Een maandelijkse uitgave van deNederlandse Cementindustriecorrespondentie-adrespostbus 3011, 5203 DA 's-Hertogenboschtelefoon 073-150150 (abonnementen 150231)ISSN 0166·137xapril 1981 LNQExamen BetontechnologieCB11981Dankzij de goede relatie tussen redactie enexamencommissie, een niet ongebruikelijke zaakin ons kleine betonwereldje, kunnen we voor detiende maal het examen CB1 presenteren.De belangstelling voor dit examen, of eigenlijkvoor het diploma, vertoont in deze periode eenopmerkelijke stabiliteit. Het aantal kandidatenbedraagt steeds 170 à 180, met uitschieters naarcirca 200 in de jaren '74 en '75. Maartoenwas ookjuist de VB 1974van kracht geworden, met daarinde formele erkenning als bevoegd betontechno-loog voor de houder van het diploma CB1.De aantallen geslaagden vertonen een grilligbeeld. Het jaar 1975 leverde met 200 kandidatenen 60% geslaagden een grote 'oogst'. Eendieptepunt leverde 1978 met slechts 30%geslaagden. Het examen 1981 leidde tot 75geslaagden van 170 deelnemers, dus 44%. Dittoch wel lage cijfer geeft zoals elk jaar weer aan-leiding tot uitgebreide discussie bij de organisa-toren van de cursus. Een slotsom van dezediscussie is dat teveel kandidaten het niveau vanhet examen onderschatten.Wat te denken van vraag 8? Een klassiekeberekening vaneen doseeropgave, geënt op VB-eisen voor waterdicht beton. Met gebruik van hetcursusboek, waarin alle gegevens. Datslechts17% van de kandidaten hiervoor een voldoendehaalden, spreekt boekdelen.De hierna volgende uitwerking van de opgavengeeft U gelegenheid zelf te oordelen. Meer totlering dan tot (Ieed)vermaak!EERSTEGEDEELTEBeschikbare tijd: 1 uur.Gebruik lesboek niet toegestaan.Algemene gegevens:volumieke massa Ps cement = 3,0 kg/Ivolumieke massa Ps toeslag = 2,65 kg/IVraag 1 (5 punten)Noem 5 maatregelen die bij het maken van beton-specie kunnen worden genomen om de vorst-bestandheid van jong beton te verbeteren bijgelijkblijvende verwerkbaarheid.AntwoordVoor het sneller bereiken van de rijpheid, dienodig is voorvorstbestandheid, dus het verkortenvan de zogenaamde voorverhardingstijd, komende volgende maatregelen (afzonderlijk of incombinatie) in aanmerking:- sneller cement door overgang naar een hogereklasse of overgang van hc naar pc;verhogen van het cementgehalte bij gelijkehoeveelheid aanmaakwater;- versneller als hulpstof;- plastificeerder als hulpstof (aanmaakwater ver-minderen);- hogere temperatuur betonspecie door warmaanmaakwater of verwarmde toeslagmaterialen.Vraag 2 (5 punten)Noem 5 factoren die de passivering van staal inbeton nadelig beïnvloeden.AntwoordFundamentele oorzaken zijn het verlagen van debeschermende alkaliteit door carbonatatie of deDmax.=14mm1Bepaling van maximale korre/afmeting (vraag 7) tHJDJJJJQDJJJJQJJHJJJHJJJJJJDD^JJJJHJJJ---- JJJ!'"'"N----- ---85HJJfKKKKKWWWX JHHJJHJJJfJ JJHJJNMM124 8 16 31,5zeven (wortelschaall -+aanwezigheid van het corrosiebevorderendechloride. Als afzonderlijke factoren kunnen danworden genoemd:- onvoldoende dekking;- te poreuze dekking;- scheuren, vooral in langsrichting van dewapening;- koolzuurrijk milieu (bijvoorbeeld rookgassen ofgisttanks);- chloride in het beton (bijvoorbeeld viastoffen);- chloride-indringing (bijvoorbeeld doorwater of dooizout).Vraag 3 (5 punten)Noem 3 typen betonmengers en geef voor elk eentoepassingsgebied.Antwoord- vrije-valmengermet horizontale as; voor grotecapaciteit, bijvoorbeeld natte betoncentrale;- vrije-valmenger met hellende as; voor truck-mixers;- kantelmengers; voor kleinere capaciteit, zoalsmetselspeciemenger;- dwangmenger met stilstaande bak; meestalvoor drogere mengsels, zoals in betonwaren-fabriek;- dwangmenger met draaiende bak (ook wel:tegenstroommenger); zelfde toepassing alsvorige;- meerfasenmenger; intensievere en meereffectieve menging door vóórmenging van defijnere bestanddelen, eveneens voor beton-waren;- snelmenger; dwangmenger met grote intensi-teit en kleine capaciteit, bijvoorbeeld voorinjectiespecie;- trogmenger; dwangmenger met horizontale as,voor drogere specie, zoals in betonwarenfabriek;2- continuemenger; voor kleinere capaciteit,bijvoorbeeld metselspeciemenger.Vraag 4 (5 punten)Er wordt zogenaamde 'schraalbeton' toegepastmet een cementgehalte van 100 kg/m3 en een wcfvan 1,1. Het droge toeslagmateriaal weegtbij vol-ledige verdichting 1900 kg/m3 ·Wat is de theoretische volumieke massa van de zovolledig mogelijkverdichte betonspecie?AntwoordHet absoluut volume van het toeslagmateriaalbedraagt per m3:(1900; 2650) x 1000 liter == 717 liter.De hoeveelheid cementpasta bedraagt per m3 ;100 kg cement == 100: 3,0 == 33 literwater == 1,1 x 100 == 110 liter143 liter.Deze hoeveelheid is niet voldoende om alle holleruimten in het toeslagmateriaal te vullen. Dus bijzo volledig mogelijke verdichting bedraagt devolumieke massa:1900 + 100 + 110 == 2110 kg/m3·Vraag 5 (10 punten)Van een grote serie gemeten kubusdruksterktenwordt bij een gemiddelde van 48 N/mm2 en eenvariatiecoêfficiênt van 5% juist de gewenstekarakteristieke druksterkte gehaald.Welk gemiddelde is vereist .om dezelfde karak-teristieke druksterkte te bereiken bij een variatie-coêfficiênt van 10%?AntwoordKarakteristieke druksterkte ==gem. sterkte - 1,64 x standaardafwijking ==gem. sterkte - 1,64 x (0,05 x gem. sterkte) ==48 - 3,9 == 44,1 N/mm2·Bij een variatiecoëfficiënt van 10% geldt:karakteristieke druksterkte =gem. sterkte - 1,64 (0,10 x gem. sterkte) =gem. sterkte - 0,164 x gem. sterkte =0,836 x gemiddelde sterkte.Gemiddelde sterkte == 44,1 : 0,836 = 52,8 Nfmm2·Vraag 6 (10 punten)Vergeleken worden twee betonsamenstellingenmet overigens dezelfde korrelopbouw enhetzelfde cement.Mengsel A: 320 kg cement per m3 en wcf = 0,52,mengsel B: 375 kg cement per m3 en wcf = 0,52.Geef in het kort aan wat mogelijke verschillentussen deze mengsels zijn voor:1. de 28-daagse kubusdruksterkte,2. de zetmaat,3. de porositeit,4. de volumieke massa en5. de uitdrogingskrimp.Antwoord1. In eerste benadering zijn de kubusdruk-sterkten gelijk vanwege degelijke wcf. Door dedikkere cementsteenlaag (als zwakste bestand-deel) zal mengsel B echter een wat lagere sterkteopleveren.2. Mengsel B bevat meer water en heeft eengrotere zetmaat.3. Mengsel B bevat meer water en heeft daardooreen grotere porositeit.4. Mengsel B heeft een hoger aandeel cement-steen (lichter dan toeslag) en daardoor eenkleinere volumieke massa.5. Mengsel B heeft