Wie beton zegt, denkt aan een harde grijze massa. Stevig materiaal dat aanzienlijke krachten kan opnemen en lang meegaat. Voordat de sterkte en levensduur van beton worden bereikt, moeten we betonspecie eerst kunnen transporteren, verpompen, verwerken en afwerken. In deze Betoniek nemen we je mee in de wereld van de verse betonspecie. Na een rondrit langs het krachtenspel tussen cementkorrels, water, zand en grindbiggels, gaan we dieper in op fenomenen zoals verpompen, verdichten, ontmengen en het opstijven van de betonspecie.
september2023
1517
BAND
UITGAV E
Het krachtenspel in betonspecie Over reologie,
ontmenging en
opstijven van beton
BAND
UITGAV E
2 SEPTEMBER 2023 STANDA ARD 17 15
Het krachtenspel
in betonspecie
Wie beton zegt, denkt aan een harde grijze massa.
Stevig materiaal dat aanzienlijke krachten kan
opnemen en lang meegaat. Voordat de sterkte en
levensduur van beton worden bereikt, moeten we
betonspecie eerst kunnen transporteren, verpompen,
verwerken en afwerken. In deze Betoniek nemen we je
mee in de wereld van de verse betonspecie. Na een
rondrit langs het krachtenspel tussen cementkorrels,
water, zand en grindbiggels, gaan we dieper in op
fenomenen zoals verpompen, verdichten, ontmengen
en het opstijven van de betonspecie.
Een goede verwerkbaarheid van verse
betonspecie is belangrijk om de nodige
mechanische eigenschappen en levensduur
van een bouwwerk te kunnen waarmaken
(fig. 1). Een te stugge betonspecie, waarbij
niet alle lucht heeft kunnen ontsnappen, zal door zijn open structuur niet de gewenste
sterkte en levensduur bereiken. En bij een
zeer vloeibare specie kan zich net onder de
wapeningsstaven een waterig paplaagje
vormen, wat de mechanische eigenschap-
pen verslechtert. Anders gezegd: zonder
goede verse eigenschappen wordt geen
kwalitatief betonproduct gemaakt.
Om te begrijpen wat er allemaal gebeurt in
verse betonspecie, is het nodig inzicht te
hebben in de verschillende wisselwerkingen
tussen alle deeltjes. In deze Betoniek wordt
duidelijk waarom betonspecie een zekere
samenhang heeft en grindkorrels bijvoor -
beeld niet naar de bodem zinken. Met behulp
van een reologisch model ontdekken we dat
er diverse parameters zijn die de verwerk -
baarheid beïnvloeden, en dat twee
betonspecies met eenzelfde zetmaat toch
een ander vloeigedrag kunnen hebben.
K w alit ati ef b eton
V erw erkb aar heid
Con sis ten tieklas se
On tme nge n
Ve rwerkin gstijd
Le ve n sd uur
Carb onat atie
Vorst- dooiw eersta nd
Chlo riden
M ech an isch e
p re sta ti es
Dru kste rkte
E las ticitei tsmodulus
Doo rbuigi ng
Kru ip
Een goed betonrecept moet voldoen
aan de volgende drie eigenschappen:
1 In verse toestand moet de beton
specie goed verwerkbaar zijn.
2 In verharde toestand worden de
mechanische eigenschappen bereikt
waarmee de constructeur rekent.
3 Gedurende de levensduur moet
het beton de aantasting vanuit zijn
milieuklassen kunnen weerstaan.
Uiteraard kan deze basis verder worden
uitgebreid met andere kenmerken,
zoals de milieuimpact of esthetische
eisen.
1 De drie-eenheid van een goed betonrecept
3 SEPTEMBER 2023 STANDA ARD 17 15
enkele centimeters groot. Dat is dezelfde
verhouding als een vlo ten opzichte van de
Burj Khalifa, de hoogste toren ter wereld.
Net zoals de wind een andere impact heeft
op de vlo dan op de wolkenkrabber, zo zullen
ook in betonspecie de krachten een totaal
andere invloed hebben op de verschillende
korrelgroottes.
Vanderwaalskrachten en sterische hindering
We beginnen met de allerkleinste deeltjes
(water, cement en vulstoffen). Deze deeltjes
zijn voornamelijk onderhevig aan vander
-
waalskrachten en sterische hindering.
