Betoniek14 05B A N D U I T G AV Ejuni 2 0 0 7V A K B L A D V O O R B O U W E N M E T B E T O N114|05 Betoniek juni 2007Een koude winter met vorst... het is zo lang geleden. We hebben al jaren geenElfstedentocht meer gehad en met de afgelopen winter nog vers in het ge-heugen, zouden we bijna vergeten dat het in Nederland ook flink kan vriezen.Deze vorst kan schade aan betonconstructies veroorzaken. De schade uit zichniet alleen als afschilfering aan het betonoppervlak (scaling), de structuur kanook ernstig worden beschadigd door scheurvorming. In deze Betoniek kijkenwe naar de verschillende mechanismen bij vorst en besteden we aandacht aaneen nieuwe theorie over het ontstaan van schade bij vorst in combinatie metdooizouten. De hoogste tijd om het mechanisme achter schade bij vorst in hetzonnetje te zetten: een winters zonnetje wel te verstaan.De stukken eraf2 14|05 Betoniek juni 2007Laten we teruggaan naar de NEN-EN 206-1. We zienbij het hoofdstuk 'milieuklassen' een vijftal aantas-tingsmechanismen bij gewapend beton naar vorenkomen: de zogenaamde hoofdgroepen (zie tabel 1).We kunnen daarbij een verdeling maken naar risicoop aantasting van wapening, corrosie (XC, XD enXS) en risico op aantasting van het beton zelf (XF enXA) (zie tabel 2).Het mechanisme achter schade bij vorst, dat indeze Betoniek centraal staat, wordt beschrevendoor de hoofdgroep XF en betreft dus de aantastingvan het beton zelf (zie afbeelding 1). Het gaat hier-bij om beton dat, zoals aangegeven wordt in deNEN-EN 206-1, nat is en blootgesteld wordt aanflinke vorst/dooiwisselingen waarbij wel of geendooizouten aanwezig zijn. Er is dus een verschil inaantasting door alleen vorst/dooiwisselingen endoor vorst/dooiwisselingen in combinatie met dooi-zouten. Wat dit verschil is wordt duidelijk in hetvervolg van deze Betoniek.Met het benoemen van vorst als het aantastingsme-chanisme van beton lijkt het erop dat beton nietbestand is tegen vorst. Dat is echter wel het geval:beton kan een temperatuur onder het vriespuntprima aan. Er zijn echter wel een aantal aandachts-punten.Met de komst van de NEN-EN 206-1 is er het een enander veranderd bij het bepalen van de milieuklas-se. In de VBT keken we naar de omgeving waarineen constructie functioneert. Op basis van de ken-merken van deze omgeving werd de milieuklassebepaald. Een voorbeeld hiervan is een schamprandlangs een autoweg. De omgeving waarin deze con-structie functioneert kenmerkt zich als vochtig incombinatie met dooizouten: milieuklasse 3.Met de komst van de NEN-EN 206-1 is deze benade-ring omgekeerd. We kijken tegenwoordig naar demechanismen die het beton en/of de wapening kun-nen aantasten en die daarmee het functioneren vande constructie aantasten. Dat kan ??n mechanismezijn, maar vaak blijkt dat een constructie wordtblootgesteld aan verschillende mechanismen tege-lijkertijd. Neem de schamprand van zo-even. Daarzien we drie mogelijke mechanismen die een risicoop aantasting vormen:? Carbonatatie van beton (mogelijke corrosie vanwapening);? Indringing van chloriden (mogelijke corrosie vanwapening);? Vorst (mogelijke aantasting van beton).Deze mechanismen vertalen we naar milieuklassen.Hoe we dit doen is uitgebreid beschreven in Beto-niek 13/21, Het milieuvraagstuk.Tabel 1: Overzicht van aantastingsmechanismen per hoofdgroep van de milieuklassen.Hoofdgroep AantastingsmechanismeX0 Geen risico op corrosie van wapening of aantasting van betonXC Corrosie van wapening ingeleid door carbonatatieXD Corrosie van wapening ingeleid door chloriden (niet afkomstig uit zeewater)XS Corrosie van wapening ingeleid door chloriden afkomstig uit zeewaterXF Aantasting van beton door vorst/dooiwisselingen al dan niet met dooizoutenXA Aantasting van beton door chemische stoffenOpmerking: nadere uitleg over de aantastingsmechanismen is beschreven in Betoniek 13/03HoofdgroepenGeen risico Corrosie van wapening Aantasting van betonX0 XC XD XS XF XAGewapend beton -Ongewapend beton 1) - - -1) X0 is alleen van toepassing als vast staat dat XF en XA niet van toepassing zijnTabel 2: Mogelijk van toepassing zijnde hoofdgroepen bij gewapend of ongewapend