meer cementsteen vandezelfde samenstelling en daardoor een groterehoeveelheid verdampbaar water en daardoor eengrotere uitdrogingskrimp.Vraag 7 (10 punten)Gegeven:korrelverdeling van grind nominaal 16 mmzeefopening waar praktisch alle korrels door-heengaan. Dit is geen scherpe definitie. Eengoede benadering (zie cursusboek) volgt uit hettekenen van de zeefkromme in het zeefdiagramop wortelschaal ,verbinden van de snijpunten vande zeefkromme met 15 resp. 85% zeefrest, entenslotte het snijpuntvan deze lijn bepalen metde 0% zeefrestlijn. Uit figuur 1volgt eenmaximale korrelafmeting van 14 mm.TWEEDE DEELBeschikbare tijd: 2 uur.Gebruik lesboek toegestaan.Algemene gegevens:Ps portlandcement = 3,15 kgflPs hoogovencement = 3,00 kgflPs zand en grind = 2,65 kgflPs kalksteen = 2,70 kgflVraag 8 (10 punten)Voor beton B 17,5 worden gelijke hoeveelhedenzand (vochtgehalte 5% ten opzichte van natmateriaal) en grind (vochtgehalte 1% tenopzichte van nat materiaal) afgewogen. Hetcementgehalte is 300 kg portlandcement klasse Bper m3. De totale hoeveelheid water bedraagt180lfm3De verwerkbaarheid valt binnen consistentie-gebied 2. Reken op 2% lucht in verdichtetoestand.De maximale korrelafmeting is de denkbeeldigeGevraagd: bepaal de maximalekorrelafmeting.AntwoordDe percentages zeefrest op de achtereen-volgende zeven bedragen:1 -44 -40-13 -2.Hieruit volgt de cumulatieve zeefrestverdeling(in procenten): 1-45-85-98-100.op zeefC 16C 8C 42mm1mmzeefrest in grammen3214121284417643209Zeefresten van de toeslagmaterialen:zeef zand grindC16C8 48C 4 8 802mm 40 1001 mm 60 1000,500mm 75 1000,250mm 92 1000,125mm 100 100a. Welke doseeropgave volgt uit deze gegevens?b. Voldoet dit mengsel aan de eisen van de VB1974 voor waterdicht beton in de klasse I?Indien hieraan niet wordt voldaan, geef dan aanop welke wijze(n) het mengsel kan worden aan-gepast om hierin te voorzien.3Tabe/1 49% 51% meng-Korre/opbouw van hetzand-grindmengse/ (vraag B)zeef zand grind zand grind selC16C 8 48 25 25C 4 8 80 4 41 452mm 40 100 20 51 711mm 60 100 29 51 80O,SOOmm 75 100 37 51 88O,250mm 92 100 45 51 96O,125mm 100 100 49 51 100b. Voor waterdicht beton in klasse I geldt:-tenminste B 17,5,- consistentiegebied 4 uitgesloten en- toeslagmateriaal tussen de grenslijnen Aen B.Vraag 9 (10 punten)Voor de bouw van een pijler wordt eerst eenstalen buis met een inhoudvan 50 m3 in debodemgedreven. Vervolgens wordt deze buisgehaald en daarna gevuld met 78,3 ton drogekalksteen 15/50 mmo De overgebleven ruimtenworden hierna gevuld met injectiespecie. Deinjectiespecie, methoogovencement, bevat 6%lucht en verder gelijke volumina cementpasta enzand. De wcf = 0,42.Antwoorda. Volumieke massa Pm =78300: 50 =1566 kg/m3 .Gevraagd:a. de volumieke massa Pm van de kalksteen;b. het cementgehalte per m3 injectiespecie;c. het cementgehalte per m3 kalksteenbeton;d. de volumieke massa van dit kalksteenbeton.1. meer cement; verhogen met 10 kg/m3 isvoldoende; het cementgehalte wordt dan 340 kgfm3 ',2. een hoeveelheid zand vervangen doorzeerfijnzand, tras of een ander fijn materiaal; bij eencementgehalte van 330kg/m3 moet het zand intotaal 135 - 105 = 30 liter fijn leveren.