Een maandelijkse Uitgave van deVereniging Nederlandse Cementindustriepostbus 3011, 5203DA 's-Hertogenbosch mei 1986 L1/5Examen BetontechnologieCB11986Op 13 maart 1986 namen 136 kandidaten deel aanhet examen 'Betontechnoloog BV'ook wel hetCB1 examen genoemd.Van deze 136 deelnemers slaagden er 38. Slechts28% dus. Het bleek dat van de 136 deelnemers er76 de cursus van de Betonvereniging haddengevolgd. Van deze groep slaagden er 32, ofwel42%. Van de overigen, die zich op een anderewijze op dit examen hadden voorbereid, was hetpercentage geslaagden aanzienlijk lager, namelijkslechts 10%.Uit de resultaten bleek onder andere dat deel 11 dekandidaten kennelijk veel meer moeilijkhedenopleverde dan deel I.Zoals ieder jaar gebruikelijk, wordt in dezeaflevering het examen in kort bestek uitgewerkt.Niet alleen als informatie voor de examenkandi-daten, maar ook als een toets voorde anderelezers op hun kennis en vaardigheid.DEEL I (vraag 1 t/m 7)Hiervoor was één uur beschikbaar; gebruik van hetcursusboek was niet toegestaan. Totaal aantal tebehalen punten: SO.Algemene gegevens:volumieke massa portlandcement: Ps 31S0 kg/m3volumieke massa zand en grind: Ps 26S0 kg/m3Vraag 1 (S punten)Geef een indeling van beton aan de hand van devolumieke massa. Noem S soorten en geef voorelke soort kort enkele kenmerken aan.Antwoord1. Normaal beton, Pm = 2200 - 2400 kg/m3Gebruik van zand en grind als toeslagmateriaal.Dit beton is geschikt voor alle normaletoepassingen.2. Zwaar beton, Pm 2S00 kg/m3Wordt vervaardigd door gebruik te maken vanzwaar natuurlijk of kunstmatig toeslagmateriaal.Dit beton wordt toegepast indien een hogevolumieke massa gewenst is of bijvoorbeeld voorafscherming van radio-actieve straling.3. Constructief lichtbeton, Pm < 2000 kg/m3Hiervoor wordt meestal kunstmatig licht toeslag-materiaal toegepast. De eigenschappen van ditbeton verschillen niet principieel van normaalbeton. Wel is het breukmechanisme anders.Het toeslagmateriaal is hier de zwakke schakel.4. KorrelbetonWordt vervaardigd door het weglaten van de fijnefractie van het toeslagmateriaal. De grove korrelwordt door de cementlijm aan elkaar gekit. Wordtspecifiek toegepast voor drainage doeleinden.S. Cellenbeton, Pm < 1200kg/m3Cellenbeton is een zeer licht en poreus materiaal.Het lage gewicht wordt verkregen door toepassingvaneenluchtbelvormer ofgasvormende hulp-stoffen. Wordt specifiektoegepast op grond vanzijn sterk isolerende eigenschappen. Voorbeeldenzijn schuimbeton en gasbeton.Schuimbeton wordt verkregen door een luchtbel-vormer of ander schuimmiddel toe te voegen aaneen cementpasta of mortelspecie.Gasbeton wordt fabrieksmatig vervaardigd dooreen gasvormende stof toe te voegen aan eenspecie met kalk en cement als bindmiddel.De verharding geschiedt onder hoge temperatuuren druk.Vraag 2 (5 punten)Een monster zand weegt 1200 g. Onder water ishet gewicht van dit monster 710 g. Wat is hetvochtgehalte in % ten opzichte van het vochtigezand?AntwoordAls het onderwatergewicht en de volumieke massabekend zijn, kan hiermee in eerste instantie hetvolume van het zand worden berekend:710 = 430 mi(2,65 - 1,00)Dit weegt dan 430 x 2,65 = 1140 g.Het gewicht van het water is dan:1200 - 1140 = 60g.Het vochtgehalte is:bewaard onder dezelfde verhardingscondities alshet beton in het werk.Opgemerkt moet nog worden dat het temperatuur-verloop in kubussen van de verhardingsproefmeestal niet overeenkomt met het temperatuur-verloop in de constructie. Op grond hiervan moetslechts een beperkte waa"rde aan de resultaten vandeze verhardingsproef worden toegekend.Ook is toegestaan de verhardingsproef tevervangen door een niet-destructieve meting.Hierbij kan worden gedacht aan het gebruik van deterugslaghamer of het meten van de voortplan-tingssnelheid van ultrasone geluiden in beton (debetontester).Vraag 5 (10 punten)U wordt gevraagd een oordeel te geven over deresultaten van een vergelijkend onderzoek tussentwee betonsamensteUingen. Va.n beide samen-stellingen is in elk geval bekend dat zij methetzelfde portlandcement klasse A zijn gemaakt.Ook de gradering en de herkomst van het gebruik-te zand en grind zijn gelijk. Verdere gegevens zijn:a. Geef aan en verklaar, op grond van boven-staande gegevens, waardoor het verschil inzetmaat kan zijn ontstaan.b. Geef aan en verklaar of er verschillen teverwachten zijn in de 28-daagse kubusdruksterkte(volgens de controleproef).AntwoordDe twee mengsels verschillen zowel in zetmaat alsin volumieke massa. Deze verschillen kunnenuitsluitend zijn ontstaan door toepassing van eenhulpstof of een mengsel van hulpstoffen met plasti-ficerende en luchtbelvormende eigenschappen.·Uit de uitleveringsberekening blijkt dat in mengselA 17 11m3 lucht aanwezig is en in mengsel B 55 11m3.De w : I factor van mengsel B is 0,59.Het verschil in sterkte kan worden benaderd doorbijvoorbeeld:60--- x 100% = 5% (m/m)1200Vraag 3 (5 punten)Uit het jaarlijks overzicht van het Bureau Beton-mortelcontrole, waarin onder andere een overzichtwordt gegeven van de kubusdruksterkteresultatenvan alle gecontroleerde betonmortelcentrales,blijkt dat degemiddeldekubusdruksterkte van debetonkwaliteit B 22,5 klasse 11 aanzienlijk lager isdan bij B 22,5 klasse I;Wat is hiervoor de verklaring?AntwoordHet keuringscriterium in klasse I is onder anderegebaseerd op een opgelegde standaardafwijking.Daarom moet de gemiddelde druksterkte van 6kubussen voor de betonkwaliteit B 22,5 groter dan34,5 N/mm2 zijn.Als deze betonkwaliteit in klasse 11 wordt vervaar-digd, mag worden gerekend met de werkelijkestandaardafwijking, of met een kleinere opgelegdestandaardafwijking.Hierdoor zal de gemiddelde druksterkte aanzienlijklager komen te liggen dan bij beton vervaardigd inklasse I.Vraag 4 (5 punten)Beschrijf kort waarvoor de verhardingsproef dienten hoe deze proef moet worden uitgevoerd.AntwoordDe verhardingsproef moet worden uitgevoerdindien men een indruk wil krijgen van de sterkte·ontwikkeling van het beton in de constructie.Hiertoe worden tenminste 3 proefkubussen2Mengsel Acementgehaltewater-cementfactorzetmaatvolumieke massa (vande volledig verdichtebetonspecie)Mengsel Bcementgehaltewater-cemer:ltfactorzetmaatvolumieke massa (vande volledig verdichtebetonspecie)340 kg/m30,4840 mm2389kg/m3340 kg/m30,4880 mm2289 kg/m3Pm kg/m Pm kg/m150011006 B 10 12vochtgehalte (%)4210001500120'01300140011006 8 10 12vochtgehalte (%)421000-13001200140025 25-- -- = 10N/mm2·0,48 0,59De sterkte van mengsel B zal ongeveer 10 N/mm2lager zijn.Vraag 6 (1 0 punten)In de formule Pz.