Een maandelijkse uitgave van deVereniging Nederlandse Cementindustriepostbus 3011, 5203 DA 's-Hertogenbosch oktober 1983KlaarvooronderwaterHet is sinds jaar en dag goed gebruik in BETON/EKaandacht te besteden aan vernieuwingen die zichvoordoen in het vakgebied van de praktische beton-technologie. Er gebeurtwat dat betreft tegenwoordigveel. Allerlei nieuwe produkten, zowel grondstoffenals halffabrikaten, maar ook eindprodukten, komenop de markt.In deze aflevering van BETONlEKgaan we het heb-ben overeen nieuw produkt waarvoor in het vakjar-gon al een naam is bedacht: colloïdaal beton ofcolloïdale betonspecie. Waar het om gaatkomt ingrote lijnen op het volgende neer: de samenhangvan colloïdale betonspecie is zodanig dat bij vrije valdoor water geen praktisch geen uitspoeling op-treedt.Hettoepassingsgebied ligt voorde hand: overalwaar thans beton onder water moet worden gestortis colloïdaal beton een goede oplossing. Daarnaastkan colloïdaal beton, doorzijn specifieke eigen-schappen, zorgen voor nieuwe toepassingsmogelijk-heden van beton in de nattewaterbouw.ColloïdenHet woord 'colloïde' stamt uit het Grieks en is afgeleidvan 'kolla',wat lijm betekent. Colloïden zijn duslijmachtige stoffen. Deze eigenschap heeft vooral temaken met de toestand waarin dergelijke stoffenzich bevinden.Colloïdaal zijn die stoffen waarvan de deeltjesgrootteligt tussen de afmetingen van moleculen en die vannog net met de microscoop zichtbare deeltjes. Der-gelijke, uiterst kleine deeltjes zullen in een suspensieniet uitzakken, maarvrijwel onbeperkt blijven zwe-ven. Bevat een vloeistof veel colloïdale deeltjes, danvertonen deze ten gevolge van aantrekkingskrach-ten aan het oppervlak een sterke samenhang.OnderwaterbetonBij het verwerken van betonspecie boven water,beschikken we over voldoende middelen om eenhoge kwaliteit te bereiken. Dankzij de moderneverdichtingsapparatuur kunnen species met eenlage water-cementfactorworden toegepast. Daar-naast zijn er meestal legio mogelijkheden voor visue-le inspectie tijdens de uitvoering waardoor eventuelefouten onmiddellijk kunnen worden gecorrigeerd.Moeten we daarentegenbeton onder water storten,dan liggen de kaarten wel even anders. Verdichtendoor hetinbrengen van energie is onderwater nietmogelijk en van visuele controle tijdens de uitvoering,het befaamde oog van de meester, kan ooknauwe-lijks sprake zijn. Daar komt dan nog bij dat er uitspoe-ling van cement en andere fijne delen kan optreden.Dit wordt veroorzaakt door snelheidsverschillen diezich voordoen aan het grensvlak tussen betonspecieen water.Ontmenging door uitspoeling heeft uiteraard directgevolgen voor de kwaliteit van het onderwaterbeton.In het uiterste geval kunnen zich in de constructielosse grindlagen vormen.De problematiek van het onderwaterbeton is reedslang onderwerp van uitgebreide studies en onder-zoek. Literatuur die hier zekerniet onvermeld magblijven is CUR-rapport56 'Onderwaterbeton'. Daarinzijn uitvoerig de relaties behandeld tussen betonsa-menstelling, stortmethode en (onderwater)beton-kwaliteit. Een paar citaten uit dit in 1972 gepubliceer-de rapport overde betonsamenstelling:'Vooronderwaterbeton moeten species worden1Er worden twee typen colloïdaal beton onderscheiden:beton met dichte en met open structuurgebruikt met een hoge zetmaat(150 mm); tevensmoeten deze species een goede samenhang bezit-ten.''Ten aanzien van het gebruik van hulpstoffen voorverhoging van de cohesie konden geen belangrijkeconclusies worden getrokken. Verwacht mag echterwel worden dat