Een maandelijkse uitgave van deVereniging Nederlandse Cementindustriecorrespondentie-adrespostbus 3011, 5203 DA 's-Hertogenboschtelefoon 073-150150 (abonnementen 150231)ISSN 0166-137xseptember 1982Specie-analyse, zin of onzinBij de opleiding van betontechnologen wordtnaar verhouding veel aandacht gegeven aan hetoptimaal samenstellen van betonspecie. Terecht,want de verwerkbaarheid van de specie, desterkte-ontwikkeling van hetbeton en vooral deduurzaamheid van de uiteindelijke constructiehangen van die samenstelling af.Een mengselontwerp is echter maar een stukjevan het eindresultaat: het mengsel moetook nogworden vervaardigd en verwerkt en daarbij kanwel eens wat fout gaan. Het is daarom nietverwonderlijk dat de direct betrokkenen,opdrachtgever, uitvoerder én/of producent, inbepaalde gevallen geïnteresseerd zijn in dewerkelijke samenstelling.Nu is het altijd gemakkelijker materialen nauw-keurig te doseren en te mengen, dan achteraf uitte zoeken wat nu preeles de mengverhouding isgeweest. Maar hoewel hetgeen eenvoudigeopgave is, specie-analyse is niet onmogelijk.MogelijkhedenDe kwaliteit van betonspecie wordt voornamelijkgekenmerkt door samenstelling en verwerkbaar-heid. Verwerkbaarheid kan snel en redelijknauwkeurig gemeten worden. Verwerkbaar-heidsmeting hoort dan ook tot de routine-procedures bij de keuring van betonspecie.Vaststellen van de speciesamenstelling isdaarentegen geen routinezaak en zeker ook geeneenvoudige opgave.Natuurlijk, alles kan, en een goed uitgerustlaboratorium met ervaren analisten kan, doormiddel van chemische analyse, een vrij nauw-keurige omschrijving van een speciemonstergeven. Zeker wanneer ook monsters van degebruikte grondstoffen beschikbaar zijn. Zo'nonderzoek vraagt echter wel veel tijd en geld, endat is meestal niet de bedoeling.Wat gewenst wordt is een simpele methode, dieop het werk zelf door een betonlaborant kanworden uitgevoerd. Een methode vooral, die sneltot een betrouwbaar antwoord voert.Helaas, het is teveel gevraagd: zo'n methodebestaat niet. In deze aflevering van BETON/EKzalworden aangegeven wat wel mogelijk is, maarook wat de beperkingen zijn.MethodiekGezien het belang van de water-cementfactorvoor de betonkwaliteit, gaat het bij specie-analyse vaak om de bepaling van deze grootheid.Er zijn voor die bepaling dan ook heel watmethodieken uitgewerkt. CUR-VB-rapport 81,Kwaliteitscontrole van beton, geeft een kritischebeschouwing van een tiental methoden. Aan demeeste kleven helaas wel enkele bezwaren. Omdie te ondervangen is door CUH-commissie B14,in samenwerking met IBBC-TNO, een verbeterdemethode ontwikkeld. BETON/EK 2/19 wasgeheel aan deze methode gewijd, en gaf eenuitvoerige, met vele foto's verluchte beschrijvingvan de werkwijze. Voor lezers die niet meer overdit nummer beschikken: een korte omschrijvingis te vinden in NEN3502,Levering van beton doorbetonmortelbedrijven, die de methode voor-schrijftvoor controle op samenstelling. Eenmeergedetailleerde beschrijving iste vinden inbovengenoemd CUR-VB-rapport.1Overzicht van de benodigde apparatuur voor specie-analyse volgens de methode van eVR-commissie 814In feite doetde methode meer dan alleen dewater-cementfactorbepalen: vastgesteld wordende hoeveelheden cement, toeslagmateriaal enwater. Dat gebeurt via een viertal nauwkeurig uitte voeren wegingen. Daarnaast moeten dan nogbekend zijn of worden bepaald de volumiekemassa's van het cement en het toeslagmateriaalalsmede hun zeefrest op een 0,15 mm zeef.De methode vraagt een analysetijd van circa3 kwartier en is door een nauwkeurig werkendebetonlaborant na enige oefening goed uit tevoeren.De methode geeft het cementgehalte meteennauwkeurigheid van +/- 10% en de wcfmeteen nauwkeurigheid van +/- 0,04eenheden.De nauwkeurigheid is geringer wanneer despecie hulpstoffen bevat. De methode is nietbruikbaar wanneer het toeslagmateriaal veelwater kan absorberen.Wanneer specie-analyse?Het beste wat dus na uitvoerig onderzoek kanworden aangeboden is een methode die eencementgehalte oplevert met een nauwkeurigheidvan +/- 10%, dus zeg maar + /- 30 