=10Fz + O,5Z - 0,08C is het toete passen percentage zand afhankelijk van defijnheidsmodulus van het zand, de zetmaat en hetcementgehalte.Verklaar waarom de Fz, de zetmaat en het cement-gehalte in technologische zin invloed hebben ophet toe te passen percentage zand.AntwoordAlle drie aspecten hebben te maken met eenoptimale verdichtbaarheid, dus zo weinig mogelijklucht zonder teveel ontmenging.a. Invloed van de fijnheidsmodulus van het zand(Fz)·Bij de berekening van het toe te passenpercentage zand wordt in de formule uitgegaanvan een constante gradering van het grind. Debedoeling is om een zand/grind mengsel te krijgenmet een ongeveer constante fijnheidsmodulus. Opgrond hiervan moet er dus minder zand wordentoegepast als de gradering van het zand grover is.b. Invloed van de zetmaatPlastische species vertonen meer neiging totontmenging dan droge species. Deze neigingwordt tegengegaan door verhoging van hetzandpercentage, waardoor de samenhang van hetmengsel wordt vergroot. Een gevolg hiervan is datde totale hoeveelheid fijn toeneemt.c. Invloed van het cementgehalteDe bedoeling is om de totale hoeveelheid fijn in hetmengsel ongeveer constant te houden. Verhogingvan het cementgehalte wordt dus min of meer1a-b (bij vraag 7)Relatie tussen vochtgehalte en volumieke massa Proa. voor betonzandb. voor een ander fijn toeslagmateriaalgecompenseerd door verlaging van het zand-gehalte en andersom.Vraag 7 (10 punten)In figuur 1 is in de linker grafiek voor betonzandhet verband tussen het vochtgehalte en devolumieke massa Pm getekend.In de rechter grafiek is dit verband getekend vooreen ander fijn toeslagmateriaal.Geef aan welk soort toeslagmateriaal dit zoukunnen ziJn en verk,laar in het kort beidegetekende verbanden.AntwoordIn de linker grafiek is het bekende verbandgetekend tussen het vochtgehalte van het zand ende volumieke massa van het zand.Uitgaande van droog zand veroorzaakt eentoenemend vochtgehalte in eerste instantie eenwaterfilm rondom de zandkorrels. Hierdoor wordende korrels als het ware uit elkaar gedrukt,waardoor de volumieke massa afneemt.Vanaf een vochtgehalte van circa 5% wordt ook deruimte tussen de korrels met water gevuld.Hierdoor stijgt de volumieke massa weer.Het in de rechter grafiek getekende verband kanzich uitsluitend voordoen bij absorberend toeslag-materiaal. Hierbij zal in eerste instantie het vocht inhet toeslagmateriaal worden gezogen, waardoordeze korrels zwaarder worden en dus devolumieke massa toeneemt. Uit de grafiek blijkt datbij een vochtgehalte van ca. 5% de korrels volledigmet water zijn verzadigd. Verdere toename van hetvochtgehalte veroorzaakt daarna hetzelfdefenomeen als beschreven voor de linker grafiek.3Tabel 1Richtwaarden voor de waterbehoefte van mengels(volgens NEN 3880)waterbehoefte (l/m3)nominale korrel 8 16 31,5 63graderingsgebied A-B A-C A-B A-C A-B A-C A-B A-Cconsistentiegebied 1(zetmaat 40 mm 175 195 160 180 150 170 140 155verd.