(Verhogen van het zandpercentage is geen juisteoplossing, wantdaardoor zal het mengsel hetAB-gebied verlaten; gebruik van een luchtbel-vormer kan wel een goede oplossing zijn).b. 1 m3injectiespecie bestaat volgens degegevens uit 60 liter lucht, 470 liter cementpastaen 470 liter zand.Stel de hoeveelheid cement hierin is Ckg:C: 0,3 + 0,42C = 470O,33C + 0,42C = 470C == 470: 0,75 = 627 kg/m3300 kg965 kg965 kg180 - 60 = 120 liter330: 3,15= 105 liter0,08 x 340= 27 liter132 literDit is 3 liter minder dan de vereiste minimalehoeveelheid van 135 liter. Corrigeren door:Dosering per m3cementzandgrindwaterZie tabel 1voor korrelopbouw van het zand-grindmengseI49/51. De korrelverdeling valtinderdaad binnen de grenslijnen A en B voor eennominale korrelafmeting van 16 mmoBij deze korrelafmeting moet het minimaalvereiste cementgehalte van 300 kg/m3wordenverhoogd met 10%, dus tot 330 kg/m3.Met deze cementhoeveelheid en een aangepastehoeveelheid zand van 340 liter bedraagt dehoeveelheid fijn:330 kg cementuit zandAntwoorda. Zand-grindverhouding =(100-5): (100-1) = 95: 99 = 49: 51.cement 300 kg 300 : 3,15 = 95 literwater 180 literlucht 2% 20 liter295 litervolume toeslagmateriaal 1000 295 = 705 literwaarvan 0,49 x 705 = 345 liter zanden 0,51 x 705 = 360 liter grindof in kilogrammen:zand 345 x 2,65 x 100/95 = 962 kggrind 360 x 2,65 x 100/99 = 964 kg42-3Controlediagrammen voor de druksterkte enspreidingsbreedte(vraag 10)LGD*-----_/------ ---eontrolegrens (36,0)*324steekproef nr. -+4steekproef nr. --+MHJJfNKKKJHJHJJQJHJ JHJJHJJHJJJJN--- aetiegrens {22,S)-------------------_--_-1_ waarsehuwingsgrens(17,4)t'1OR'" 2015'"c'öK 10r;rc. Het absoluut volume van de kalksteenbedraagt1566: 2,70 = 580 11m3 .Volume injectiespecie: 1000 - 580 = 420 11m3.Het cementgehalte per m3 beton bedraagt(420: 1000) x 627 = 263 kg/m3.d. De volumieke massa van kalksteenbeton iskalksteen 1566 kg/m3cement 263 kg/m3water 0,42 x 263 = 110 kg/m3zand 0,470 x 420 x 2,65 = 523kg/m3totaal 2462 kg/m3AntwoordUit de vraagstelling blijkt dat men gekozen heeftvoor het controlesysteem, waarbij na een eersteserie van 12 proefkubussen vervolgens steedsseries van 6 worden gemaakt. De standaard-afwijking wordt uit de eerste serie bepaald, maarmag niet lager worden genomen dan 4 N/mm2(volgt uit tabel voor B30 en prefab-beton).Vraag 10 (10 punten)In een betonfabriek worden betonelementen ver-vaardigd in betonklasse 11. De vereiste beton-kwaliteit is B 30. Beoordeel aan de hand van dehiernavolgende resultaten van steekproeven ofaan de vereiste sterktewordt voldaan. Motiveeruw antwoord.Teken de resultaten in een controlediagram.Resultaten steekproeven (in N/mm2 )In het controlediagram (fig. 2) wordt als controle-grens uitgezet:f' ck + 1,53. 5= 30 + 6 = 36 N/mm2·Van de series van 6 proefkubussen voldoet alleenserie 2 niet.Daarnaast moet een controlediagram van despreidingsbreedte worden gemaakt, zie figuur 3.Bij w> 4,365 (= 17,4 N/mm2 ) wordt de waar-schuwingsgrensoverschreden; bij w> 5,625(= 22,5 N/mm2 ) wordt de actiegrens over-schreden.De waarden voor wzijn achtereenvolgens 6,9 -11,8 - 10,7 - 5,5 -18,1. Alleen de laatste waardeoverschrijdt de waarschuwingsgrens; hiernamoet dus opnieuw de standaardafwijking wordenbepaald.Een