_---_- - __VERENIGING NEDERLANDSE CEMENTINDUSTRIEPOSTBUS 30115203 DA '5 HERTOGENBOSCHMetselspecie, vanambacht naartechnologieverschenen. De vraag isdan ookterecht of bij toepassing vandeze oude recepten ook deverwachte kwaliteit wordtverkregen.Gewassen zandMetselen is een eeuwenoude techniek. De samen-stelling van metselspecie was tot voor kort een kwestievan ervaring en persoonlijke voorkeur. Het toe-nemende gebruik van geprefabriceerde metselspeciemaakt het mogelijk van metselspecie een technologiete maken. Het ontbreekt thans echter nog aan eenbetrouwbaar voorspellingsmodel voor de eigen-schappen van metselwerk op basis van de speciesamen-stelling.Tot nog maar een tiental jarengeleden was het algemeengebruikelijk om metselspecie opde bouwplaats te vervaardigen.Ineen hoekje van de bouwplaatsstelde de opperman speciessamen uit cement en zand(cementspecie), eventueelaangevuld met kalk (bastaard-specie).Indiverse bouwkundige studie-boeken vinden we tientallenrecepten voor metselspecies. Indeze recepten worden verschil-lende volumeverhoudingen vancement, tras, hydraulische kalk,putkalk. schelpkalk, poederkalken zand aangegeven. Diverse vandeze produkten zijn inmiddelsvan de markt verdwenen, terwijlgemodificeerde produktenonder de oude benaming zijnToevoeging van kalk aan metsel-specie kan belangrijk zijn voorhet watervasthoudend vermogenen de verwerkbaarheid van dede specie. Vooral in Nederlandiseen dergelijke toevoeging vaaknoodzakelijk.Inons land wordt namelijkalsmetselzand overwegendgewassen rivierzand toegepast.Indit zand bevinden zich nauwe-lijksnog fijne deeltjes. Deze zijnechter van groot belang voor dewaterbehoefte en het watervast-houdend vermogen van demetselspecie. Eigenschappen, dievoor zowel de verwerking alsvoor de uiteindelijke kwaliteitvan het metselwerk essentieelzijn.Een pure zand-cementspecie ismet dit soort grof zand vaakmoeilijk verwerkbaar. Vooraljuli/augustus 1990zuigende stenen laten zich nietgoed in de specie 'vlijen', Boven-dien zal de specie snel ont-mengen (bleeding), waardoor demetselaar de kuip regelmatigmoet opsteken.Met het toevoegen van kalk envan het de laatste jaren veeltoegepaste kalksteenmeel.wordt het gemis van fijne delenin het zand gecompenseerd.Hierdoor kan meer water doorde specie worden opgenomenen vastgehouden, waardoor eengoed verwerkbare specie en eenhogere kwaliteit metselwerkwordt verkregen. De bindmid-delfunctie van kalk is in ditsysteem van ondergeschiktbelang.InBelgië, maar ook in sommigedelen van ons land, waar noggegraven niet gewassen zandwordt gebruikt en waarin dus defijne zanddeeltjes nog welaanwezig zijn, worden meestalcementspecies zonder kalktoegepast.MengolieNu weer terug naar onzeopperman/metselaar. Hij steldemet bovengenoemde grond-stoffen species samen afhankelijkvan de constructie, steensoorten klimatologische omstandighe-den. Dit gebeurde aan de handvanzijn ervaring en persoonlijkevoorkeur. De belangrijkstekwaliteitsparameter was meestalde verwerkbaarheid.Mede hiervoor werd naast detraditionele grondstoffen eennieuwe hulpstof op de bouw-plaats geïntroduceerd: deluchtbelvormer (mengolie).Doordat lucht infijnverdeeldevorm in de specie wordtgebracht ontstaat een smeuïgespecie met een grote stabiliteit,die zich goed laat verwerken.wisselende kwaliteit vanmetselwerkBoven beschreven situatie leidtuiteraard tot grote verschillen insamenstelling van