-maat 1,45 Urn 1,26)consistentiegebied 2192 213 180 200 165 185 155 170(zetmaat50 t/m 90 mm)consistentiegebied 3205 225 195 218 180 200 168 190(zetmaat 100 Urn 150 mm)DEEL 11 (vraag 8 t/m 12)Hiervoor was twee uur beschikbaar; gebruik vanhet cursusboek was toegestaan. Totaal aantal tebehalen punten: 50.Algemene gegevens:Ps hoogovencement 2950kg/m3Ps zand en grind 2650 kg/m3Ps vliegas 2250 kg/m3Tenzij anders vermeld bij de opgave:vochtgehalte zand 4% (m/m) t.o.v. natvochtgehalte grind 2% (m/m) t.o.v. natRichtwaarden voor de waterbehoefte van meng-sels bij verschillende nominale korrelgroottenvoor de nieuwe consistentiegebieden volgensNEN 3880: zie tabel 1Vraag 8 (5 punten)Van een betonspecie is de verhouding hoogoven-cement: toeslagmateriaal (droog) = 1:5 (m/m).De water-cementfactor is 0,55 en het luchtgehalteis2% (vlv).De betonspecie bevat 45 kg vliegas per m3 .Bereken het cementgehalte per m3 betonspecie(Ps vliegas is 2,25 kg/I).Antwoord45 kg vliegas R = 20 liter2,252% lucht =20 litertotaal 40 literDus voor cement + water + toeslagmateriaal,beschikbaar 960 liter.Stel de hoeveelheid cement x kg. Dan is:+ 5x + 0,55 x = 960 liter2,95 2,654Hieruit volgt x = 346 kg.Het cementgehalte is dus 340 kg/m3 .Vraag 9 (10 punten)Als kleine, maar sterk kwaliteitsbewuste producentvan betonmortel heeft u veel ervaring met debetonkwaliteiten B 17,5 en B 22,5 in consistentie·gebied 3. Ervaring met hogere kwaliteitenontbreekt echter. Voor een B 22,5 kunt u, bij eenwater-cementfactor van 0,55 en bij gebruik vanhoogovencement klasse A en grind nominaal31,5 mm rekenen op een gemiddelde controle-proefsterkte van 38,7 N/mm2 . De gemiddeldestandaardafwijking van uw controleproeven is2,6 N/mm2· .U krijgt nu, hartje zomer, opdracht voor de leveringvan één stort van 300 m3 specie in de kwaliteitB 37,5, consistentiegebied 2, met de mogelijkheidvan verdere leveringen. In deze periode van hetjaar is de wate-rbehoefte voor uw normaleleveringen in consistentiegebied 3 circa 190 11m3.Er is geen tijd om een geschiktheidsproefuit tevoeren.Ontwerp een samenstelling, op grond vanbovenstaande gegevens, waarmee u een kans opgoedkeuring heeft van 95%.AntwoordHet verband tussen druksterkte van het beton, denormsterkte van het cement en de water·cementfactor wordt weergegeven in de volgendeformule:25B = 0,8 N + - - 45WAls in deze formule de bekende gegevens, teweten gemiddelde druksterkte 38,7 N/mm2 en dewater-cementfactor 0,55, worden ingevoerd danblijkt dat de gemiddelde normsterkte van hettoegepaste cement 47,8 N/mm2 moet zijn geweest.= 1250 g= 4050gwaterbehoefte 10 liter hoger is dan de richtwaardeaangeeft. Op grond hiervan mag een waterbehoef-te voor hetconsistentiegebied 2 worden aangehouden van1751/m3.De na te streven druksterkte is dus:37,5 + 2,2 x 2,6 = 43,2 N/mm2.Uit 43,2 = 0,8 x 47,8 + 25 - 45 volgt dat deWwater-cementfactor 0,50 moet zijn.Het minimaal vereiste cementgehalte is dan175 = 350 kg/m3.0,50Vraag 10 (10 punten)Voor een op een plat dak aan te brengen dakaf-schot wordt gekozen voor lichtbeton. De fabrikantvan het lichte toeslagmateriaal adviseert voor eendergelijke toepassing een