Vanderwaalskrachten zijn kleine elektromag -
Met deze kennis is beter te begrijpen wat er
gebeurt tijdens het verpompen, verdichten
en ontmengen. Tot slot bekijken we wat er in
de betonspecie gebeurt wanneer ze tot rust
komt in de bekisting en begint met opstijven.
Daarbij blijkt dat kleine veranderingen op
microscopische schaal grote effecten heb-
ben op de vloeibare specie.
HET KR ACHTENEVENWICHT
Om het gedrag van verse betonspecie beter
te begrijpen, is het nodig inzicht te hebben in
het krachtenevenwicht. Betonspecie
bestaat uit een breed scala aan deeltjes met
elk hun eigen eigenschappen die verschil-
lende krachten op elkaar uitoefenen.
Van cementkorrel tot grindbiggel
Om te beginnen verschillen de ingrediënten
van beton enorm in volumieke massa. Water
weegt slechts 1000 kg/m³, grind en zand
zo'n 2650 kg/m³. Cementkorrels zijn de
zwaargewichten met 2950 tot 3150 kg/m³.
Het verschil in volumieke massa tussen ijs
en water is beperkt, deze zijn respectievelijk
900 en 1000 kg/m³. Toch blijven de ijsblokjes
drijven in een glas frisdrank, terwijl de
cementkorrels niet naar de bodem zinken
van een vloeibare betonspecie (foto. 2).
Dit komt omdat naast de zwaartekracht nog
tal van andere krachten op deze deeltjes
inwerken.
De korrelgrootteverdeling van alle verschil-
lende deeltjes heeft een ruim bereik. Uit de
allereerste hydratatiereacties tijdens het
mengen komen kristallen met een door -
snede van slechts 20 nm in de betonspecie.
Een grindkorrel in diezelfde specie is al snel
2 IJsklontjes blijven drijven
terwijl zware
cementkorrels
niet naar de
bodem zinken.
4 SEPTEMBER 2023 STANDA ARD 17 15
netische krachten tussen deeltjes op korte
afstand, die zowel aantrekking als afstoting
tot gevolg kunnen hebben. Een bekend voor
-
beeld van vanderwaalskrachten is de aan -
trekkingskracht tussen de haren op de poot -
jes van een vlieg en het opper vlak eronder,
waardoor de vlieg op een verticale wand kan
lopen zonder te vallen (foto 3). Door sterische
hindering stoten deeltjes elkaar af.
In betonspecie wordt dit veroorzaakt door
moleculen van superplastificeerders op het
opper vlak van een cementkorrel. Die verhin
-
deren dat cementkorrels kunnen samenklon -
teren . De krachten zijn klein, maar omdat de
deeltjes ook erg klein zijn, hebben ze toch een
enorme impact op het gedrag in water.
Het zijn de vanderwaalskrachten die er voor
zorgen dat je van een mengsel van cement en
water een samenhangende bal kunt kneden.
In een meer vloeibaardere cementpasta zul-
len de vanderwaalskrachten het geheel een
zekere viscositeit (stroperigheid) geven.
Mechanische krachten
Als toeslagmateriaal wordt toegevoegd aan
de pasta van cement en water, zal deze tij-
dens de stroming als een soort van maal-
kogels allerlei mechanische krachten veroor -zaken zoals wrijving, afschuiving en directe
contactkrachten (botsingen tussen de
korrels). De korrelgrootteverdeling van
het toeslagmateriaal bepaalt, samen met de
viscositeit van de cementpasta, de grootte
van deze krachten. Ook de vorm van de zand-
en grindkorrels heeft de nodige invloed.
Op de allerfijnste delen hebben de mechani-
sche krachten weinig effect en domineren
de vanderwaalskrachten. Maar naarmate de
korreldiameter toeneemt, wordt de invloed
van de mechanische krachten groter. Bij de
grotere korrels zijn de mechanische krach-
ten veel belangrijker dan de vanderwaals -
krachten. De stromingssterkte en de
deeltjes eigenschappen bepalen vanaf welke
korreldiameter de mechanische krachten
groter worden dan de vanderwaalskrachten.
Zwaartekracht
Voor de allergrootste deeltjes gaat ook de
zwaartekracht een rol spelen. Lichte delen
zoals stukjes hout kunnen opdrijven in de
betonspecie en grindbiggels proberen naar
de bodem te zinken. In een goed beton-
recept kunnen de mechanische krachten de
zwaartekracht voldoende tegenwerken.