beton314|05 Betoniek juni 2007van water op de sloot. Maar als het water opgeslotenis, gebeurt er wel wat. Het water bevriest en zet uit.Hierbij wordt het gehinderd, waardoor het eenkracht zal uitoefenen op het omringende materiaal.Deze kracht kan zo groot zijn dat het omringendemateriaal bezwijkt. Denk hierbij aan de fles metfrisdrank die in de vriezer op den duur kapotspringt, of de waterleiding die bevriest en openbarst.De krachten die bij het bevriezen ontstaan zijn zogroot dat kunststof en zelfs staal kan scheuren.Ook water in beton zal hetzelfde gedrag vertonenals het bevriest. Het zet uit en wanneer er geen ofonvoldoende lege ruimte aanwezig is, zal het ijs hetbeton kapot drukken. Het is dus van belang dat hetwater voldoende expansieruimte heeft.Vorst in betonMet deze informatie in ons achterhoofd richten weonze blik op beton. Beton bestaat uit toeslagmateri-aal met daartussen cementsteen. Het toeslagmateri-aal is in de gangbare betonsamenstellingen dicht enbevat geen water. Cementsteen daarentegen is nieteen dicht, maar een poreus materiaal. De pori?naanwezig in het cementsteen hebben verschillendegroottes (zie kader 1 op de volgende pagina). Dezezullen voor een deel gevuld zijn met water en vooreen deel leeg zijn (zie kader 2).VorstWat gebeurt er nu eigenlijk bij vorst? We kijkendaarbij vooral naar het water, dat een cruciale rolspeelt. Het blijkt dat water een merkwaardig mate-riaal is. Laten we eerst eens kijken wat er gebeurtals we een hoeveelheid water langzaam afkoelentot bijvoorbeeld -20?C. Zoals elk materiaal zal ookwater tijdens dit afkoelen iets krimpen. Op eengegeven moment daalt de temperatuur onder de0?C en bevriest het water. En dan gebeurt er ietsbijzonders: het materiaal zet namelijk uit. Als wa-ter overgaat in ijs zet het negen procent uit. Hetheeft dus een lagere dichtheid dan water. Dat is ookde reden dat ijs op water blijft drijven. Als de tem-peratuur van het ijs daarna nog verder daalt, zalhet ijs zich weer als een normaal materiaal gedra-gen en iets krimpen.Als we vervolgens de temperatuur weer laten oplo-pen vindt het omgekeerde plaats. Het volume vanhet ijs zal eerst iets toenemen, totdat de 0?C wordtbereikt en bij een verdere verhitting smelt het ijsen neemt het volume weer af.Laten we nu eens naar het bevriezen van water en dedaarbij behorende volumetoename kijken. Als dezevolumetoename in de open lucht plaatsvindt, is erniets aan de hand. Denk hierbij aan het bevriezenSchade (scaling) aan een schamprand ten gevolge van vorst in combi-natie met dooizoutenWater dat is opgesloten en bevriest kan zeer grote krachten uitoefenenop het omringende materiaal. Deze krachten kunnen kunststof en zelfsstaal doen scheuren.4 14|05 Betoniek juni 2007matevanvorstbestandheid(%)verzadigingsraad (%)10080604020060 65 70 75 80 85 90 95 100Pori?ndiametergel-pori?ncapillaire pori?n luchtbellen1nm 10nm 100nm 1 m 10 m 100 m 1mm 10mmpansie op te vangen. Dit houdt in dat beton meteen verzadigingsgraad lager dan 91 procent in prin-cipe vorstbestand is. Er is hierbij echter wel eenkanttekening: het water dat bij het bevriezen naarde lege pori?n moet stromen, heeft hiervoor tijdnodig. Wanneer de afstand tussen de pori?n tegroot is, kan het water de lege porie niet bereikenen treedt er toch schade op. Het gevolg is dat degrens waarbij beton vorstbestand is, niet scherp is.Uit proeven blijkt dat de omslag bij een verzadi-gingsgraad tussen de 85 en 90 procent ligt (zie fi-guur 2).Dit leidt tot de vraag wat de verzadigingsgraad vannormaal verhard beton in de open lucht is. Dezeverzadigingsgraad is, zoals eerder is aangegeven,afhankelijk van de ori?ntatie van het onderdeel (ho-rizontaal of verticaal) en de omstandigheden (voch-Hoeveel pori?n leeg zijn, hangt af van de vochtigheidvan de omgeving van de constructie. Wanneer heteen vloer betreft waar plassen op staan is te ver-wachten dat alle pori?n in het beton onder de plasgevuld zijn met water, maar in een wand daarente-gen zal een deel van de pori?n leeg zijn. Welk deelvan de pori?n gevuld is met water wordt uitgedruktmet de verzadigingsgraad. Een verzadigingsgraadvan 100 procent houdt