samenstelling in devolumeverhouding 1 cement: 3 zand : 6 lichttoeslagmateriaal.Het werk ligt op ca. 35 minuten rij-afstand van debetonmortelcentrale.Ter bepaling van de te doserengewichtshoeveel-heden materiaal wordt aan de hand van een proef-mengsel een uitleveringsberekening uitgevoerd.Er wordt daartoe gebruik gemaakt van een maat-beker van 1 liter en men voegt 1 maatbekercement, 3 maatbekers vochtig zand (met 3% vochtt.o.v. nat) en 6 maatbekers droog licht toeslag-materiaal samen. Aan dit mengsel blijkt na een halfuur in totaal 1965 cc water te zijn toegevoegd voorhet verkrijgen van de gewenste verwerkbaarheid.Met dit mengsel blijkt na verdichting een 30 cmhoge maatcilinder van 10 liter tot 22,7 cm gevuld tezijn.Stel voor de mengmeester een mengselbriefsamen met de gewichtshoeveelheden materiaalper m3, indien het vochtgehalte van het zand nu4% en het vochtgehalte van het lichte toeslag-materiaal 8% is (vochtgehaltes ten opzichte vannat).Gegevens:volumieke massaPm vochtig zand (3% vocht t.o.v. nat) 1350 kg/m3Pm cement 1250 kg/m3Pm droog licht toeslagmateriaal 600 kg/m3Voorts is gegeven dat de maximale vochtabsorptievan het lichte toeslagmateriaal van 15% na eenhalf uur wordt bereikt.AntwoordUit het proefmengsel volgt:1 liter cement3 liter vochtig zand (3%)(dit is 3932 g droog zanden 118 g water)6 liter toeslagmateriaal = 3600 gDe hoeveelheid water is 1965 + 118 = 2093 gDe uitlevering van het proefmengsel:22,7 x 10 = 7,57 liter30Voor 1 m3is dus nodig:1000--- x 1250 = 165 kg cement7,571000--- x 3932 = 520 kg zand (droog)7,571000 x 3600 = 476 kg licht toeslagmateriaal757,1000 x 2083 = 275 liter water7,575vraag 11 (10 punten)Gegeven is de zeefanalyses van zand en grind:De gegevens voorde mengmeester worden dan:cement = 165 kg/m3zand: 520 + 22 = 542 kg/m3lichttoeslagmateriaal: 476 + 41 = 517kg/m3water: 275 - (22 + 41) = 212 kg/m3Er moet betonspecie geleverd worden met debetonkwaliteit B 17,5 in betonklasse 11. De cement-keuze is hoogovencement met een normsterktevan 45 N/mm2· De consistentie moet gelegen zijnin consistentiegebied 3. Er mag vliegas toege-voegd worden. Men dient rekening te houden met2% (v/v) lucht in de betonspecie.Bereken de samenstelling voor 1 m3 beton met zoweinig mogelijk cement, die voldoet aan alle eisenvan de VB 1974/1984.zeefC 16C 11,2C 8C 42 mm1 mm0,500 mm0,250 mm0,125 mmzand4%13%25%54%93%100%grind0%32%60%96%100%100%100%100%100%Toe te voegen water: 195 -(30 + 22) = 143 l/m3.Controle hoeveelheid fijn:cement = 110 literzand 0,07 x 270 = 19 litertotaal 129 literVereist is 135 liter.Minimum hoeveelheid toe te voegen vliegas:135 - 129 = 6 x 2,25 = 13,5 kg.Er moet dus tenminste 6 liter zand vervangenworden door 6 liter vliegas.Vraag 12 (15 punten)Voor de produktie van betonstraatstenen wordt percharge de volgende samenstelling afgewogen:290 kg hoogovencement klasse A975 kg zand (vochtgehalte 4% ten opzichte vannat)825 kg grind 3/12 (vochtgehalte 3% ten opzichtevan nat)38 laanmaakwatera. Bereken van deze samenstelling:1. de uitlevering;2. het cementgehalte per m3;3. het watergehalte per m3 ;4. dezand/grindverhouding.Bij de berekening moet u er rekening mee