kg/m3 · NEN3502, die de methode voorschrijft ter controle vande speciesamenstelling, laat dan ook afwijkingenvan het nominale cementgehalte toe van 10%. Bijeen nominaal cementgehalte van 320 kg/m32wordt dus specie met een gemeten cement-gehalte van 288 kg/m3 per definitie nog goed-gekeurd. En inderdaad, door de geringeanalysenauwkeurigheid kan 288 kg/m3 wordengevonden wanneer er in werkelijkheid 320 kg/m3inzit. Er kan echter ook 288 kg/m3 wordengE:lvonden wanneer de specie slechts 260 kg/m3cement bevat. Er kunnen dus species wordengoedgekeurd, waarvan het cementgehalte tot60 kg/m3 te laag is!Aan de andere kant zal specie met een correctcementgehalte weliswaar niet gauw wordenafgekeurd, maar wanneer minder dan 300 wordtgevonden, terwijl er toch echt 320 in zit, dan iszoiets ook niet bevorderlijk voor de goedeverstandhouding. De getrokken lijn in figuur 2geeft aan hoe groot de goedkeurkans is vanspecies met diverse cementgehaltes, wanneer320 kg/m3 wordt vereist.Het zal duidelijk zijn, dat onder deze omstandig-heden specie-analyse alleen dan zin heeft,wanneer er ernstige twijfel bestaat aan hetcementgehalte of de watercementtactor, en ergeen andere mogelijkheid is om de werkelijkesamenstelling vast te stellen.NEN 3502 noemt gelukkig zo'n mogelijkheid: deregistratieapparatuur van de producent magworden ingeschakeld. Als dan wordt bedacht, datNEN 3502 voor de cementdosering eenmaximaleafwijking van 2,5 % toelaat (maximaal 1% magachterblijven in de weegbak terwijl daarnaast eenweegfout van maximaal 1,5% wordt toegelaten),dan is dat heel wat beter dan de 10% van despecie-analyse.Niet altijd zal van deze mogelijkheid gebruikkunnen worden gemaakt.$oms bestaat al danniet terecht twijfel aan de juiste werking ofinstelling van de afweegapparatuur.ln zo'n gevalgoedkeutkans, afhankelijk van hetwerkelijke cementgehalte van beton-specie, bijvan 320 kg{m3 en hantering van deNEN 3502- bij enkelvoudigeanalyse (--) en bij analyse indrievoud2Goedkeurkans van betonspecies bij een vereistcementgehalte van 320 kglm34020lIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII{I/300 350werkelijk cementgehalte specieDe methode gaf dus een gemiddeld juistbeeld,terwijl de meetnauwkeurigheid afgemeten tegende variatie van de wcf in deweg (resp. 0,08en0,03) redelijk was. Voor de volledigheid: er werdin dit geval een chemische analysemethodegebruikt.misschien zelfs onjuiste maatregelen getroffendie nog eens een extra verlies betekenen. Dezesituatie kan eenvoudig worden voorkomen, doorniet klakkeloos een paar monsters te trekken,maar eerst even na te denken.Maar ook wanneer met meer overleg wordtbemonsterd is het oppassen geblazen. Dat blijktuit het volgende voorbeeld van een praktische (enzinvolle) specie-analyse.BetonwegIn verband met de gewenste duurzaamheid wordtvoor een betonweg meestal een hoge beton-kwaliteit en daarom een lage watercementfactorMonstername vereist. Voor die duurzaamheid is natuurlijkAan onderzoek wordt vaak veel geld en energie vooral de kwaliteit van de toplaag van belang.gewijd, terwijl de meetresultaten bovendien Voor een bepaalde betonweg werd een wcf vanzwaarwegende gevolgen kunnen hebben. Het is maximaal 0,40 vereist. Analyse van een 14-taldaarom merkwaardig, dat zo vaakwordt vergeten speciemonstersgenomen uit de toplaag (dedat conclusies van een onderzoek in eerste bovenste millimeter), gaven watercement-instantie slechts betrekking hebben op de factoren te zien, variërend van0,58 tot 0,83metonderzochte monsters. Het is in het geheel niet als gemiddelde 0,70 en als standaardafwijkingvanzelfsprekend, dat die resultaten ook toe- 0,08 (Bakker/Leeuwis; Strasse und Autobahn;passelijk zijn voor de bemonsterde partij. Dat kan 1/1982). Voor een tweede, door dezelfde onder-alleen maar, wanneer de monsters op hun beurt zoekers bemonsterde weg was het resultaateen zuivere afschaduwing zijn van de duidelijk gunstiger: de wcf van 34 monstersbemonsterde partij. Met andere woorden: de varieerde van 0,40 (opnieuw de eis) tot 0,52,metmonsters moeten representatief zijn. Zo'n een gemiddelde van 