metselspecies.Daarnaast is nog een aantalfactoren te noemen, welkeinvloed hebben op de variatie insamenstelling en dus op eenwisselende kwaliteit van hetmetselwerk:de verwarring ten aanzien vande kwaliteiten en volumege-wichten van kalkdeeg enpoederkalk van diverseherkomst (al dan niet methulpstof);de beperkte mogelijkhedenvoor een nauwkeurige dose-ring van grondstoffen op debouwplaats.Vooral overdosering van lucht-belvormers kan leiden tot eenonaanvaardbaar hoogluchtge-halte in de specie met negatievegevolgen voor de kwaliteit vanhet metselwerk. We komen daarnog uitvoerig op terug.OntwikkelingenInde tachtiger jaren heeft er eengrote verandering plaatsgevonden in de vervaardiging vanmetselspecie. Intoenemendemate is men in de Nederlandsebouwpraktijk gebruik gaanmaken van fabrieksmatig samen-gestelde metselspecies.Hierin past ook de tendens omop een technisch verantwoordewijze te komen tot een saneringvan het (te) grote aantal toege-paste recepturen.Naast deze verschuiving in derichting van kant-en-klarespecies, zijn er speciale cement-soorten ontwikkeld, die zijnafgestemd op de specifiekeproblematiek van metselspecies.Door deze ontwikkelingenkwam er een steeds groterebehoefte aan normen en eisenom de kwaliteit van metsel-mortel en metselwerk te kunnenvastleggen, meten en vergelijken.Laboratoriumonderzoek leiddetot meer inzicht, maar brachtook, zoals zo vaak, nieuwevragen met zich mee.Enkele aspecten daarvan zullenwe hier aan de orde stellen,GeprefabriceerdemetselspeciesDe toenemende rationalisatievan het bouwproces, hetverhoogde bouwtempo en debehoefte aan uniformering vanmortelsamenstellingen enschappen hebben geleid tot deovergang vanhet ambachtelijkvervaardigen van de metselspecieop de bouwplaats naar een meerfabrieksmatige aanpak,Prefab metselspecies bieden invergelijking met de op hetbouwwerk samengesteldemortels, de volgende voordelen:gecontroleerde grondstoffenen constante samenstelling;tijdwinst (de metselaar kanonmiddellijk bij aanvang vanzijnwerktijd met het metselenbeginnen);minder ruimtebeslag op debouwplaats en minder verliesvan materialen. Het bouwter-rein blijftschoon en wordtniet belast met stof enverspreide materialen.Op dit moment heeft men op deNederlandse markt de keuze uiteen drietal systemen.Natte prefab metselspecieHierbij wordt vanuit een mortel-centrale met een truckmixereen kant-en-klaar aangemaaktemetselspecie op het bouwwerkaangeleverd. De verwerkingstijdvan deze specie wordt metbehulp van een bindtijdvertrageringesteld. Meestal wordt deaangeleverde hoeveelheid enverwerkingstijd aan de hand vande dagproduktie bepaald. Desge-wenst kan de verwerkingstijdtot maximaal 30 uur wordeningesteld.Het droge prefab systeemBij deze methode worden in eenfabriek gedroogde grondstoffenin de gewenste verhoudinggedoseerd, gemengd en vervol-gens in silo's naar de bouwplaatsvervoerd. Deze silo's zijnvoor-Vullen vaneen silomet droge prefab metselspecie, opeen woningbquwproject inAmsterdamBijafnamewordt eenafgewogen hoeveelheid watergedoseerden gemengdzien van een mengunit met eenschakelkast, waarmee degewenste hoeveelheid specie ende hoeveelheid water naarbehoefte kan worden ingesteld.Het twee-compartimentensysteemHierbij wordt gebruik gemaaktvan een silo met twee comparti-menten. In het ene compartimentzit het bindmiddel, in het anderevochtig zand. Afhankelijkvan hetgekozen systeem worden debeide