houdendat bij volledige verdichting 5% (vlv) ingeslotenlucht aanwezig blijft.AntwoordDe maximum toelaatbare water-cementfactorvolgens de VB 1974/1984 is 0,60.De waterbehoefte voor consistentiegebied 3 kanworden geschat op 1951/m3,Het toe te passen minimum cementgehalte is dan195--- = 325kg/m3·0,60Wordt het toe te passen percentage zandberekend volgens Rengers-Antonisse, dan is dit40%. Dit mengsel blijkt bij controle binnen hetgraderingsgebied A-B te vallen.Uitleveringsberekening:cement X = 110 literwater ' = 195 liter2% lucht = 20 litertotaal 325 literAan toeslagmateriaal 1000 325 = 675 liter.zand: 675 x 0,40 x 2,65= 715 x 100 = 745 kg vochtig zand96grind: 675 x 0,60 x 2,65= 1073 x 100 = 1095 kg vochtig grind986Bij de vaststelling van de zand/grindverhoudingstreeft men in een later stadium ernaar dat dezeefrest van het mengsel op de zeef 1 mm 65%moet zijn. De zeefrest van het zand op zeef 1 mmis 40%, die.van hetgrind 100%.Als gevolg van de verbeterde samenstelling is hetluchtgehaltebij maximale verdichting nu 3%; hettotale watergehalte is echter met 511m3toegenomen.b1. Wat wordt nu de zand/grindverhouding omhieraan te voldoen?b2. Hoeveel cement, zand, grind .en aanmaakwatermoet nu worden afgewogen om hetzelfde cement-gehalte en dezelfde uitlevering te krijgen als bij heteerste mengsel?c. Wat verwacht u van de sterkte van het beton,gemaakt met dit mengsel vergeleken met heteerste mengsel?Antwoorda1. Uitlevering:290cement -- = 98,3 liter2,95zand 975 x 0,96 = 936 kggrind 825 x 0,97 = 800 kgtotaal 1736 : 2,65 = 655 liter25= circa 6 N/mm2 groter zijn.0,48water 38 + (39 + 25) = 102 litertotaal 855,3 literRekening houdend met 5% ingesloten luchtbedraagt de uitlevering:855,3 900 I·- - = Iter0,95a2. Het cementgehalte is290-- x 1000 = 322 kg/m3 .900a3. Het watergehalte is102-- x 1000 = 1131/m3 .900a4. De zand/grind verhouding is9.36 x 100% = 54% zand en dus 46% grind.1736b1. Stel het toe te passen percentage zand x%40x + (100 - x) = 65x100Hier uit volgt: x = 58% zand.b2. Af te wegen hoeveelheden.cementgehalte 322 kg/m3 = 109 literwatergehalte 113 + 5 = 118 literluchtgehalte 3% = 30 litertotaal 257 literEr resteert dus 743 liter toeslagmateriaal.zand: 0,58 x 743 = 431 x 2,65 = 1142 kgRekening houdend met 4% vocht afwegen:1142 x 100 = 1190 kg zand96grind: 0,42 x 743 = 312 x2,65= 827 kgRekening houdend met 3% vocht afwegen:827 x 100 = 853 kg grind97water: 118 - (48 + 26) = 44HterPer 900 liter:290 kg cement1071 kg zand768 kg grind40 I waterc. De sterkte wordt bepaald door de verhoudingwater + luchtcementVoor het eerste mengsel is deze verhouding 0,48en voor het tweede mengsel is dit 0,43.De sterkte van het tweede mengsel zal op grondhiervan:250,437BETONlEK verschijnt 10 xper jaar.Abonnementsprijzen per jaar, inclusief verzamelbandvoor 3 jaargangen (incl. 5% BTW):Nederland, Nederlandse Antillen, België f 18,-overige landen f 28,ISSN 0166-137x8administratie:postbus 3011,5203 DA 's-Hertogenboschtelefoon (073) 401231Abonnementen lopen per kalenderjaar. Aan het eindvan een kalenderjaar wordt het abonnement auto-matisch verlengd, tenzij het abonnement vóór1 december schriftelijk wordt opgezegd.