0,46 en een standaard-onvervalste afschaduwing kan overigens scherp, afwijking van 0,03.Uit een onderzoek van 14maar ook wel heel vaag zijn. Dat hangt af van het monsters met bekendewcf tenslotte bleek deaantal onderzochte monsters en van de analyse- gemiddelde afwijking van de werkelijke waardenauwkeurigheid. slechts 0,002 eenheden wcf te zijn, bij eenIn vrijwel alle gevallen, waarbij zonder enige standaardafwijking van 0,018 eenheden wcf.planning wordt bemonsterd, hebben de monstersgeen duidelijke betrekking op de totale partij. Erkunnen dan ook geen conclusies over die partijworden getrokken. Dat betekentniet alleen dat dekosten van monstername en onderzoek weg-gegooid geld zijn geweest. Vaak worden opgrond van de resultaten ook nog onnodige ofis ijking van deze apparatuur natuurlijk de juistemaatregel en niet specie-analyse.Wanneer echter door andere omstandighedengeen betrouwbare doseergegevens beschikbaarzijn, en ernstige twijfel bestaat aan de samen-stelling van een hoeveelheid specie, dan blijfttoch specie-analyse als enig alternatief over. Inzo' n geval is het zaak om er dan ook het beste vante maken. Dat betekent allereerst dat zorgvuldigmoet worden overwogen hoeveel monsters inhoeveelvoud moeten worden onderzocht en ookhoe en waar die monsters moeten wordengetrokken.33-4Specie-analyse met behulp van het vat van deluchtmeterWelke conclusies mogen we nu uit dit onderzoektrekken?In ieder geval dat de toplaag van beide wegengemiddeld eenhogere wcf dan 0,40heeft, waarbijde toplaag van weg 1weer een belangrijk hogerewcf heeft dan die van weg 2.Een wat scherpere formulering van die con-clusies is, gezien deinspaningen bij monster-name en analyse van de monsters, gewenst. Datkan met behulp van de statistiek. De gemiddeldewcf van weg 1 ligt met 95% zekerheid tussen de0,655 en de 0,745 en die van weg 2 tussen de 0,45en de 0,47.Wat we zonder keihard bewijs graag zullen aan-nemen is dat de in weg 2 qebru ikte specie,ondanks de gevonden te hoge wcf, toch wel aande ontwerpeisen heeft voldaan. Door ont-menging kan gemakkelijk wat meer water in detoplaag terecht komen.Een dergelijke mate van ontmenging lijkt voorweg 1 daarentegen wel erg onwaarschijnlijk.Toch mag de conclusies dat in dit geval speciemet een te hoge wet is geleverd nietzonder meerworden getrokken. We kunnen het vermoeden,maar niet bewijzen. Voor een bewijs hebben wemonsters van de geleverde specie nodig.Hoe representatief waren nu de getrokkenmonsters? Om dat vast te kunnenstellen, moetenwe eerst kijken naar het doel van het onderzoek.4Welnu, de onderzoekers wilden weten hoedevorstbestandheid van het verharde betonsamenhing met de wcf. Aangezien de wcfin hetbetonoppervlak bepalend is voor de vorst-bestandheid, waren de door hun getrokkenmonsters doeltreffend: ze waren representatiefvoor het betonoppervlak, na storten en ver-dichten. De monsters waren daarentegen nietrepresentatief voor de geleverde specie, enconclusies over die specie (en eventueleontmenging bij het verwerken) kunnen daaromniet worden getrokken.Volled ig betrouwbare gegevens over degeleverde specie kunnen alleen wordenverkregen door die specie zelf te bemonsteren ente analyseren.TruckrnixerBemonstering van geleverde specie is een meeralledaags geval, maar kent toch ook zijnproblemen. De VB 1974en het eerder genoemdenormblad NEN3502 gaan ervan uitdatde inhoudvan een mengerofeen truckmixerop het momentvan lossen homogeen is. Het wordtdan ookvoldoende geacht wanneer een monster,getrokken uit het midden van de lading tijdenshet lossen, deze lading bij het onderzoekrepresenteert. Niet alle normen hebben zoveelvertrouwen in die homogeniteit. ASTM-normC172 (Sampling of fresh concrete) eist tenminstetwee deelmonsters, met regelmatige tussen-pozen getrokken tijdens het lossen van hetmiddelste deel van de lading,waarbij in iedergeval het allereerste en het allerlaatste deel nietmogen worden meegenomen. Denorm 2736/1.3 eist zelfs drie deelmonsters,waarbij opnieuw het allereerste en het allerlaatstedeel buiten beschouwing moet blijven.Volgensbeidenormen moeten