in dat alle pori?n gevuld zijn.Wanneer beton met een verzadigingsgraad van 100procent bevriest, heeft het water geen ruimte om uitte zetten bij de ijsvorming. Dit leidt tot spanningenin het ijs, maar vooral ook in de omringende ce-mentsteen. Deze kan de krachten niet opnemen enzal bezwijken. Dit zien we aan de buitenzijde van deconstructie waar de cementhuid eraf springt. Wenoemen dit verschijnsel scaling. Omdat de oorzaakbij het bevriezen van water ligt, zal bij een langdu-rige vorstperiode ook het water dieper in het betonkunnen bevriezen. Hierdoor kunnen inwendig in hetbeton microscheuren ontstaan. Een uitgebreide be-schrijving van de fenomenen die optreden is opgeno-men in Betoniek 11/11, Vorst en dooi.Wanneer beton niet volledig verzadigd is, zijn erlege pori?n aanwezig. Deze lege pori?n kunnen deexpansie van het water bij de ijsvorming opvangen.Wanneer we in gedachten bedenken dat water ne-gen procent uitzet bij bevriezing, hebben we dusminimaal negen procent ruimte nodig om de ex-Kader 1: Pori?nCement en water reageren tot een steenachtig mate-riaal (calciumsilicaathydraat: CSH), waarbij de ruimtedie het water in de specie inneemt grotendeelswordt opgevuld met reactieproducten. Zoals gezegdgrotendeels, want er blijven altijd holle ruimtesachter die zijn gevuld met water of lucht.Veel holle ruimtes zijn gevuld met water dat nietnodig was voor het hydratatieproces. Deze ruim-tes kennen we als capillaire pori?n. De grootte vandeze pori?n ligt in de orde van grootte van 5 nm(5 nanometer = 5x10-9 m = 0,000005 mm) tot 5 m(5 micrometer = 5x10-6 m = 0,005 mm). Daarnaastbevat cementsteen nog gelpori?n en luchtbellen (ziefiguur 1). Het capillaire pori?nvolume is afhankelijkFiguur 1: Afmetingen van gelpori?n, capillaire pori?n en luchtbellenFiguur 2: Invloed van de verzadigingsgraad van beton op de vorst-bestandheidvan de watercementfactor (wcf) en de hydratatie-graad (de mate waarin het cement heeft gereageerdmet water). Bij een lagere watercementfactor neemthet aantal grote pori?n af doordat er minder waterin de pasta aanwezig is. Naarmate de hydratatie-graad toeneemt (het beton ouder wordt) vullen depori?n zich verder met reactieproducten. Als gevolghiervan daalt het aantal grote pori?n en blijven ermeerdere kleinere pori?n over.A.M.Neville514|05 Betoniek juni 20070-20-40-60-800 10 20temperatuur(C?)poriedoorsnede (nm)gelpori?ncapillairepori?nen van onderzoek dat verricht is aan de TU Delft.Voorafgaand aan de beschrijving van deze nieuwetheorie gaan we eerst nog iets dieper in op het ge-drag van water bij vorst, want dit gedrag verandertnamelijk als we zout (bijvoorbeeld dooizout) toevoe-gen. De toevoeging van dooizouten verlaagt name-lijk het vriespunt van water. Hierdoor smelt het ijsof bevriest het water bij een lagere temperatuur.We maken hier gebruik van bij het strooien vandooizouten om gladheid te voorkomen.Een andere eigenschap die verandert bij de aanwe-zigheid van zouten is de sterkte van het ijs. Alsnormaal water bevriest ontstaat een sterk materi-aal; we kunnen immers op een ijsvloer lopen enschaatsen. Maar als het water zout bevat, heeft ditinvloed op de sterkte van het ijs: hoe hoger de zout-concentratie in het water, hoe zwakker het ijs.Glue Spall TheoryWe stellen ons nu een betonoppervlak tijdens eenflinke vorstperiode voor met daarop een laagje wa-ter met daarin dooizouten. Wanneer het water be-vriest, vormt de ijslaag ??n geheel met het onderlig-gende betonoppervlak. Omdat het bovenoppervlakvrij is kan de uitzetting van water naar ijs ongehin-derd plaatsvinden.tigheid van de omgeving). Het meeste beton in Ne-derland heeft een verzadigingsgraad die duidelijklager ligt dan 85 procent en is dus vorstbestand.Vorst met dooizouten in betonWe zijn zojuist ingegaan op het bevriezen van wa-ter in beton en zijn tot de conclusie gekomen datdat kan leiden tot schade. Een uitgebreide beschrij-ving van de meeste mechanismen, die daarbij optre-den is te vinden in Betoniek 11/11. Naast dezemechanismen levert vorst in combinatie met dooi-zouten nog een extra mechanisme op, dat zich voor-al richt op de oppervlakte van betonconstructies.Voor