Voor cementkorrels ? met een grote volu-
3 De vander -
waalskrachten
tussen glas en
de haartjes op
de poten van een
vlieg zijn sterker
dan de
zwaartekracht
5 SEPTEMBER 2023 STANDA ARD 17 15
mieke massa, maar minimaal volume ? heeft
de zwaartekracht veel minder invloed dan
de vanderwaalskrachten die erop inwerken.
Dankzij de vanderwaalskrachten zullen
cementkorrels dus niet snel naar de bodem
van de betonspecie zinken.
REOLOGISCHE MODELLEN
We hebben nu inzicht in wat er met een indivi-
duele korrel gebeurt, maar weten nog niet
hoe de betonspecie zich als geheel gedraagt.
Het aantal korrels in de betonspecie is gigan-
tisch groot en op elke korrel werken meer -
dere krachten. Het wordt erg ingewikkeld om
deze krachten voor elke individuele korrel te
bepalen en de totale som van de effecten te
berekenen. Gelukkig bestaan er vereen-
voudigde modellen die de betonspecie als
uniforme vloeistof beschouwen.
De stromingseigenschappen van vloeistof -
fen worden beschreven met reologische
modellen. Reologie is de studie van stro-
ming van materie en kan worden gebruikt
als basis voor numerieke simulaties van de
stroming van beton. Het meest gebruikte
reologische model voor betonspecie is het
Bingham-model, weergegeven in figuur 4.
Het Bingham-model beschrijft de relatie
tussen de benodigde schuifspanning
? om
een beton in een bepaalde afschuifsnelheid
? ? te brengen. Om de betonspecie in bewe
-
ging te brengen, moet eerst een yield stress
?0 worden overwonnen. Daarna neemt de
schuifspanning lineair toe met de afschuif -
snelheid van de betonstroming. De mate
waarin de schuifspanning stijgt met de
afschuifsnelheid, wordt bepaald door de
viscositeit
µ (stroperigheid) van de
betonspecie (zie kader 'Begrippen').
Bij spanningen lager dan de yield stress
gedraagt verse betonspecie zich als een vaste
stof. De yield stress van betonspecie kan in
relatie worden gebracht met de zetmaat. Bij de zetmaat meet je immers wanneer de
betonspecie stopt met vloeien wanneer de
kegel wordt opgetild. Hoe kleiner de zetmaat,
hoe hoger de yield stress. Een aardvochtig
WA AROM WORDT BETONSPECIE NIET DIRECT HARD?
De chemische reactie tussen cement en water leidt tot sterkte
ontwikkeling in beton. Het eerste contact tussen cement en
water gebeurt al tijdens het mengen, wat dan ook het tijdstip is
waarop de eerste chemische reacties plaatsvinden. Gelukkig
heeft de cementproducent een bindtijdregelaar als anhydriet
toegevoegd aan zijn cement, waardoor de betonspecie een open
tijd van enkele uren heeft. Hierdoor kan de betonspecie worden
getransporteerd en verwerkt. Gedurende deze verwerkingstijd
zijn de chemische interacties tussen cement en water niet volle
dig stilgelegd, maar sterk vertraagd. De hydratatiereactie is in
een 'dormante fase' terechtgekomen.
Lees meer over hydratatiemodellen in Betoniek 17/14.
BEGRIPPEN
? De schuifspanning ? is een spanning die het materiaal
vervormt zonder dat het volume van het materiaal verandert.
? De yield stress
?0 of zwichtspanning is de schuifspanning
die moet worden overwonnen om de betonspecie in beweging
te brengen.
? De afschuifsnelheid
?? is het verschil in snelheid waarmee ver
schillende lagen betonspecie ten opzichte van elkaar vloeien.
? De viscositeit
µ is de weerstand tegen nog meer vervorming,
zodra de betonspecie al in beweging is.
Schuifspanning ?(weerstand)
Afschuifsnelheid ? (stromingssnelheid)
=0+? ?
0
1
4 Het Bingham-model
6 SEPTEMBER 2023 STANDA ARD 17 15
beton dat na verdichten op zichzelf blijft staan,
heeft een erg hoge yield stress. Zelfverdich
-
tend beton, waarbij de vloeimaat (uitsprei -
ding) in plaats van de zetmaat wordt gemeten,
heeft een zeer lage yield stress (fig. 5).