componenten of doormiddel van volumedosering ofdoor afweging gedoseerd in eenonder de silo geplaatste menger.Met alle drie systemen, veelalonder certificaat geleverd,kunnen goede mortels wordenverkregen. De keuze hangt vaakaf van de aard van het bouwwerk,leveringsvoorwaarden, produkt-specificaties en de voorkeur vande aannemer.Kwaliteit van metselwerkBelangrijke eigenschappen vanmetselwerk zijn onder meer debuigtreksterkte, de mate waarinvervormingen kunnen wordenopgenomen, de waterdichtheiden de duurzaamheid. Dezeeigenschappen zijn vaak niet ineenduidige beproevingsme-thoden vast te leggen. Voorsommige eigenschappen bestaannog geen goede beproevingsme-thoden of de methoden zijncomplex en kostbaar.Inde huidige regelgeving inNederland gaat men voor een teverwachten kwaliteit van hetmetselwerk uit van eisen aanstenen (vastgelegd inde normenNEN 3836 en NEN 3853) en vaneisen aan metselmortels, vastge-legd in de norm NEN 3835.De titel van deze, voor onzebespreking belangrijke norm is:'Metselmortels voor metselwerkvan stenen of blokken vanbaksteen, kalkzandsteen, betonen gasbeton.'Indeze norm worden eisengesteld aan de grondstoffen zoalshet cement, kalk, zand en hulp-stoffen. Vervolgens worden,afhankelijkvan het toepassingsge-bied, aan de metselmortel zelfeisen gesteld, zoals aan:- druksterkte en bulgtrek-sterkte;luchtgehalte en volumiekemassa;hechtsterkte.Oruksterkte vanmetselmortelsVoor de bepaling van de druk-sterkte van de metselmortelworden mortelbalkjes van40x40x 160 mm vervaardigd, dievolgens de norm 7 dagenbewaard moeten worden bij20°C en 95% RVen daarna21 dagen bij 20°C en 65% RV.Ook bij beton worden proef-stukken gemaakt, zij het inandere afmetingen en met anderbewaarcondities. Maar eenwezenlijk verschil tussen beton-proefkubussen en mortelprisma'szit in de interpretatie van meet-waarden aan de proefstukken.De druksterkte in het metsel-werk wordt sterk wordt beïn-vloed door het onttrekken vanwater door de steen direct nahet metselen; een fenomeenwaar bij beton geen sprake vanis. De mate waarin deze water-onttrekking plaatsvindt en deinvloed daarvan op de kwaliteitvan het metselwerk, was totvoor kort nietgoed bekend.Experimenteel onderzoekBij het Centraal Laboratoriumvan ENCI zijn daarom metingenverricht om hier meer inzicht tekrijgen. Hierbij zijn species,samengesteld met ENCI-metsel-cement, vergeleken met speciesop basis van een mengsel vanportlandcement en luchtkalk.Bovendien zijn zowel baksteenals kalkzandsteen in het onder-zoek betrokken.De wateronttrekking isgemetenaan proefstukken bestaande uittwee op elkaar gemetseldestenen (laagdikte mortel 10mm).Tussen de stenen en de metsel-specie werd een waterdoorlaat-baar dun papier aangebracht,enerzijds om het vochttransportvan de specie naar de steen niette verhinderen en anderzijds omhechting te vermijden. Zo washet mogelijk naderhand metingenaan de verharde mortelschijvenuit te voeren. De opslagconditieswaren comform NEN 3835.MeetresultatenDe resultaten waren verrassenden zijn samengevat in tabel I.Bij een verblijf van slechts tweeminuten van de specie tussen destenen was al circa 50 % van hetinde specie aanwezige waterdoor de steen opgezogen.Dit verklaart waarom bij hetmetselen een steen na enkeleogenblikken al zo stevig op zijnplaats zit en, bijeen goedecombinatie van specie en steen,een behoorlijke kracht nodig isom ze weer los te trekken.Bovendien