de beschrijving hiervan maken we gebruik vaneen nieuwe theorie, de glue-spall theory, uit de VSKader 2: Invloedsfactoren vriespuntBeton bevat pori?n met verschillende groottes. Alsdeze voor een deel gevuld zijn met water, houdtdit in dat de kleine pori?n gevuld zijn en de groteleeg blijven. De gelpori?n zijn dan gevuld metwater en de capillaire pori?n niet of slechts ge-deeltelijk. Het lijkt er dus op dat de gelpori?n voorproblemen kunnen zorgen. Het water reageertechter door de kleine afmetingen van de gelpori?nduidelijk anders. Het water in deze pori?n bevriestpas bij een veel lagere temperatuur. De conclusieis dat alleen in de grotere capillaire pori?n waterzal bevriezen en kan leiden tot vorstschade.Figuur3:Derelatietussendegroottevandepori?nendetempera-tuurwaaropijsvorming(vanpuurwater)indepori?nmogelijkis.Figuur 4: De glue spall theory in beeld6 14|05 Betoniek juni 2007scalingbetonijstreksterktezoutconcentratieals we kijken naar de grootte van de afgesprongenbrokjes. Links op bovenstaande foto is een brokjeafgesprongen beton te zien bij een dunne ijslaag.Bij een dikkere ijslaag is het brokje beton duidelijkgroter zoals te zien is aan de rechterkant van defoto.Kwaliteit van het onderliggend betonVoor het doorzetten van de scheur uit de ijslaagnaar het beton zijn de locale condities aan het op-pervlak van belang. Nemen we als voorbeeld eenvloer, dan is de kwaliteit van de toplaag van in-vloed. Wanneer de toplaag een goede kwaliteitheeft, zal ook de plaatselijke treksterkte hoog zijnen is de kans op scaling klein. Wanneer de kwaliteitvan de toplaag minder is, zal de plaatselijke trek-sterkte lager zijn en is de kans op scaling groter.Nu weten we hoe we een goede kwaliteit toplaagDe omgevingstemperatuur daalt nu verder en deijslaag wil onder invloed van deze lagere tempera-tuur krimpen. Er ontstaan hierdoor trekspanningenin de ijslaag, gevolgd door scheurvorming in het ijs.Aangezien de ijslaag en het beton samen ??n geheelvormen zetten deze scheuren zich door in het beton.In het beton buigt de scheur af naar een naastlig-gende scheur waardoor een klein brokje beton uithet oppervlak springt. Op constructieniveau vindt ditplaats op meer locaties waardoor er scaling optreedt.InvloedsfactorenNu we dit mechanisme beschreven hebben, kunnenwe ook een aantal invloedsfactoren op een rij zet-ten. We onderscheiden daarbij een drietal items: deconcentratie van dooizouten in het water, de diktevan de ijslaag en de kwaliteit van het onderliggendebeton.Concentratie van dooizoutenDe concentratie dooizouten in het water is van be-lang voor het gedrag van de ijslaag. De sterkte vande ijslaag is namelijk afhankelijk van de zoutcon-centratie. Bij een lage concentratie lijkt het gedragop dat van normaal water. De ijslaag die hierbijontstaat heeft een behoorlijke sterkte en breektniet bij een verdere daling van de temperatuur. Eenhoge zoutconcentratie daarentegen zorgt voor eenzwakke ijslaag, die veel sneller breekt. De krachtdie hierbij ontstaat is zo klein dat de scheur niet inhet beton doorzet. De treksterkte van het ijs is indit geval veel lager dan de treksterkte van het be-ton.Er is dus een gebied met een bepaalde zoutconcen-tratie waarbij de sterkte van de ijslaag zodanig is,dat deze leidt tot schade. Hier komt de treksterktevan de ijslaag redelijk overeen met de sterkte vanbeton. Bij het bezwijken van de ijslaag zal ook hetbeton bezwijken (zie figuur 5).Dikte van ijslaagNaast de zoutconcentratie van het water is ook dedikte van de ijslaag van belang. Een dunnere ijslaagoefent bij het breken een kleinere kracht uit op hetbeton. Hierdoor zet de scheur minder ver door. Alsde ijslaag dikker is, ontstaat bij het breken een gro-tere kracht en zullen de scheuren dieper in hetbeton doordringen.Uit het onderzoek van de TU Delft is dit zichtbaarFiguur 5: Relatie tussen de zoutconcentratie en de treksterkte van ijs enbeton. Als de treksterktes van beide materialen dicht bij elkaar liggentreedt er scaling op. De maximale schade treedt op bij een zoutconcentra-tie van drie procent.ice layer thickness: 1mm ice layer thickness: 10 mm1,5 cmTypische groottes van