De viscositeit µ (stroperigheid) bepaalt de
snelheid waarmee beton uit een kubel zal stro
-
men. De viscositeit wordt voor een beton dat
moet worden verdicht bijna nooit gemeten.
Dat is wel het geval bij zelfverdichtend beton,
waarbij deze eigenschap is gekoppeld aan de
trechtertijd. Hoe lager de trechtertijd, hoe snel
-
ler de specie zal stromen en dus hoe lager de
viscositeit. Bij gebruik van een vaste meng-
installatie en productie van steeds hetzelfde
volume beton, is het vermogen van de installa
-
tie te relateren aan de viscositeit van de beton-
specie aan het einde van het mengproces.
Zowel de yield stress als de viscositeit van
betonspecie worden bepaald door alle
mogelijke interacties binnen in de specie.
Elk ingrediënt heeft zijn eigen impact op
beide parameters. Door deze twee begrip-
pen los van elkaar te beschouwen, is beter te
begrijpen waarom een erg stroperig beton
soms toch nog een vrij grote zetmaat kan
hebben. Of waarom het ene betonrecept
makkelijker handmatig is te verwerken dan
het andere, hoewel beide dezelfde consis -
tentieklasse hebben. INVLOED OP VERWERKBA ARHEID
Nu duidelijk is hoe vloeibare betonspecie
zich gedraagt, gaan we dieper in op proces -
sen die de verwerkbaarheid veranderen,
zoals het verpompen, verdichten, ontmen-
gen en opstijven van de betonspecie.
Verpompen van beton
Wereldwijd worden dagelijks miljoenen
kubieke meters aan beton verpompt. Tijdens
het verpompen is de betonspecie onderhe -
vig aan grote drukken (85 tot 200 bar). De
reologische eigenschappen van de specie
die uit de leidingen stroomt, zijn vaak net
wat anders dan die van het beton dat de
pomp is ingegaan, hoewel de specie toch uit
dezelfde bestandsdelen bestaat. De hoge
drukken en sterke stroming wijzigen de
samenklontering van fijne delen en verde -
ling van de luchtbellen in de specie. Bij erg
lange leidingen of beperkte diameters is
soms zelfs een terugval van een consisten-
tieklasse waar te nemen.
De stroming van betonspecie door leidingen
verloopt volgens het snelheidsprofiel in
figuur 6. Langs de wanden van de leiding is
de snelheid trager dan in het centrum. Dit
verschil in stroomsnelheid zorgt voor een
lichte ontmenging in de leidingen. Hierdoor
verlaten grindbiggels de zone langs de wan-
den en wordt er langs de wand lokaal een
Y ield stress 0
Viscositeit µ
Zelfverdichtend beton
Getrild beton
5 De Bingham-
parameters van
verschillende
typen beton
7 SEPTEMBER 2023 STANDA ARD 17 15
soort van smeerlaagje gevormd van fijne
delen en water. Dit fenomeen faciliteert de
stroming. In de bochten verandert de specie
van stroomrichting en ontstaan er ook
sterke verschillen in stroomsnelheid.
Het grind wordt er onderworpen aan centri-
fugaalkrachten en kan ontmengen. Hierbij is
sprake van 'dynamische ontmenging' (zie
ook onder kopje 'Ontmenging en bleeding').
Te veel ontmenging is onwenselijk omdat
een prop grindkorrels kan ontstaan die de
smeerlaag doorbreekt en verstopping kan
veroorzaken. Voldoende viscositeit en een
goede korrelpakking van het toeslagmateri-
aal zorgt voor de nodige mechanische wrij-
vingskrachten tussen de zand- en grindkor -rels om deze dynamische ontmenging tegen
te gaan. Alleen zo is het mogelijk een goede
vloeibaarheid te combineren met de nodige
weerstand tegen ontmenging.
Met een gewone giekpomp (foto 7) en zonder
leidingen zijn de meeste betonrecepten vanaf
consistentieklasse S3 te verpompen. Maar bij
kleinere pompen en langere leidingen, of bij
bijzondere mengsels zoals staalvezelbeton,
is het noodzakelijk de verpompbaarheid van
het betonrecept te verhogen door voldoende
water en fijne delen in het betonrecept op te
nemen. Ook een beperking van de maximum-
korrelgrootte van het grof toeslagmateriaal
kan dynamische ontmenging en dus verstop-
pingen in de leidingen voorkomen.
