22 VAKBLAD I 4 2014Beton is beton! Of toch niet? Beton is een composietmateriaal met alsbelangrijkste samenstellende delen nog altijd cement, zand, grind en water.Maar niet alleen vertonen de verhoudingen van deze vierhoofdbestanddelen onderling de nodige variaties, ook afzonderlijk is ersteeds meer variatie verkrijgbaar. Verschillende cementsoorten en vulstoffen,primaire of secundaire toeslagmaterialen, hulpstoffen, kleurstoffen:de betontechnoloog is eigenlijk een chef-kok die ieder jaar weer met nieuwegerechten komt, het ene gerecht wat smakelijker dan het andere.Jaarlijks test de Betonvereniging uw parate kennis van beton door hetpubliceren van het examen Betontechnoloog BV (BTE).In dit artikel wordt een deel van devragen behandeld van het examendat op 27 mei 2014 (cursusseizoen2013-2014) werd afgenomen (ca. 50%van het totaal). Bij het examen kondende kandidaten beschikken over eentabellenboekje met algemenegegevens.Vraag 1 (14 scorepunten)Een betonsamenstelling met cementCEM III/B 42,5 N moet voldoen aan devolgende eisen:- sterkteklasse C30/37;- milieuklassen XC3, XD1, XS1 en XF2;- consistentieklasse S2.De zeefanalyses van het zand en grindzijn in tabel 1 gegeven. Gekozen is vooreen mengsel van 40% zand en 60%grind.Vragen en antwoorden ExamenDe betonteeigenlijkeeExamen100806040200020406080100zeefdoorval[%]cumulatievezeefrest[%]zeefmaat [mm]0,125 0,25 0,5 1 2 4 88233954698552917345795574128152Zeefdoorval [%] uitgezet tegen de zeefmaat [mm]23VAKBLAD I 4 2014Vraag 1aBepaal het laagste cementgehalte om aande eis van de sterkteklasse te voldoen.Antwoord 1aEerst wordt op basis van de gegevenzeefanalyses de korrelgrootteverdelingvan het toeslagmaterialenmengselbepaald (tabel 2).Bij het toetsen van de korrelgroottever-deling van dit toeslagmaterialenmeng-sel blijkt dat de zeefdoorval bij de zeven0,5 t.m. 8 mm buiten ontwerpgebied Iligt. Uit figuur 2 blijkt dat in ontwerp-gebied I + II moet worden gerekendmet een 20 kg hogere waterbehoeftedan in ontwerpgebied I.Toelichting: De grootste zeefmaat en dekorrelgradering van het toeslagmateria-Betontechnoloog BV 2013-2014chnoloog isn chef-koklenmengsel zijn in hoge mate bepalendvoor de waterbehoefte om een bepaaldeconsistentie te bereiken. Veel kandidatenvergaten deze toets uit te voeren enrekenden daardoor met een te lagewaterbehoefte.Rekening houdend met de hogerewaterbehoefte en het gewenste consis-tentiegebied S2 (tabel 3) wordt de wa-terbehoefte 165 + 20 = 185 kg. De eisvoor de sterkteklasse vraagt een gemid-delde sterkte (fcm): 37 + 8 = 45 N/mm2.Tabel 1 Zeefanalyses zand en grindzeef zeefdoorval [%]zand grind31,5 100 9816 100 708 100 404 100 202 95 81 90 00,5 60 00,25 15 00,125 5 00,063 0 0Tabel 2 Korrelgrootteverdeling van hettoeslagmaterialenmengselzeef zeefdoorval [%]40%zand60%grindmengsel31,5 40 58,8 9916 40 42 828 40 24 644 40 12 522 38 4,8 431 36 0 360,5 24 0 240,25 6 0 60,125 2 0 20,063 0 0 0Tabel 3 Richtwaarden voor de effectieve waterbehoefte van betonspecie in kg per m3beton in ontwerpgebied Iconsistentieklasse Dmax8 11 16 22 32C0 155 150 145 140 135C1, S1, F1 170 165 160 155 150C2, S2, F2 185 180 175 170 165C3, S3, F3 200 195 190 185 180Voor hogere consistenties zijn geen richtwaarden gegeven. Een hogere consistentie mag alleen met behulpvan een (super)plastificeerder worden verkregen, dus niet door meer water toe te voegen.aanpassingen