wordt nu duidelijkwaarom er nauwelijk meerhechting optreedt als de metse-laar de stenen niet goed indespecie kan vlijen,maar deze metbehulp van de troffel erin moettikken of als hij de steen nogeven verplaatst. Het belang vaneen goed watervasthoudend-vermogen van de specie wordthiermee onderstreept.Ook het vochtgehalte van desteen zelf blijkt bepalend; hetvermetselen van te droge stenenzal een slecht resultaat opleve-ren.Wat zijn de consequenties voor dedruksterkte?Na 7 en 28 dagen werd dedruksterkte bepaald van mortel-schijven, welke bij een constantverblijf tussen de stenen warenverhard. Ook werd de druk-sterkte bepaald van mortel-prisma's, volgens NEN 3835.De resultaten zijn in figuur 3weergegeven.De druksterkte van de tussen destenen verharde mortels iszowel na 7 als na 28 dagen verhar-ding circa 2 x zo groot als dedruksterkte bepaald aan mortel-baikjes die zijn verhard ondergeconditioneerde omstandig-heden volgens de metselmortel-norm.Tabel IWateronttrekking doorbakstenen uit metselspecie, gedurendede eerste 10minutenna het metselenhoeveelheid water geabsorbeerd uit metselspecie,geplaatst tussen 2 bakstenen (laagdikte 10 mm)in % (mlm)tijdsduur na ENCI-mc/zand ENCI-mc/zand cement/kalk/zandmetselen I: 3 I: 3,5 I: I : 6I minuut 36,0 36,5 49,52 minuten 43,0 53,0 53,55 minuten 50,5 54,0 56,510 minuten 51,5 57,0 57,0[!] /nvloed vande verhardingsomstandigheden opde druksterkte vanmortelschijven.Gemeten is aanmorte/prisma's, vervaardigd en bewaard volgens NEN3835 en aanmorte/schijven verhard inhet metselwerkConclusieUit deze resultaten komt dusduidelijk naar voren dat dedruksterkte gemeten aan mortel-proefstukken vervaardigd enbewaard conform NEN 3835geen goed criterium is voor dedruksterkte en de daarvanafgeleide buigtreksterkte in hetmetselwerk zelf. Oorzaakhiervan is dat de interactietussen mortel en steen en heteffect daarvan op de vochthuis-houding in de mortel buitenbeschouwing wordt gelaten.Deze resultaten zijn een bevesti-ging van eerder onderzoek,waarin ook geen correlatie werdgevonden tussen druksterktevan mortelproefstukken en debuigtreksterkte in metselwerk(zie literatuur I).Invloed luchtgehalte in despecieAI in de jaren vijftig hadden demetselaars ontdekt, dat met eenflesje afwasmiddel geleend uithet aanrechtkastje er wonder-lijke dingen met de specie gebeu-ren. Slechts enkele kneepjes inde fles waren voldoende om eenprachtig verwerkbare specie tekrijgen. De specie bleef mooistabiel, zakte niet uit en menbehoefde de kuip niet steedsopnieuw weer op te steken.Bovendien konden de stenengoed in de specie worden gevlijd.JJJJJJJJJJJJJJNafJJJJJJJJJJRelatie tussen luchtgehalte van metselspecie en hechtsterkte van kruisvormiggemetselde proefstukkenTabel 2Resultaten van een TNO-onderzoek (/987) naar de invloed van het cementgehalte op dehechtsterkte tussen mortel en steen(bron: lit. /)hechtsterkte na 28 dagenin N/mm2ENCI-mc/zand ENCI-me/zand ENCI-me/zandI: 2,5 I: 3 I: 3,6strengperssteen 0,50 0,52 0,49kalkzandsteenklinkers 0,36 0,33 0,35het luchtgehalte reduceren wehet hechtoppervlak.Deze zaken zijn van grote invloedop de hechting tussen mortel ensteen.Studiecommissie B 38 'Stapel-technieken' van SBRheeft onder-zoek gedaan naar de relatietussen luchtgehalte en hecht-sterkte, waarbij bovenvermeldeconclusies worden bevestigd. Demeetresultaten zijn weergegeveninfiguur 4.Indeze figuur zien we een sterkeDe steen