6 Stromingsprofiel in leidingen
7 Verpompen van beton
8 SEPTEMBER 2023 STANDA ARD 17 15
Het opstarten van de betonpomp is kritisch.
De vorming van de smeerlaag uit het eerste
deel betonspecie dat door de droge leidin
-
gen stroomt, zal heel wat pasta wegnemen
uit dit deel. Er is daardoor een verhoogd
risico op de vorming van een prop van
grindkorrels. Om de vorming van deze
smeerlaag te bevorderen, zal de beton
-
pompmachinist vaak de pomp en leidingen
eerst eens doorpompen met een papje van
cement en water, een smeerbed genaamd.
Opstijving van de betonspecie in rust is een
erg ver velend fenomeen tijdens het ver
-
pompen van beton. Als tijdens een storing of
het verplaatsen van de pompwagen de
betonspecie enige tijd stilstaat in de leidin
-
gen, moet namelijk een veel grotere kracht
worden overwonnen om het geheel weer in
beweging te krijgen. Stilstand in de leidin
-
gen kan worden voorkomen door regel-
matig met enkele slagen van de pomp de
specie in beweging te houden. Bij een ver
-
stopping in de leidingen is het belangrijk
deze zo snel mogelijk te verwijderen.
Verdichten van betonspecie
Tijdens het mengen en verwerken bevat
betonspecie 20% lucht. Omdat holten met
luchtbellen in het uitgeharde beton de
mechanische prestaties en levensduur ver -
lagen, moet betonspecie worden verdicht
om de ingesloten lucht uit het netwerk van
vanderwaalskrachten te krijgen. Onvol-
doende verdichten geeft een risico op
ingesloten lucht en grindnesten (foto 8).
In zelfverdichtend beton zijn de vander -
waalskrachten beperkt en is de zwaarte -
kracht voldoende om de meeste luchtbellen
uit de betonspecie te verwijderen. Bij andere
betonsoorten moeten de vanderwaals -
krachten mechanisch worden overwonnen
door de betonspecie na het storten te ver -
dichten. Dit kan door trillen of walsen.
Tijdens het verdichten moet er echter nog wel voldoende samenhang behouden blij-
ven om te grote ontmenging te voorkomen.
Hoe vloeibaarder het beton, hoe minder
externe verdichtingsenergie toegevoegd
hoeft te worden. Een zelfverdichtend beton
kan beter niet extern worden verdicht.
Als betonspecie naar de bouwplaats wordt
gebracht, bepaalt de verwerkbaarheid van
de betonspecie de benodigde verdichtings -
energie. In de prefab-betonindustrie
bepaalt de verdichtingsmachine welke eisen
worden gesteld aan de verwerkbaarheid.
Bij aanpassing van het recept moet dan ook
steeds een test op grote schaal worden uit -
gevoerd. In het bijzonder wijzigingen in de
hulpstoffen kunnen een grote impact heb-
ben op de benodigde verdichtingsenergie.
Aandachtspunt bij het gebruik van een tril-
naald is dat deze nooit tegen het wapenings -
net mag worden gehouden, om te voorkomen
dat rondom het wapeningsnet een waterach-
tig laagje zonder zand of grind wordt
gevormd. De trillende wapening zal de
betonspecie lokaal wegdrukken, waarbij het
niet zeker is of deze ook goed terugstroomt.
Hierdoor kan de hechting tussen het wape -
ningsnet en beton worden verlaagd.
Ontmenging en bleeding
Ontmenging en bleeding zijn twee verschil-
lende fenomenen die vaak door elkaar wor -
den gehaald, omdat ze soms tegelijkertijd
voorkomen. Bij ontmenging van betonspecie
zinken de grove delen naar de bodem, waar -
door het beton niet langer homogeen is.
Bleeding gaat over de samenhang van de
cementpasta en leidt tot de vorming van een
dun waterlaagje boven op de betonspecie.