het eerder beschreven kwaliteits-beeld voor de verschillende stortmethodenniet zalworden verbeterd door hetgebruik van hulpstoffen.'Colloïdaal betonDe uitspraakten aanzienvan heteffect van hulpstof-fen was gebaseerd op resultaten van onderzoekwaarbij werd nagegaan of bepaalde toevoegingendoor 'lijmachtige' werking de specie meersamen-hang konden geven. In dit onderzoek waren devolgende hulpstoffen betrokken: natuurlijke polyme-ren, synthetische polymeren, anorganischepoedersen oppervlakactieve stoffen.Twee aspecten stonden centraal in het onderzoek-programma: betonsterkte en cementuitspoeling.Beide zaken tegelijk ondercontrole houden bleekdestijds niet mogelijk.We zijn inmiddels ruim tien jaarverder en de situatieis ingrijpend veranderd. Met name hebben ontwikke-lingen in de chemische procesindustrie er toe bijge-dragen dat in de categorie natuurlijkepolymerenprodukten beschikbaar zijngekomen die de cohesievan betonspecie sterk bevorderen. Zo sterk dat bijtransport door water geen uitspoeling van cement enandere fijne delen optreedt terwijl de overige betonei-genschappen niet nadelig worden beïnvloed.Hierop inhakend zijn in de betonmortelindustriesystemen ontwikkeld voor de vervaardiging vancolloïdale betonspecie.Naastdeze hulpstoffen is de specie verder opge-bouwd uit de vertrouwde materialen cement, zand,grind en water. Er is tot nu toe ervaring opgedaanmettwee typencolloïdaal beton: beton met dichte2structuur en beton met open structuur. Hettweedetype komt overeen metde Engelstalige aanduiding'no-fines concrete'; dit is betonspecie samengestelduit cement, wateren als toeslagmateriaal alleengrind (foto 1).Eigenschappen colloïdaal betonVerwerkbaarheidHet eerste wat bij colloïdale betonspecie opvalt is, invergelijking met gewoon beton, een totaal andereplasticiteit. De specie oogt 'plakkerig' en lijkt zeerstug. Dit komt vooral tot uiting als we de consistentiewillen bepalen met behulp van de zetmaat. Na hetoptrekken van de kegel blijft de specie gedurendeenige tijd traag nazakken. Zo zal men onmiddellijk nahet wegnemen van de kegel een inzakking metenvan ongeveer 10 tot 20 mm; na 10 seconden is dezewaarde opgelopen tot rond 100 mm en na 30 secon-den wordt de eindwaarde bereikt die dan een 'zet-maat in slow motion' geeftvan 180 tot 200 mm(foto's 2-5).Het plakkerige en stugge karaktervan de specie isdan ook geen bezwaar voor het werken onder water.Daar wordt een vloeibaarheid waargenomen diepast bij de gemeten eindwaarde voor de zetmaat. Bijaankomst op de bodem vloeit colloïdale betonspeciemoeiteloos uit en omhult daarbij hindernissen alsheipalen en eventuele wapeningsnetten volledig.CohesieColloïdaal beton spoelt niet uit. De samenhang blijftzelfs tijdens vrije val door water volledig bewaard.Om de mate van samenhang te controleren kan menbetonspecies onderwerpen aan een zogenaamdeuitspoelproef. Hierbij wordt een hoeveelheid van2000 gram specie in een stalen cilindervormige,geperforeerde korf met een diamatervan 130 mrn eneen hoogtevan 120 mm gebracht. De gevulde korflaat men drie maal achter elkaar vrij door een water-kolom van 170 cm hoogte vallen. Na iedere val door2-5Bepaling van de zetmaat. Onmiddellijk na hetwegnemen van de kegel zal men een zetmaatwaarnemen van circa 20 mmo Despecie za/enige tijdtraag nazakken. Na 30 sec wordtde eindwaarde bereiktvan circa 200 mmde waterkolom wordt het speciemonster gewogenom zo het gewichtsverlies, dus de uitspoeling, tekunnen vaststellen (foto's 6-9).Deze proefwordt met nieuwe monsters nog tweemaal