moet zich door dewateropname als het warekunnen vastzuigen in de specie.Vooral bijeen sterk zuigendesteen zal men snel in een kriti-sche situatie belanden. De steenonttrekt dan een groot gedeeltevan de relatief geringe hoeveel-heid water uit de specie. Inhetgrensvlak kan dan onvoldoendewater overblijven voor optimaleverharding van het cement.Bovendien: waar lucht zit, zitgeen materiaal. Met anderewoorden: door verhoging vanGevolgen van een te hoogluchtgehalteHet eerder vermelde onderzoekvan ENCI heeft aangetoondwelke grote hoeveelheid waterdoor een steen wordt opgeno-men. Het zal duidelijk zijndateen hoog luchtgehalte en duseen laag watergehalte van despecie van invloed zal zijn op desamenwerking steen/specie.Kortom een ideale situatie.Later werd dit afwasmiddelvervangen door professionelehulpstoffen zoals mengolie enmortelstabilisatoren.Door toevoeging van dergelijkestoffen worden in de specietijdens het mengen kleine lucht-belletjes gevormd. De plasticiteitvan de specie wordt bepaalddoor de totale hoeveelheidwater en lucht inde specie. Dusbij toevoeging van extra luchtkan het watergehalte voordezelfde verwerkbaarheidworden verlaagd en blijft despecie in de kuip beter stabiel.Globaal kunnen we stellen, datde som van lucht en water vooreenzelfde plasticiteit gelijk blijft.Wanneer we het luchtgehalteechter sterk verhogen, dooroverdosering van luchtbelver-mers, zal de plasticiteit vooraldoor de hoeveelheid luchtworden bepaald. Bij een luchtge-halte van 14 % bevat één m3specie 140 liter lucht en iser;afhankelijk van het gebruiktezand en de gewenste verwerk-baarheid circa 230 liter water inde specie aanwezig. Bij eenluchtgehalte van 25 % hebbenwe nog maar ongeveer I30 literwater voor dezelfde verwerk-baarheid nodig.dalingvan hechting bijeen lucht-gehalte tussen 16en 18%.Bij een andere combinatie steen/specie kan dit traject zowel naarrechts als linksverschuiven,afhankelijkvan de zuigingvan desteen, de watervasthoudendheidvan de specie en de hoeveelheidwater in de specie. De tendenswordt evenwel met deze grafiekgoed geïllustreerd.Inde metselmortelnorm NEN3835 worden eisen gesteld aanhet maximale luchtgehaltein despecie. Beperking van het lucht-gehalte voorkomt dat te weinigwater in de specie aanwezig is.Het toepassingsgebied van hetmetselwerk isdaarbij bepalendvoor de toelaatbareluchtgehalte.Waarschijnlijk ishet beter ookhet wateropzuigend vermogenvan de te vermetselen steen bijde begrenzing van het luchtge-halte te betrekken.Inde norm worden ook eisengesteld aan de volumieke massavan de specie. Deze eisen zijnechter een afgeleide van hetluchtgehalte van de specie. Wemoeten ons daarbij wel reali-seren dat de aangegeven getallenbetrekking hebben op speciessamengesteld met zand alstoeslagmateriaal. Bij anderetoeslagmaterialen zullen dezecijfers aangepast moeten worden.htsterkteEen goede hechting tussen steenen mortel isvoor metselwerkuiteraard essentieel. We hebbenhierboven de nadelige invloedvan een te hoog luchtgehalte inde specie op deze hechtingtoegelicht.Het zou mooi zijnals we op basisvan speciesamenstelling, specie-eigenschappen en soort steenvoorspellingen zouden kunnendoen ten aanzien van de hechtingtussen steen en mortel. Bijvoor-beeld aan de hand van de druk-sterkte of het cementgehalte.Bij een TNO-onderzoek bleekdat verhoging van het cementge-halte (uiteraard) wel een verho-ging van de druksterkte