Ontmenging ontstaat door het verschil in
volumegewicht tussen het grof toeslag-
materiaal en de cementpasta. De grootte
van de zwaartekracht wordt bepaald door
9 SEPTEMBER 2023 STANDA ARD 17 15
8 Een grindnest in het museum Beelden aan Zee te Scheveningen
0
1
2
3
4
5
0 510 15 2025 3035
Zwaartekracht (N)
Korreldiameter (mm)
Zwaartekracht op het toeslagmateriaal
8 naar 16 mm: 8 x groter
16 naar 22 mm: 2,6 x groter
22
naar 32 mm: 3,1 x groter
9 Een verhoging van de korreldiameter van 22 mm naar 32 mm leidt tot een driemaal hogere
zwaartekracht op de grindbiggels
10 SEPTEMBER 2023 STANDA ARD 17 15
het product van de volumieke massa en het
volume van de korrels en neemt dus toe met
de korreldiameter (fig. 9). De weerstand-
biedende krachten zijn de vanderwaals -
krachten die samenhang geven aan de spe -
cie, en de mechanische wrijvingskrachten
die steun geven aan de grindbiggel. Als in
beton met hogere vloeibaarheid de combi-
natie van vanderwaalskrachten en mechani-
sche krachten onvoldoende is om ontmen-
ging te voorkomen, kan de zwaartekracht
ook worden beperkt door een kleinere maxi-
mumkorreldiameter te hanteren.
Dynamische ontmenging is een vorm van ont -
menging waarbij door een te sterkte stroming
deeltjes met verschillende eigenschappen van
elkaar worden gescheiden. Net zoals rode
bloedcellen door centrifugale krachten van
het bloedplasma kunnen worden gescheiden,
kan het grof toeslagmateriaal uit de pasta
worden getrokken door sterke lokale verschil
-
len in de stroomsnelheid. De grindbiggels
willen migreren van de zones met hoge
afschuifsnelheid naar zones waar het er rusti
-
ger aan toegaat. Daartoe worden ze deels
tegengehouden door de mechanische krach
-
ten uit het zand (goede korrelpakking) en de
vanderwaalskrachten in de cementpasta
(voldoende poeder). Dynamische ontmenging
kan er voor zorgen dat de leidingen verstopt
raken tijdens het verpompen. Ook bij erg
dichte wapeningskor ven, waarbij de stroming
rondom de wapening plots sterk vertraagt,
kan dynamische ontmenging de homogeniteit
van de betonspecie in gevaar brengen.
Bleeding ontstaat als de vanderwaals -
krachten in de cementpasta onvoldoende
zijn om het geheel bij elkaar te houden. Een
te hoog gehalte superplastificeerder kan
daar bijvoorbeeld voor zorgen. In zelf -
verdichtend beton is het evenwicht tussen
voldoende vloeibaarheid en voldoende
stabiliteit soms heel fragiel. Voldoende fijne
delen in het recept verhogen de stabiliteit, maar helaas ook de waterbehoefte. In som-
mige toepassingen kan het daarom handig
zijn een stabilisator toe te passen. Een stabi-
lisator is een hulpstof die de viscositeit van
beton wijzigt om een verhoogde stabiliteit
tegen ontmenging of bleeding te verkrijgen.
Bij getrild beton is te veel bleeding erg
nadelig als het stortopper vlak nadien nog
moet worden gebezemd of gevlinderd.
Een lichte vorm van bleeding biedt daar -
entegen een geringe bescherming tegen
uitdroging en wordt daarom soms als een
voordeel voor de nabehandeling gezien.
Opstijven van de betonspecie in rust
Betonspecie hoeft maar enkele minuten stil
te staan en het begint al op te stijven. In het
reologische model wordt dit beschreven als
een verhoging van de yield stress, de kracht
die moet worden overwonnen om de
betonspecie weer in beweging te brengen.
De structuuropbouw die verantwoordelijk is
voor het opstijven van vloeibare betonspecie
is een gevolg van de onderlinge interacties
tussen de deeltjes kleiner dan 1 µm, onge -
veer 5% van het cementgewicht. Hoewel tij-
dens de dormante fase de hydratatiereactie
zeer traag verloopt, heeft de vorming van
een klein aantal hydratatieproducten op de
contactpunten in dit netwerk toch een
belangrijk effect op de verwerkbaarheid.