afgesprongen betonbrokjes bij verschillendedikten van de ijslaag (gegevens afkomstig van onderzoek aan mortel aande TU Delft)714|05 Betoniek juni 2007Het gevolg is dat door het dichter worden van be-ton met portlandcement de scheuren uit de ijslaagniet of minder ver doorzetten. Het beton raakt be-ter bestand tegen vorst-dooizoutbelastingen.Bij beton met hoogovencement speelt het tegen-overgestelde. Door de carbonatatie wordt de buiten-laag poreuzer. Scheuren uit de ijslaag kunnen zichbeter doorzetten in het oppervlak. Het beton isminder goed bestand tegen vorst-dooizoutbelastin-gen en de gecarbonateerde laag vriest eraf. Vervol-gens staat een nieuwe laag aan de buitenzijde blootaan CO2 die zal carbonateren. Bij een volgendevorstperiode kan ook deze laag er vanaf vriezen.Het proces houdt zichzelf hiermee in stand.Dit fenomeen speelt alleen bij hoogovencement datgecarbonateerd is. Hoogovencement dat niet gecar-bonateerd is, zal goed bestand blijven tegen vorst-dooizoutbelastingen. Met een goede nabehandelingvan beton wordt een dicht oppervlak verkregen,waar carbonatatie weinig vat op heeft.Betontechnologische maatregelenNu we de mechanismen op een rij hebben gezet,kunnen we ook maatregelen afleiden die leiden toteen betere vorst- en vorst-dooizoutbestandheid. Hier-bij hebben we de keuze uit twee mogelijkheden.Als eerste begrijpen we uit het mechanisme bijvorst dat de hoeveelheid water in de capillaire po-ri?n van belang is. Met een lage watercementfactorkunnen we ervoor zorgen dat er weinig water inhet beton aanwezig is. Het aanwezige water wordtgebruikt voor de reactie. Daarnaast weten we datmet een lage watercementfactor de capillaire po-ri?n ook kleiner worden. Het water in deze kleinepori?n zal veel minder snel bevriezen en daaromniet tot problemen leiden (zie ook kader 2).Een tweede mogelijkheid is het cre?ren van extraexpansieruimte in het beton. In het mengsel wordteen luchtbelvormer geplaatst, die zorgt voor lucht-bellen. Dit zijn lege ruimten in het beton waar hetwater naar toe kan uitwijken bij vorst (zie kader 4 opde volgende pagina). Dit is een vrij gebruikelijkeoplossing in Scandinavi?.kunnen bereiken: het gebruik van een stabielmengsel waardoor een homogeen beton ontstaat(geen ontmenging of overmatige waterafscheidingaan het oppervlak) en een goede nabehandeling.Naast deze aspecten speelt ook de carbonatatie eenrol bij de kwaliteit van de toplaag.Effect van carbonatatieMet het duidelijk worden van het belang van detoplaag, ligt hier ook de basis voor het verschil ingedrag tussen portland- en hoogovencement. Weweten uit de praktijk dat constructies met port-landcement soms beter bestand zijn tegen vorst incombinatie met dooizouten dan constructies methoogovencement. Maar tot nu toe hadden we daargeen goede verklaring voor. Met dit mechanismekunnen we het wel verklaren, maar laten we bij hetbegin beginnen.Beton met hoogovencement heeft een veel fijnereporiestructuur (kleinere pori?n) dan beton metportlandcement. Volgens de beschrijving van hetmechanisme bij vorst zou dit moeten leiden tot eenbetere vorstbestand beton dan beton met portland-cement. In de praktijk blijkt echter dat hoogoven-cement niet altijd goed presteert.Constructies die in de buitenlucht staan carbonate-ren. Hierbij treden er, door de indringing van CO2 uitde buitenlucht, aan het oppervlak twee verschillendereacties op met gevolgen voor de microstructuur vanhet beton. Door deze carbonatatie zal beton metportlandcement dichter worden, terwijl beton methoogovencement juist opener wordt (zie kader 3).Kader 3: CarbonatatieBij het carbonateren van beton spelen twee reac-ties een rol: de reactie van CO2 met CSH (calciumsi-licaathydraat) en de reactie van CO2 met calcium-hydroxide. Bij de reactie van CO2 met CSH ontstaateen product dat poreuzer is, in tegenstelling totde reactie van CO2 met calciumhydroxide, waarbijeen dichter product ontstaat. Beton dat genoegcalciumhydroxide bevat (zoals het geval is bijportlandcement), zal door de carbonatatie dichterworden. Beton met weinig calciumhydroxide(zoals het geval is bij hoogovencement) zal doorde carbonatatie poreuzer