herhaald. Na één vrije val moet het gemiddeldegewichtsverlies van de drie metingen minder zijn dan5% van het speciegewicht. Na drie maal een vrije valmoet het gewichtsverlies minder zijn dan 10%, wil despecie in aanmerking komen voor het predikaat'colloïdaal'.Bij gewone grindbetonspecie is de uitspoeling opdeze wijze gemeten, meestal meer dan 25%; er blijftdan een gedeelte van het toeslagmateriaal schoon-gewassen in de korf achter.Mechanische eigenschappenDe in colloïdaal beton toegepaste hulpstoffen veroor-zaken dat meer water nodig is voor het verkrijgenvan de gewensteverwerkbaarheid. Eerder is alaangegeven dat het begrip verwerkbaarheid in ditgeval anders geïnterpreteerd moet worden. Proef-mengseis zijn onontbeerlijk!De grotere waterbehoefte leidt in de meeste gevallentot hogere water-cementfactoren.Onderzoek wijst uit dat voor de mechanische eigen-schappen in het algemeen dezelfde waarden wordengevonden als voor gewoon beton met dezelfdewater-cementfactoren. Ter oriëntering: de druksterk-te van colloïdaal beton met dichte structuur ligt, bijcementgehaltes tussen 350 en 400 kg/m3, maximaalrond de 40 N/mm2·36-9Uitvoering van de uitspoelproef. Bij vrije val door eenwaterkolom van 170cm hoogte zal een monstercolloïdale betonspecie vrijwel geen uitspoettnq4vertonen. Bij gewone betonspecie is de uitspoelingmeestal meer dan 25%, zodat een gedeelte van hettoeslagmateriaal schoongewassen in de korfachterblijft.10-11Toepassing van colloïdaal beton met geslotenstructuur als penetratiemortel in een stroom-geleidingsdam van breuksteen. De onderhoudskostenvoor de dam zullen op deze wijze belangrijk wordenverlaagdVerwerkingOmdathet materiaal vrij en onbeschermd door waterkan vallen, doen zich uiteraard tal van nieuwe ver-werkingsmogelijkheden voor indien beton onderwater moetworden gestort.Uitgaande van de specifieke produkteigenschappenaan de ene kant en de omstandigheden op en rondde plaats van toepassing aan de andere kant, kan demeest gunstige uitvoeringsmethode worden geko-zen. Colloïdale betonspecie kan met alle gangbarestort- en transportmethoden worden verwerkt. Eenuitzondering hierop vormt de specie met open struc-tuur; deze kan niet worden verpompt.ToepassingenColloïdaal beton kan worden toegepast in alle con-structies van gewapend of ongewapend onderwater-beton. Verder is een belangrijk toepassingsgebiedde oever- en bodembekleding van rivieren, kanalenen constructies in de kustwaterbouw. De specie metopen structuur is vooral geschikt als penetratiemortelvoor glooiingen van stortsteen (foto's 10-11).Speciale toepassingen kunnen betrekking hebbenop diepwanden, onderwaterfilters, mortels voorreparatie van betonconstructies onder water enmisschien nog wel meer. Dat weet men bij een nieuwprodukt nooitprecies van tevoren.Literatuur1: CUR-rapport56, Onderwaterbeton; Betonvereni-ging, Zoetermeer, 19722.. CUR-VB-rapport 102, Gewapend onderwaterbe-ton; Betonvereniging, Zoetermeer, 19813. Betoniek 2/17, Onderwaterbeton,juli/augustus19734. Cement 1982 nr. 6, Constructief onderwaterbetonblz. 384-3875. ........- ··· .... .. ..BETON lEK verschijnt 10 x per jaar.Abonnementsprijzen per jaar, inclusief verzamelbandvoor 3 jaargangen (incl. 4% BTW):Nederland, Nederlandse Antillen, België foverige landen f 25,-ISSN D166-137x6administratie:postbus 3011, 5203 DA 's-Hertogenboschtelefoon (073) 401231Abonnementen lopen per kalenderjaar. Aan het eindvan een kalenderjaar wordt het abonnementauto-matisch verlengd, tenzij het abonnement vóór1 december schriftelijk wordt opgezegd.