Als het opstijven tenietgedaan kan worden
door de betonspecie weer in beweging te
brengen, spreken we van een reversibele
structuuropbouw of thixotropisch gedrag
(foto 10). Als de betonspecie niet zijn volle
-
dige vloeibaarheid kan terugkrijgen, hebben
we te maken met een niet-reversibele struc
-
tuuropbouw. Afhankelijk van de intensiteit
van de beweging is het ook mogelijk dat
slechts een gedeelte van de structuurop
-
bouw kan worden doorbroken na een
periode van stilstand.
11 SEPTEMBER 2023 STANDA ARD 17 15
Omdat het netwerk van vanderwaalskrach-
ten zich al in enkele seconden kan herop-
bouwen, worden zowel de thixotrope
(tijdspanne van enkele minuten) als de niet-
reversibele structuuropbouw (langer dan
een kwartier stilstand) hoogstwaarschijnlijk
gedomineerd door de vorming van kleine
bruggetjes van hydratatieproducten tussen
de korreltjes in rust. De hydratatiereactie op
microniveau is niet-reversibel, maar door -
dat de bruggetjes zwak genoeg zijn om te
breken en opnieuw te worden gevormd, kan
het resultaat op macroniveau toch reversi-
bel zijn. Als de stilstand van het beton langer
duurt, worden de bruggetjes van hydratatie -
producten echter dusdanig sterk dat de
groep van korreltjes nu blijvend aan elkaar
verbonden is. De structuuropbouw in rust is erg belangrijk
als we het stortopper vlak willen vlinderen.
Een vlindermachine brengt na enkele uren
stilstand het bovenopper vlak van de
betonspecie weer in beweging door te wrij-
ven en te trillen (mechanische krachten).
Het doel is de toplaag verder te verdichten
op een moment dat het beton eronder al vol-
doende sterkte heeft om de vlindermachine
te dragen. Als te vroeg of te laat wordt
gevlinderd, komt de vlakheid van de vloer
en de hechting van de toplaag in gevaar.
De chemische reactie van het cement
bepaalt de snelheid van structuuropbouw in
een betonspecie. Een hogere temperatuur of
hoger gehalte aan portlandklinker kunnen
er voor zorgen dat het vlinderen eerder van
start kan gaan.
10 Ook ketchup is een thixotrope vloeistof. Als je de glazen fles omdraait, blijft de ketchup gewoon zitten. Pas
nadat je door schudden de interne structuur hebt doorbroken, vloeit de ketchup eruit
12 SEPTEMBER 2023 STANDA ARD 17 15
BETONIEK = STANDAARD + VAKBLAD
Onderdeel van het Betoniek abonnement is naast Betoniek Standaard ook Betoniek
Vakblad. Dit is een magazine op groot formaat met artikelen over onder meer projecten, ontwikkelingen, onderzoek, regelgeving en onderwijs. Deze artikelen worden geschreven door de lezers van Betoniek zelf. Daarin wijkt Betoniek Vakblad dus af van Betoniek Standaard, dat volledig door een deskundige redactie wordt geschreven. Betoniek Vakblad verschijnt vier keer per jaar. Alle artikelen zijn te raadplegen op www.betoniek.nl.
Voor leden van Betoniek is dat gratis! VOOR TECHNOLOGIE EN UIT VOERING VAN BETON
VAKBL AD 2 2023
METAMORFOSE STATION EDE-WAGENINGEN ? BETON REINVENTED ?
NIEUWE PCR VOOR CEMENT ? BOUW MA ASDELTATUNNELBeton in beweging
BV 2-2023 Co ver.indd 1BV 2-2023 Co ver.indd 1 05-06-2 3 15: 2905-06-2 3 15: 29
TOT SLOT
Wat is de magie van beton? Een bouwwerk
van beton was ooit een vloeibare specie die
nog in alle mogelijke vormen gegoten kon
worden. Verse betonspecie blijkt echter
complexer dan we op het eerste gezicht zou-
den vermoeden. Door onderzoek zijn veel
eigenschappen van betonspecie nader te
verklaren. Een analyse van de krachten die
op de verschillende deeltjes in de specie
werken, legt de oorzaak bloot van wat we
waarnemen. Een goed begrip helpt feno- menen zoals het verpompen, verdichten,
ontmenging en opstijven beter te begrijpen
en naar onze hand te zetten.