worden.8 14|05 Betoniek juni 2007toeslagmateriaalcementsteen= afstandfactorLLLLLLLLLVorst in de voorschriftenVeel van wat we hiervoor beschreven hebben zienwe terug in de voorschriften. In de NEN-EN 206-1 isde hoofdgroep XF verdeeld in de volgende milieu-klassen:? XF1: Niet volledig verzadigd met water, zonderdooizouten;? XF2: Niet volledig verzadigd met water, met dooi-zouten;? XF3: Verzadigd met water, zonder dooizouten;? XF4: Verzadigd met water, met dooizouten ofzeewater.We zien in deze milieuklassen het verschil tussenalleen vorst en vorst in combinatie met dooizoutenterugkomen. Daarnaast zien we ook het verschil inverzadiging van het beton naar voren komen. Bij demilieuklassen XF1 en XF2 is sprake van beton meteen matige verzadiging van vocht en bij milieuklas-se XF3 en XF4 is sprake van beton met een hogeverzadiging. Er bestaat geen milieuklasse voor vol-ledig verzadigd beton.In de NEN 8005 zijn de eisen aan de samenstellingbij de verschillende milieuklassen gegeven (zie tabel3). We zien hierbij de beide genoemde maatregelenterug. We kunnen dus kiezen voor een lage waterce-mentfactor om op die manier een dicht beton teverkrijgen dat vorstbestand is of voor een iets hogerewatercementfactor in combinatie met extra lucht.Voor de verzadigde oppervlakken liggen de eisen ietszwaarder.Tot slotIn deze Betoniek hebben we stilgestaan bij de hoofd-groep XF van de NEN-EN 206-1. Deze hoofdgroep isvan belang wanneer beton wordt blootgesteld aanflinke vorst-dooiwisselingen met of zonder dooizou-ten. En hoewel we de laatste jaren geen echte winterhebben gehad, moeten we er toch rekening meehouden dat het ook in ons land flink kan vriezen.Wanneer we het mechanisme achter de schade bijvorst toelichten blijkt water een grote rol te spelen.Verder speelt de verzadigingsgraad van het betoneen grote rol in het al dan niet optreden van scha-de. Door beton met kleine pori?n of beton met ex-Kader 4: LuchtbellenLuchtbellen kunnen door middel van luchtbelvor-mers in het beton worden gebracht. Voor vorstbe-stand beton is de minimaal vereiste hoeveelheidlucht in de NEN 8005 vastgelegd. Luchtbellenzorgen voor de benodigde expansieruimte waarinhet water en ijs tijdens het bevriezen een uitwegkunnen vinden.De effectiviteit van luchtbellen is afhankelijkvan de hoeveelheid lucht aanwezig in het beton,de grootte van de belletjes en de onderlingeafstand (uitgedrukt in de afstandfactor). Betonis vorstbestand als de minimaal voorgeschrevenhoeveelheid lucht in de vorm van fijne belletjeshomogeen is verdeeld. Vooral luchtbelletjes meteen diameter van 0,3 mm of kleiner zijn effectief,tenminste zolang de afstandfactor niet groter isdan 0,2 ? 0,25 mm (zie figuur 6).Figuur 6: Schematische weergave van de verdeling van luchtbellenin beton en de afstandfactorIztokGrilc914|05 Betoniek juni 2007Tabel 3: Milieuklassen en samenstellingseisen uit NEN 8005Milieu- Beschrijving Informatieve Max. Min. Min. luchtgehalteklasse van het voorbeelden toelaatbare cement-/milieu waar de vereiste wcf / wbf bindmiddel-milieuklassen gehaltezich kunnenvoordoenkg/m3 Grootste luchtgehaltekorrelafm. D % (V/V)mmXF1 Niet volledig Verticale 0,55 300 ? ?verzadigd betonopper-met water, vlakken blootgesteldzonder aan regendooizouten en vorstXF2 Niet volledig Verticale 0,55 300 63 3,0verzadigd met betonopper- 31,5 3,5water, met vlakken van 16 4,0dooizouten wegconstructies 8 5,0blootgesteld aan 0,45 300 ? ?vorst en met delucht meegevoerdedooizoutenXF3 Verzadigd met Horizontale 0,50 300 ? ?water, zonder betonoppervlakkendooizouten blootgesteld aanregen en vorstXF4 Verzadigd met Wegen en 0, 50 300 63 3,0water, met brugdekken 31,5 3,5dooizouten of blootgesteld aan 16 4,0zeewater dooizouten, 8 5,0betonoppervlakken 0,45 3201) ? ?blootgesteld aandirect gesproeidedooizouten en vorst,spatzones van con-structies in zee bloot-gesteld aan vorst1) Bij bouwdelen met een dikte groter dan 1 m mag het cementgehalte worden gereduceerd tot minimaal 300 kg/m3.Dit onder voorwaarde dat uitsluitend cement met een lage hydratatiewarmte wordt gebruikt dat voldoet aan NEN-EN 197-1.www.keesgijsen4169.fotopic.net10ColofonBetoniek is een praktijkgerichtvoorlichtingsblad op het gebied vande betontechnologie en verschijnt10 keer per jaar. Betoniek wordtuitgegeven in opdracht van hetCement&BetonCentrum. In de redactiezijn vertegenwoordigd: ENCI, MEBIN,CUR Bouw & Infra, BAM Civiel en deBouwdienst Rijkswaterstaat.Uitgave:Uitgeverij ?neasPostbus 101, 5280 AC, BoxtelTel: 0411 - 650085Fax: 0411 ? 