardoor deblauwkleu-ring dieper zal zijn.Een intense blauwkleuring geeftdus aan dat de hydratatie van hetcement (de verharding van hetbeton) al goed is gevorderd.Bovendien is de nabehandeling vande blauwgekleurde oppervlakkengoed geweest, want als er vanbuitenaf geen zuurstof bij kankomen is er ook geen sprake vanuitdroging van het betonoppervlak.Overigens zien we in de praktijkheel vaak dat langs de randen vande bekisting de blauwkleuring nietof vrijwel niet aanwezig is. Doorhet 'loskomen' van de bekistingkan in geringe mate zuurstoftoetreden waardoor blauwkleuringop die plaatsen niet optreedt({oto 3 en 4).tkistenDe blauwkleuring is ook intenswanneer de bekisting pas na enkeleweken wordt verwijderd,bijvoorbeeld na een vakantieperio-de. De betreffende betonconstruc-tie zal nog weken, tot wel enkelemaanden, een donkere enafwijkende kleur vertonen tenopzichte van de omliggende delendie, uiteraard met dezelfdesamenstelling, slechts één ofenkele dagen in de bekistinghebben gestaan.Bij constructies in 'schoon beton'wil de afwijkende op debouwplaats nog wel eensaanleidingzijn voor een discussietussen opdrachtgever/architectenaannemer.Voor constructies in schoon betonis het aan te bevelen om debekisting van de verschillendeonderdelen te verwijderen opbasis van gelijke rijpheid van hetbeton. Het beton moet dus nietonnodig lang in de bekisting blijvenstaan.Aan de andere kant mag hettegengaan van blauwkleuring nooitaanleidingzijn voor het vroegtijdigweghalen van de bekisting. Tevroegontkisten betekent eenslechte nabehandeling en dus eenminder duurzame oppervlaktehuid.wAande eerder gestorte wanden iste zien datde blauwkleuring snel wegtrekt.uwkleurlng door-en-doorDe blauwkleuring beperkt zichuiteraard niet tot het betonopper-vlak,ook het inwendige van eendicht beton met hoogovencementis blauw van kleur.Dit is goed merkbaar op debreukvlakken van betonkubussendie beproefd worden nadat zegedurende 28-dagen in hetwaterbad zijn bewaard. De kleurvan het inwendige van dezebetonkubussen kan wel tot bijnategen zwart aanlopen.Dit kan ook wel eens voorproblemen zorgen, bijvoorbeeldwanneer een dergelijke kubuswordt gebruikt om de waterindrin-gingte bepalen. Na de waterindrin-gingsproef wordt het proefstukgespleten en wordt beoordeeldtot welke diepte het vochtfronthet beton is ingedrongen. Op hetverse en donkere breukvlak is deindringingslecht zichtbaar endaardoor vrij moeilijkte bepalen.Wanneer hoogovencementbetongoed is nabehandeld, zal hetinwendige tot in lengte van jarende blauwe kleur behouden (foto 5).Scherfuitde betanverharding vandePalenweg (A27), gebouwd methoogovencement inhet begin vandejaren'60. Bijhetslopen vaneen gedeelte vandeze wegin 1992 washet inwendige vanhet betonbijna zwart; naruim I jaarisde scherfietslichter vankleur geworden.Als men van een betonconstructiewil weten deze is vervaardigdmet portlandcement of methoogovencement, dan is het veelalvoldoende een stuk van het betonaf te slaan. Wanneer denabehandeling goed is geweest zalop het verse breukvlak heelduidelijkde blauwkleuringzichtbaar moeten zijn.N.B. Een andere mogelijkheid,omvast te stellen dat een hoogoven-cement is toegepast, is om hetbreukvlak licht aan te zuren.Hierdoor ontwijkt de zwavel,watde typische rotte eierenluchtveroorzaakt.Nog een voorbeeld waarbij deblauwkleuring door hoogovence-ment aanleidingwas tot discussie.Een betonstraatstenenfabrikantmaakte al jarenlang gebruik vanhoogovencement voor deproduktie van straatstenen. Metname de lichte kleur van hetcement maakt beton specie methoogovencement geschikt om in tekleuren met pigmenten. Defabrikant kleurde de stenen dooren door (in plaats van alleen eendeklaag) en gebruikte dit, inverband met duurzaamheid enkleurechtheid, als een belangrijkverkoopargument bijzijnopdrachtgevers.Op zekere dag kreeg eenopdrachtgever van een werk inuitvoering een pas gebrokenbetonsteen in handen. In plaats vaneen egaal rode kleur over degehele doorsnede, was alleen debuitenkant van de steen rood enwas liet binnenste van debetonsteen donkerblauw gekleurd.De opdrachtgever stapteverontwaardigd met het'bewijsmateriaal' in de hand naarde fabrikant en beklaagde zich datde betonsteen was aangeboden opbasis van onjuiste argumenten.De fabrikant zei alleen maar: 'detijd zal het leren'. Na enkele wekenwas door oxydatie de blauwkleu-ring geheel verdwenen en bleek desteen toch door en door rood tezijn.t slotBlauwkleuringvan beton isinherent aan het gebruik vanhoogovencement. Hoe donkerderde kleur hoe dichter het oppervlaken des te beter hebben deeigenschappen van het beton zichontwikkeld. Een sterk blauwgekleurd oppervlak betekent voorbeton met hoogovencement: eenhoge dichtheid, een hogeweerstand tegen sulfaataantastingen een hoge weerstand tegenchloride-indringing.Blauwkleuringvan betonopper-vlakken zal nooit aanleidingmogenzijnvoor discussies op debouwplaats. Vanuit esthetischoogpunt is het de eerste tijdmisschien niet fraai, maar bedenkdat na verloop van tijd de blauwekleur volledigzal zijnverdwenen inhet grijs;beton is een bijnamenselijk materiaal.In onzevolgendeuitgave:Alkali-silica-reactieReactiefsi/ka in toeslagmate-riaal kan met alkaliën inhetreactieprodukten opleveren diesterkkunnen zwellen eninwendig grote drukkrachtenveroorzaken. Hoeontstaat diereactie en hoe kunnen we dezevermijden. Gekeken wordt naardeinvloed vanbetonsamenstel-ling, cementkeuzeen de rol vanhet toeslagmateriaal.Daar maak je ft mee.BETONlEK is een praktijkgerichtvoorlichtingsblad op het gebiedvan de betontechnolgie enverschijnt I0 keer per jaar.Redactie:tel. 073-401222Abonnementen:tel. 073-401231 VAKTIJDSCHRIFTENUitgave:Stichting BetonPrisma,Postbus 3532,5203 DM 's-Hertogenbosch.De Stichting BetonPrisma is eeninitiatief van de VerenigingNederlandse Cementindustrie(VNC).Overname van artikelen enillustraties is toegestaan, ondervoorwaarde van bronvermelding.Abonnementsprijzen:Nederland f 25,-, NederlandseAntillen en België f 26,- anderelanden f 40,-Abonnementen lopen per kalen-derjaar. Aan het het eind van eenkalenderjaar wordt het abonne-ment automatisch verlengd, tenzijvoor I december schriftelijkwordt opgezegd.ISSN 0166-137x