richtwaarden:mengsel in ontwerpgebied I + II + 20 kggrof toeslagmateriaal gebroken + 5 kgfijn toeslagmateriaal gebroken + 20 kg1Hoge wandbekistingfoto: NOE24 VAKBLAD I 4 2014Het vervolg lijkt simpel. Immers debenodigde sterkte is bekend, de norm-sterkte van het cement staat in de tabelen hiermee is de bijbehorende water-cementfactor te berekenen.Echter, in dit geval moeten we ook naarde eisen vanuit de milieuklassen kijkenomdat deze invloed hebben op debenodigde gemiddelde sterkte. De eis(voor de water-cementfactor) voor dehier van toepassing zijnde milieuklassenis als volgt:XC3: 0,55XD1: 0,55XS1: 0,50XF2:0,55 met 3,5% lucht of wcf = 0,45Om een zo laag mogelijk cementge-halte te kunnen realiseren, moet voorde sterkteklasse worden gerekend meteen wcf > 0,45. In dat geval moet hetluchtgehalte 3,5% zijn. Voor de bereke-ning van het mengselontwerp moet ditluchtgehalte op de volgende manierworden verrekend in de druksterkte:fcm = 45 / 0,95(3,5 - 2) = 48,6 N/mm2De wcf die nodig is voor het bereikenvan deze sterkte wordt berekend met:48,6 = 0,8 58 + (25 / wcf) - 45 wcf = 0,53Uit de waterbehoefte en deze wcfwordt het cementgehalte berekend:C = 185 / 0,53 = 349 kgVraag 1bBepaal het laagste cementgehalte omaan de eis van de milieuklassen tevoldoen.Antwoord 1bOm te voldoen aan de eisen van demilieuklassen dient te worden gere-kend met een wcf: 0,50 - 0,02 = 0,48(let wel: indien een luchtgehalte van3,5% wordt toegepast). Dit betekentdat een cementgehalte nodig is van185 / 0,48 = 385 kg.Bij de keuze voor een betonsamenstel-ling zonder lucht zou de eis vanuit demilieuklassen voor de wcf 0,45 - 0,02 =0,43 zijn. In dat geval zou het cement-gehalte 185 / 0,43 = 430 kg moetenzijn. De gekozen optie met lucht levertdus een duidelijk lager cementgehalte.Vraag 1cBepaal de gemiddelde sterkte die nadrie dagen verharden bij 20 ?C kanworden verwacht.Antwoord 1cBij een verhardingstemperatuur van20 ?C is de gemiddelde sterkte na driedagen te berekenen:fcm3 = 0,8 25 + (25 / 0,48) - 45 =27 N/mm2 (zonder lucht)Als gevolg van het extra luchtgehaltevan 3,5% wordt deze sterkte:fcm3 = 27 0,951,5 = 25 N/mm2Als de rijpheidsgrafiek (figuur 3) wordtgebruikt, is na drie dagen de gewogenrijpheid:3 24 23 = 1656 ?Ch.Uit grafiek 5 volgt een gemiddeldesterkte van 25 N/mm2.Vraag 1dWelke verhardingstemperatuur is nodigom een verhoging van de gemiddeldesterkte na drie dagen verharden van10 N/mm2 te verkrijgen? U mag daarbijgebruikmaken van de rijpheidsgrafiekmet als gegeven dat de C-waarde vanhet gebruikte cement 1,65 bedraagt.Antwoord 1dOm een sterkte van 25 + 10 =35 N/mm2 te bereiken, is een gewogenrijpheid nodig van circa 3000 ?Ch.Hieruit volgt een rijpheid van 1 uur van3000 / (3 24) = 42 ?Ch. Daarbij hoorteen verhardingstemperatuur van 30 ?C.Vraag 2 (5 scorepunten)Bij het storten en verdichten van eenhoge wand wordt een horizontalebetonspeciedruk uitgeoefend op debekisting.Vraag 2aWelke drie betonspecie-eigenschappenzijn van invloed op de horizontale spe-ciedruk? Geef ook aan hoe zij dieinvloed uitoefenen.Antwoord 2aDe volgende betonspecie-eigenschap-pen zijn van invloed op de horizontalebetonspeciedruk:1 consistentie: een hogere consistentiegeeft een hogere speciedruk;2 volumieke massa: een hogere volu-mieke massa geeft een hogerespeciedruk;3 snelheid van binding: als het tijdstipvan binding wordt uitgesteld, neemtde