650080Email: info@aeneas.nlRedactie:0411 ? 650089E-mail: betoniek@ aeneas.nlVormgeving en productie:Twin Design bvAbonnementen/adreswijzigingen:Uitgeverij ?neasPostbus 101, 5280 AC, BoxtelTel: 0411 - 650085Fax: 0411 ? 650080Email: info@aeneas.nlAbonnementsprijzen 2007:Nederland 42 (incl. 6% btw)Belgi? 44 (excl. 6% btw)Overige landen 58 (excl. 6% btw)Aanmeldingen/opzeggingen:Abonnementen kunnen op iedergewenst moment ingaan en wordenautomatisch voor een jaar verlengd,tenzij twee maanden voor de verval-datum schriftelijk wordt opgezegd.Overname van artikelen en illustra-ties (met uitzondering van foto's) istoegestaan onder voorwaarde vanbronvermelding.ISSN 0166-137xRedactie en uitgever stellen dezeuitgave zorgvuldig en naar besteweten samen. Zij aanvaarden ech-ter geen enkele aansprakelijkheidvoor schade, van welke aard ook,die het gevolg is van handelingenen/of beslissingen gebaseerd op deinformatie in deze uitgave. Niet altijdkunnen alle rechthebbenden vangebruikt beeldmateriaal worden ach-terhaald. Belanghebbenden kunnencontact opnemen met de uitgever.14|05 Betoniek juni 2007pansieruimte in de vorm van luchtbellen te maken,kan de vorstbestandheid verder verbeteren.Bij het optreden van vorst in combinatie met dooi-zouten hebben we een nieuwe theorie beschreven,die een verklaring geeft voor het optreden van sca-ling. Hierbij blijkt zowel de kwaliteit van het beton-oppervlak, de dikte van de ijslaag als de concentra-tie van de zoutoplossing van belang.E?n laatste geruststelling na het lezen van dezeBetoniek: bedenk dat onder de normale klimatolo-gische omstandigheden in Nederland het gangbarebeton vorstbestand is en er nauwelijks problemenzijn. We zien daarom ook met een gerust hart uitnaar een volgende Elfstedentocht.Literatuur? Betoniek 11/11, Vorst en dooi, januari 1999;? Betoniek 13/03, Milieuklassen van 8 naar 18,maart 2004;? Betoniek 13/21, Het milieuvraagstuk, januari2006;? Properties of concrete, A.M. Neville, fourth andfinal edition, 1996;? Fundamentals of durable reinforced concrete,Mark G. Richardson, Modern concrete technology11, 2002;? Frost salt scaling of cement-based materials witha high slag content, O. Copuroglu, TechnischeUniversiteit Delft, 2006.Examen betontechnoloog 2007Traditiegetrouw wordt in het volgende num-mer het examen voor de betontechnoloog2007 weergegeven. Hier kunt u testen of uwkennisniveau over betontechnologie nog vol-doende op peil is. Het examen werd gehoudenop 21 mei 2007 in de jaarbeurshal te Utrecht.Voor vele cursisten was het een kwestie vanerop of eronder.Foto pagina 1: WFA / Ed Dorrestein (Alternatieve Elfstedentochtop de Weissensee in Oostenrijk)In onze volgende uitgavenieuwsagenda14 05B A N D U I T G AV Ejuni 2 0 0 714|05 Betoniek juni 2007PublicatiesBrandveiligheidDe brandveiligheid van beton lijktzo vanzelfsprekend dat bijna nie-mand er nog over spreekt. Dekans dat er in een gebouw brandontstaat, is echter groot genoegom na te denken over de mogelijkverstrekkende gevolgen daarvan.Op 1 mei 2007 heeft het EuropeseBetonplatform in Brussel daaromeen Engelstalige brochure uitge-geven onder de titel `Comprehen-sive fire protection and safetywith concrete'. Deze uitgave isgerealiseerd door internationaleexperts uit de cement- en betonin-dustrie. In de loop van 2007 wordtde brochure door hetCement&BetonCentrum vertaaldvoor en toegesneden op de Neder-landse markt. Door enkele aan-sprekende rampen is het denkenover brandveiligheid de afgelopenjaren ook in Nederland namelijksterk aangewakkerd.Zaken als verantwoordelijkheiden aansprakelijkheid worden dui-delijker en strenger geregeld.Verder worden maatregelen geno-men om zo veel mogelijk te voor-komen dat er brand uitbreekt. Alser toch brand uitbreekt moetenmensen zich zo snel mogelijk inveiligheid