LITER ATUUR? Betoniek 16/10 Het ABC van een PCE, november 2014
? Betoniek 17/14 Hydratatiemodellen, mei 2023
? Feys, D., Schutter, G. De, Fataei, S. Martys, N.S.,
Mechtcherine V., Pumping of concrete:
Understanding a common placement method with
lots of challenges, Cement and Concrete Research
154, 106720.
? Roussel, N., et al., The origins of thixotropy of fresh
cement pastes, Cement and Concrete Research,
2012. 42(1): p. 148-157.
KENNISDELING VIA BETONIEK, DANKZIJ ONZE PARTNERS
Lidmaatschap 2023
Kijk voor meer informatie over
onze lidmaatschappen op
www.betoniek.nl/lidworden
of neem contact op via
klantenser vice@aeneas.nl of
073 205 10 10.
Voorwaarden
Je vindt onze algemene
voorwaarden op
www.betoniek.nl/algemene-
publicatievoorwaarden-betoniek.
Betoniek Standaard is onderdeel van Betoniek Platform, hét kennisplatform over
technologie en uitvoering van beton. Betoniek Standaard verschijnt 4x per jaar en is
een uitgave van Aeneas Media bv, in opdracht van het Cement&BetonCentrum. In de
redactie zijn vertegenwoordigd: BAM Infraconsult, Cement&BetonCentrum, ENCI, IJB
Groep, Faber Betonpompen B.V., Heijmans, SKG-IKOB, TNO, Van Wijnen en Aeneas.
Uitgave
Aeneas Media bv
Ruimte 4121
Veemarktkade 8
5222 AE 's-Hertogenbosch Website
www.betoniek.nl
Klantenservice
073 205 10 10
klantenser vice@aeneas.nl Vormgeving
Inpladi bv, Cuijk
Redactie
073 205 10 27
betoniek@aeneas.nl Hoewel de grootst mogelijke zorg
wordt besteed aan de inhoud van
het blad, zijn redactie en uitgever
van Betoniek niet aansprakelijk
voor de gevolgen, van welke aard
ook, van handelingen en/of beslis -
singen gebaseerd op de informatie
in deze uitgave.
Niet altijd kunnen rechthebbenden
van gebruikt beeldmateriaal
worden achterhaald. Belang-
hebbenden kunnen contact
opnemen met de uitgever.
© Aeneas Media bv 2023
ISSN: 2352-1090
Een goede verwerkbaarheid van verse betonspecie is belangrijk om de nodige mechanische eigenschappen en levensduur van een bouwwerk te kunnen waarmaken (fig. 1). Een te stugge betonspecie, waarbij niet alle lucht heeft kunnen ontsnappen, zal door zijn open structuur niet de gewenste sterkte en levensduur bereiken. En bij een zeer vloeibare specie kan zich net onder de wapeningsstaven een waterig paplaagje vormen, wat de mechanische eigenschappen verslechtert. Anders gezegd: zonder goede verse eigenschappen wordt geen kwalitatief betonproduct gemaakt. Om te begrijpen wat er allemaal gebeurt in verse betonspecie, is het nodig inzicht te hebben in de verschillende wisselwerkingen tussen alle deeltjes. In deze Betoniek wordt duidelijk waarom betonspecie een zekere samenhang heeft en grindkorrels bijvoorbeeld niet naar de bodem zinken. Met behulp van een reologisch model ontdekken we dat er diverse parameters zijn die de verwerkbaarheid beïnvloeden, en dat twee betonspecies met eenzelfde zetmaat toch een ander vloeigedrag kunnen hebben. Met deze kennis is beter te begrijpen wat er gebeurt tijdens het verpompen, verdichten en ontmengen. Tot slot bekijken we wat er in de betonspecie gebeurt wanneer ze tot rust komt in de bekisting en begint met opstijven. Daarbij blijkt dat kleine veranderingen op microscopische schaal grote effecten hebben op de vloeibare specie.
Reacties
Martin Verweij - Cementbouw Bindmiddelen bv 26 september 2023 19:29
Het is een lastig en complex onderwerp, maar ik mis wel de elektrostatische afstoting en de werking van gewone plastificeerders (sulfonaten). Verder denk ik dat bleeding een vorm van ontmenging is (het water ontmengt), net als segregatie of sedimentatie (toeslagmateriaal-pasta ontmenging). Wat plaatjes zouden helpen om interacties tussen deeltjes visueel duidelijk te maken. en wat praktische handvatten of tips.