speciedruk toe.Vraag2bNoem twee invloedsfactoren op debetonspeciedruk die door de uitvoeringvan het betonwerk worden bepaald.Geef daarbij aan in welke mate dieinvloed wordt uitgeoefend.Antwoord 2bDe invloed van de uitvoering op dehorizontale speciedruk ontstaat door:1 snelheid van storten, in het bijzonderde stijgsnelheid. Door de snelheidvan storten te verhogen (met namede stijgsnelheid in een wand) neemtde speciedruk toe.2 methode van verdichten. Door af tewijken van het verdichten met tril-naalden (bijvoorbeeld bekistingstril-lers of trillen dieper dan 1 m) moetenwe rekenen met een hydrostatischdrukverloop.Vraag 3 (3 scorepunten)Noem zes oorzaken waardoor kleurver-druksterkte[N/mm2]gewogen rijpheid [?Ch]50403020100300 500 20001000 40003Rijpheidsgrafiek25VAKBLAD I 4 2014schillen in beton (zonder gebruik temaken van een kleurstof) direct na hetontkisten kunnen wordengeconstateerd.Antwoord 3Bij in het zicht blijvend (schoon)betonkunnen kleur- of tintverschillen erg sto-rend zijn. Kleurverschillen in beton kun-nen door heel verschillende oorzakenontstaan:- verblijftijd in bekisting;- cementsoort;- gebruik van vliegas, silica fume,gemalen hoogovenslak of steenmeel;- gebruik van (meng)granulaat;- verontreiniging vantoeslagmateriaal;- verschillen in watergehalte of wcf;- textuur van het oppervlak;- vervuilde bekisting;- (zeer) fijne delen van het toeslagma-teriaal; en- verontreiniging van het water.Vraag 4 (5 scorepunten)Op een bouwwerk wordt beton in eenhoge sterkteklasse (C90/105) verwerktin een wand, hoog circa 3 m, dik circa250 mm. De volgende ochtend consta-teert de uitvoerder dat in het specieop-pervlak aan de bovenzijde van de wandvrij ernstige scheurvorming is opgetre-den. De scheuren staan haaks op debekistingsvlakken (figuur 5).Vraag 4aHoe noemen we de schade die hier isopgetreden?Antwoord 4aDit is scheurvorming door plastischekrimp. (Mogelijke) oorzaken zijn (nietgevraagd op examen):- Betonspecie voor beton in hogesterkteklassen is zeer stabiel door hethoge aandeel fijn materiaal en delage water-cementfactor.- Bij vochtverlies aan het oppervlakwordt nauwelijks vocht vanuit deonderliggende specie aangevoerd,waardoor deze mengsels zeer gevoe-lig zijn voor plastische krimp.Daarom moet na het afwerken vanhet oppervlak ook zo snel mogelijkworden begonnen met nabehandelen.Vraag 4bWelke maatregel(en) kan (kunnen)worden genomen om dit tevoorkomen?Antwoord 4bAanpassen van de betonsamenstellingis in dit geval nauwelijks mogelijk.De lage wcf als gevolg van de hogesterkteklasse, het zeer hoge aandeelfijn materiaal en de mogelijke toepas-sing van silica fume, zijn nodig om destabiliteit te waarborgen. Wijziging inde samenstelling zal direct invloedhebben op de verkregen sterkte.In de uitvoering moet veel snellerdan gebruikelijk worden begonnenmet nabehandelen. Mogelijk iszelfs uitsluitend afdekken met folieonvoldoende en moet direct na hetstorten een waterfilmpje wordenopgebracht.Vraag 5 (8 scorepunten)Op een woningbouwproject wordenwanden en verdiepingsvloeren tege-lijkertijd gestort. Het geheel wordtafgedekt met een zeil en de aldus ver-kregen ruimte wordt gedurende deeerste 16 uur verwarmd. Het betonmoet de volgende dag worden ont-kist bij een gemiddelde sterkte van15 N/mm2.De betonsamenstelling is als volgt:- 330 kg cement CEM I 32,5 R(C-waarde 1,25);- 165 kg water;- 1905 kg toeslagmateriaal (zand 0/4en grind 4/32 samen).4Na het ontkisten kun-nen in een (schoon)betonoppervlak somskleurverschillen wordengeconstateerd5Scheurvorming inspecieoppervlak vanwand, haaks op debekistingsvlakken26 VAKBLAD I 4 2014Met sensor 1 wordt de temperatuur inde verwarmde ruimte direct tussen dewanden en onder de vloer gemeten.Sensor 2 registreert de buitentempera-tuur. Er worden twee temperatuursen-soren op voor de betonsterkte maatge-vende plekken in het beton geplaatst(sensoren 3 en 4). Figuur 6 geeft hettemperatuurverloop. Van boven-staande samenstelling heeft de beton-centrale de rijpheidsgrafiek bijgeleverd(figuur 3).Vraag 5aNa hoeveel uren kan worden ontkist?Antwoord 5aEr mag worden ontkist bij een gemid-delde sterkte van 15 N/mm2. Dezesterkte wordt volgens grafiek 5 bereiktbij een gewogen rijpheid van circa850 ?Ch. Uit het gegeven temperatuur-verloop blijkt dat de sensoren 3 en 4maatgevend zijn voor het ontkisten.Voor beide sensoren is berekend nahoeveel uren de gewogen rijpheid van850 ?Ch is bereikt (tabel 4). Het ontkis-ten zou voor sensor 3 na ongeveer17 uur mogelijk zijn, voor sensor 4 isongeveer 26 uur nodig. Deze laatste ismaatgevend.Vraag 5bDoor omstandigheden wil men eerdergaan ontkisten. Welke maatregelenkunnen worden genomen om eerder tekunnen ontkisten, zonder dat de samen-stelling daarvoor wordt aangepast?Antwoord 5bEerder ontkisten is mogelijk door meerte verwarmen. Vooral een hogere tem-peratuur is effectief. Als dat niet kan,moet de periode waarover wordt ver-warmd worden verlengd.Vraag 5cWelke maatregelen kunnen we nemenom eerder te ontkisten als de samen-stelling wel mag worden aangepast?Antwoord 5cHierbij moeten we denken aan maatre-gelen zoals toepassen van een cementmet een hogere sterkteklasse dan weleen cement dat beter reageert op eenverhoging van de temperatuur zoalseen CEM III/B. Ook kan worden geko-zen voor een lagere wcf of een hogerespecietemperatuur. Indien de beton-samenstelling wordt veranderd, moetmet een daarbij passende nieuwe ijk-grafiek worden gewerkt.temperatuur[?C]tijd [uren]504540353025201510500 10 20 30 40sensor 1sensor 2sensor 3sensor 4Tabel 4sensor 3tijdvak gem. temp. [?C] gewogen rijpheid [?Ch]0 - 4 uur 30 4 39 1564 - 16 uur 40 12 56 67216 - 17 uur 39 1 54 54totaal 882sensor 40 - 10 uur 25 10 32 32010 - 16 uur 30 6 39 23416 - 26 uur 25 10 32 320totaal 874ResultatenDit jaar werd het examen Betontech-noloog BV bij zeventien kandidatenafgenomen op 27 mei te Utrecht; ??nkandidaat deed tegelijkertijd examenop afstand (Paramaribo). Van de acht-tien deelnemers haalden zeven meteen voldoende de eindstreep, een sla-gingspercentage van 39% en een ver-gelijkbaar resultaat met de vorige jaren.Met vraag 1 had iedereen het moeilijk;de beste kandidaat haalde slechts 7 op14. Verder waren er geen bijzondereuitschieters te noteren. Op de websitewww.betoniek.nl vindt u de uitwer-king van het gehele examen. U kuntdan tevens in het archief de examensvan de vorige jaargangen raadplegen.Uitwerkingen volledig examenIn dit artikel is een selectie van de vragen behandeld. De echte `rekenvragen' zijn nietbehandeld. Voor de liefhebber en de aankomend betontechnoloog is het volledigeexamen te vinden op www.betoniek.nl. Mochten in dit examen termen voor-komen waarover u meer wilt weten, kijk dan eens op www.betonlexicon.nl.6Temperatuurverloop7Tunnelgietbouwfoto: VOBN