kunnen brengen enmoet de brandweer de brand snel,effectief en veilig kunnen blussen.Daarmee wordt de schade aan hetgebouw en de omgeving beperktgehouden.In vergelijking met andere bouw-materialen biedt beton superi-eure prestaties op het gebied vanbrandveiligheid om verschillenderedenen. Beton brandt niet en hetverspreidt bij brand geen rook ofgevaarlijke gassen. Verder hebbenvloeren, kolommen en comparti-menteringswanden van beton,ook onder de meest extremebrandcondities, een zeer hogeweerstand tegen bezwijken. Totslot zijn betonconstructies na eenbrand vaak alleen maar opper-vlakkig aangetast waardoor zegoed en relatief goedkoop zijn terepareren. De brochure van hetEuropese Betonplatform kan wor-den gedownload via www.ce-mentenbeton.nl.20 juni 2007Stutech ledenvergaderingMeer informatie: www.stutech.nl21 juni 2007Constructieve Veiligheid, dejuiste aanpak Voorlichting Planvan AanpakMeer informatie: www.betonvereni-ging.nl3 ? 5 september 2007RILEM-symposium Zelfverdich-tend Beton (Gent)Meer informatie: www.scc2007.ugent.be18 september 2007Beton in Funderingen studie-dagMeer informatie: www.betonvereni-ging.nl19 september 2007Stutech ExcursieMeer informatie: www.stutech.nl23 oktober 2007Nacht van Beton 2007Meer informatie:www.cementenbeton.nl24 oktober 2007Stutech ledenvergaderingMeer informatie: www.stutech.nl15 november 2007Betondag 2007, de 50ste editieMeer informatie: www.betonvereni-ging.nl14|05 Betoniek juni 2007Thermische massaHet Europese Betonplat-form in Brussel heeft on-langs de brochure `Con-crete for energy-efficientbuildings, benefits of ther-mal mass' uitgegeven.De uitgave is gerealiseerddoor internationale expertsin de cement- en betonin-dustrie. Ook deze publica-tie zal door het Cement&-BetonCentrum in de loop van dit jaar wordenvertaald voor en toegesneden op de Nederlandsemarkt.Wereldwijd is circa 40 procent van de door de mensuitgestoten broeikasgassen afkomstig uit de ge-bouwde omgeving. Niet verwonderlijk dat bij dereductie van de CO2-uitstoot sterk gekeken wordtnaar de bouwsector. Op het eerste gezicht lijkt eenzwaar gebouw minder milieuvriendelijk dan eenlicht gebouw. Al die massa moet immers geprodu-ceerd en vervoerd worden. Maar zware gebouwenhebben wel een ander voordeel op het gebied vanenergiegebruik. Ze beschikken namelijk over ther-mische massa. Deze zorgt er voor dat de tempera-tuurschommelingen binnenshuis worden gedempten vertraagd. Hierdoor verdient de thermische mas-sa zich binnen enkele jaren terug in termen vanenergieverbruik en CO2-uitstoot. De brochure kanworden gedownload via de site van het Cement&-BetonCentrum (www.cementenbeton.nl).WedstrijdBeton BuigenOp de studiedag Vezelbeton is de eerste wedstrijdBeton Buigen georganiseerd. Aan deze wedstrijddeden vier universiteiten uit Nederland, Belgi? enDuitsland mee. Er werd gezocht naar mengselsa-menstellingen die sterkte en elasticiteit combine-ren. De teams moesten mengselsamenstelling voorvezelbeton ontwikkelen en daar proefstukken van1000 x 300 x 20 mm mee maken. Na veertien dagenwerden deze proefstukken getest op elasticiteit,sterkte en vervorming. De buigproeven lieten opovertuigende wijze zien dat vezelbeton echt andereeigenschappen heeft dan gewapend beton: het buigtzonder te breken. De wedstrijd werd opgezet omhet klassieke paradigma `Staal buigt, beton breekt'te ontkrachten. De wedstrijd werd door FH Aachengewonnen. In onderstaande tabel staan de resulta-ten en de mengselsamenstellingen van de verschil-lende teams.TU Delft KU Leuven U Twente FH Aachenvezel polypropyleen, polypropyleen Staalvezel polypropyleen8 en 12 mm lengte 50 mm lengte 6 en 30 mm lengtevezelgehalte 40 kg/m3 6 kg/m3 160 kg/m3 15 kg/m3cement CEM I 52,5 R CEM I 52,5 N CEM I 32,5 R CEM I 52,5en microcementcementgehalte 500 kg/m3 420 kg/m3 400 + 100 kg/m3 550 kg/m3water-bindmiddelfactor 0,56 0,39 0,50 0,35vulstof en toeslag kwartszand en zand en kalksteen zand en zand envliegas kalksteenmeel vliegaskracht bij 20 mm doorbuiging 1270 N 63 N 1168 N 713 Nelasticiteit bij 20 mm 56% 4% 35% 35%doorbuigingeindscore met 259 29 62 305wedstrijdformuleCement&BetonCentrum,`s-Hertogenbosch