merkwaardig discussiepunt doet zich voorbij het beoordelen van de eerste serie van 12proefkubussen. In het controlediagram ligt hetgemiddelde hiervan lager dan de getekendecontrolegrens. Deze controlegrens geldt echtervoor de series van 6, waarbij geen lagere 5dan 4in rekening mag worden gebracht. Het is vol-6X6 =38,639,842,626,444,537,240,9X6 =38,237,237,439,135,741,238,95436,938,839,444,038,147,6335,832,140,343,938,833,536,8 34,030,4 36,136,9 35,737,2 38,133,0 31,233,2 35,0JJJJJJJJJJJJJJ36,8 x6 =32,0 35,137,934,933,835,2X 12 =34,8S12 = 2,41 25Tabel 2Bepaling van het cementgehalte, met behulp van detabel voor waterbehoefte voor diverse consistentie-gebieden (vraag 12)verwerk-baarheide.g. 1c.g.2c.g.3c.g.4waterbe-hoeftevoorAB (liter)145155175190berekendcement(kg/m3)250267301327minimaalcement(kg/m3)280280300330komen terecht de eerste serie te beoordelen metzijn eigen, echtes van 2,4. De controlegrens hier-voor bedraagt dan:30 + 1,53 x 2,4 = 33,6 N/mm2,en daarmee voldoet deze serie. Omdat dit puntook in de VB 1974 nietgoed uitdeverf komt, is hetin de beoordeling van het examenwerk nietopgenomen.Vraag 11 (10 punten)Uit een geschiktheidsproef blijkt, dat voor hetgewenste sterkteniveau een wcf van 0,51 nood-zakelijk is. Het toe tepassen cementgehalte is 320kg/m3.Tijdens de uitvoering blijkt, dat dewaterbehoeftevan het mengsel 15 l/m3groter is dan in degeschiktheidsproef is toegepast.Geef aan hoeveel de te verwachten controle-proefsterkte lager zal zijn en met welk cement-gehalte de grotere waterbehoefte gecompen-seerd kan worden.AntwoordDe vereiste wcf van 0,51 leidt tot een water-hoeveelheid van 0,51 x 320 = 163 liter.Door de vergrote waterbehoefte wordt 178 litertoegepast; bij gelijkblijvend cementgehalte leidtdit tot de wcf = 178/320 = 0,56.Het verband tussen kubusdruksterkte en wcfwordt O.a. gegeven in de formule:f'em = 0,8N + 25/W - 45 (W = wcf)25/W == 49 als W = 0,5125/W = 45 als W = 0,56De controleproefsterkte wordt dus 49 45 =4 N/mm2lager.Voor het handhaven van wcfO,51 bij 178 literwater moet het cementgehalte worden verhoogdtot 178: 0,51 = 349 (afgerond 350 kg/m3).6Vraag 12 (10 punten)Betonkwaliteit B 22,5 moet worden gemaakt inbetonklasse 11. Voor het vaststellen van hetgewenste sterkteniveau moet worden uitgegaanvan een standaardafwijking van 5N/mm2 en eenkans van 95% op goedkeuring bij de controle-proef. De gradering van het toeslagmaterialen-mengsel ligt in het gebied A31 5/B31 5'Bereken de toe te passen cementgehalten(cementklasse A, normsterkte 45 N/mm2) voor devier consistentiegebieden.AntwoordVoor een goedkeurkans van 95% geldt:gemiddelde sterkte = karakteristieke sterkte+ 2,2 x standaardafwijking = 22,5 + 2,2 x 5 =34N/mm2·Vervolgens de al in het voorgaande gebruikteformule:f'em = 0,8N + 25/W - 45.Voor cementklasse A mag een normsterkte van45 N/mm2 worden aangehouden. Als enigeonbekende blijft over W (=wcf).34 = 0,8 x 45 + 25/W - 45W= 0,58Met behulp van de tabel voor waterbehoeften bijgebruik van een korrelverdeling binnen degrens-lijnen AB voor de diverse consistentiegebiedenkan vervolgens het benodigde cementgehalteworden berekend (tabel 2). Volgens VB '74 magdit nooitlager zijn dan 280 kg/m3!