geeft,maar niet van invloed isop dehechtsterkte (tabel 2). Dus hetcementgehalte isgeen basisvooreen voorspelling. Naast eengoede samenstelling van despecie zijnook andere factorenvan belang voor de hechting,zoals de ruwheid, het poriënsys-teem en het vochtgehalte van desteen.De hechtsterkte wordt volgensde NEN 3835 bepaald aan dehand van proefstukken, waarbijtwee stenen kruislingsop elkaarworden gemetseld. Het voordeelhierbij is dat de specie en steengezamenlijk worden beproefd.We moeten echter constaterendat bijdeze methodiek een zeergrote spreiding optreedt. Denorm schrijft daarom ook voordat het gemiddelde van 10proefstukken genomen moetworden.Desalniettemin treden er bijbepaling van de hechtsterktemet ogenschijnlijkdezelfdespecie, stenen en verhardings-condities grote verschillen in degemeten resultaten op. Het laatzich nu aanzien dat inde toekom-stige Europese norm voormetselmortels deze bepalingniet wordt opgenomen. Eengoed alternatief isop dit momentechter niet aanwezig.Geprefabriceerde metselspeciebetekent dat goede verwerkboarheid opverantwoorde wijze wordtbereikt, zonderde risico's vaneen te hoogluchtgehaltefoto's: Teo Krijgsman, AmsterdamluitInde betontechnologie zijnweer aan gewend aan de hand vancementgehalte, cementsoort,water-cementfactor e.d. voor-spellingen te doen over deuiteindelijke kwaliteit van hetbeton. Ook op het gebied van deuitvoering isvoor het bereikenvan de verlangde kwaliteit veelkennis aanwezig.Bij het samenstellen en ver-werken van metselmortels istotvoor kort alleen op ervaringgewerkt. Onderzoek heeft nogniet geleid tot een betrouwbarevoorspellingsmethode voor hetgedrag van de metselspecie inmetselwerk.De kennis is de laatste jarendankzij onderzoek duidelijktoegenomen. Er zal echter nogveel onderzoek moeten wordenverricht om meer inzicht teverkrijgen en zodoende hetmetselen tot een echte techno-logie te maken, vergelijkbaarmet die van beton.Voor de noodzakelijke verbete-ring van de huidige regelgeving isdit vangroot belang.ofonBETONlEK iseen praktijkgerichtvoorlichtingsblad op het gebiedvan de betontechnologie enverschijnt 10keer per jaar.Redactie:tel. 073 - 40 1225Abonnementen:tel. 073 - 401 231ISSN 0166-1 37xWat we inmiddels wel kunnenvaststellen isdat luchtbelvormersniet onbeperkt kunnen wordentoegepast ter verbetering van deverwerkbaarheid. Hoge luchtge-halten betekenen een risico dater na wateronttrekking door destenen te weinig water overblijftvoor voldoende hydradatie vanhet cement.Metselcement heeft in datopzicht een belangrijkvoordeel:er isgeen speciale hulpstof meernodig om de verlangde verwerk-baarheidte verkrijgen.ratuurI. S.Brouns,Vergelijkend onder-zoek van bindmiddelen inmetselwerk;Cement 1983 nr. 22. S.Brouns en S.Roorda, Kwali-teitin metselwerk, verbondtussen steen en mortel;Cement 1990 nr. 3Abonnementsprijzen per jaar,inclusiefverzamelband voor 3jaargangen:Nederland, Nederlandse Antillenen Belgiëf 20,50andere landen fUitgave:Vereniging NederlandseCementindustrie (VNC),Postbus 301I,5203 DA 's-HertogenboschIn onze volgendeuitgave:Eigenschappenvan beton (111)Hygrische eigenschappen.Kwalitatiefen kwantitatiefbeschrevenAbonnementen lopen perkalenderjaar. Aan het eind vaneen kalenderjaar wordt hetabonnement automatischverlengd, tenzij voor I decemberschriftelijkwordt opgezegd.Overname van artikelen enillustraties istoegestaan, ondervoorwaarde van bronvermelding.