de genomendeelmonsters vervolgens worden gemengd tot5-6Zeven en uitspoelen van het speciemonster(zeven 2 mm en 0,150mm)7Gebied waarbinnen 95% van de gemiddeldeanalyseresultaten ligtvan twee of driemonsters, die daarna niet wordengemengd, maar apart worden geanalyseerd.Natuurlijk wordtdaardoor de hoeveelheid werkook verdubbeld of verdrievoudigd, maar dat istoch geen verloren moeite. Datblijktwel wanneerwe nagaan welke invloedzo'n uitbreiding van hetonderzoek heeft op de waarde van de te trekkenconclusies.Een efficiêntere werkwijze is meestal het trekkenéén gemiddeld monster, dat dan representatief isvoor de betreffende lading.Bij deze voorschriften moet worden aan-getekend, dat het werken met deelmonsters eenscherper gemiddeld beeld van de partij geeft,maar dat de mate van inhomogeniteit (een tochook wel interessant gegeven) door het mengenonder de tafel wordt gewerkt.Figuur7 geeft een beeld van dit verloop. Het blijktduidelijk dat bij uitvoering in duplo en ook nogwel in triplo, de extra inspanning wordt beloonddoor een duidelijk toenemende nauwkeurigheid.Daarnawordt de winst echter al snel twijfelachtig.Hoever moeten we nu gaan? Dathangt af van de5288-352297-343302-338304-336306-334307-333309-331309-331310-330gemiddeld gemetencementgehalte12345678910aantal herhalingenvan de analyseAantal monstersEen bekende vuistregel uit de statistiek zegt, datwanneer een meting n-maal wordt herhaald, denauwkeurigheid van het berekende gemiddeldeyin-maai zo groot wordt.Dat betekent dus dat de nauwkeurigheid van debepaling van het cementgehalte bij herhaling vande analyse aan een ander deel van hetzelfdemonster als volgt toeneemt (aannemende dat hetwerkelijke cementgehalte 320 kg/m3 bedraagt):6aantalgebied waarbinnen 95 vananalyseresultaten ligtbijeen vanvan 320360..ccce>c-e328Moderne, elektronische registratieapparatuur in eenbetonmqrtelcentrale. Volgens 3502 mag dezeapparatuur worden ingeschakeld om de werkelijkesamenstelling van betonspecie vast te stellen(foto: Molenschot.Breda)homogeniteit van de partij die we onderzoeken.Opnieuw als vuistregel kan er van worden uit"gegaan, dat de meetnauwkeurigheid niet veelbeter hoeft te zijn dan de helft van de spreidingvan de onderzochte eigenschap over de partij. Bijhet onderzoek van de twee betonwegen bedroegde meetnauwkeurigheid 0,02 bij een gemetenspreiding in wcf van 0,08 bij weg 1en 0,03 bij weg2. Bij hantering van bovengenoemd criteriumkunnen we dus zeggen dat de meetnauwkeurig-heid van 0,02 eenheden voor weg 1 ruimvoldoende en voorweg 2 daarentegen wat aan dekrappe kant was.Wat is nu voor de analyse van een truckmixer-inhoud een bruikbare analysenauwkeurigheid?Daarvoormoet eerst een nog aanvaardbarevariatie in cementgehalte worden vastgesteld. Erbestaat hiervoor geen vaste eis. Laten we hetmaar houden op de 2,5%, die in NEN 3502 wordtgehanteerd. De meetnauwkeurigheid bij enkel-voudige meting was +/- 10%; we moeten duscirca acht maal zo nauwkeuriqqaan werken. Dat6betekent, dat nietminderdan 82 = 64herhalingennodig zouden zijn, iets wat uiteraard buiten alleproporties valt. Opnieuw blijkt dus dat deze wijzevan specie-analyse het probleem niet aankan.NEN 3502 erkent overigens het nut van herhaaldeanalyse: wanneer het cementgehalte wordtgeschat uit het gemiddelde van 3 of meer her-halingen, mag worden gerekend met hetgevonden gehalte +/- 7% in plaats van de+/- 10% bij enkelvoudige analyse.De stippellijn in figuur 2 geeft een beeld van dekeuringskarakteristiek voor het gemiddelde vandrie analyses aan hetzelfde monster. De kans opgoedkeuring van species met veel te lagecementgehaltes is kleiner, maar geweldig is hetnog steeds niet.SamenvattingNEN 3502 geeft twee methoden om de samen-stelling van een partij geleverde specie vast testellen:- afgaan op geregistreerde doseergegevens, watleidt tot een maximale afwijking van 2,5%, ofwel (voor 320 kg cement/me) 8 kg/m3 van denominale waarde;- specie-analyse overeenkomstig CUR-VB-rapport 81. Bij enkelvoudige analyse wordt eenafwijking van 10% of wel 32 kg/m3 toegelaten,bij analyse in drievoud 7% of wel 22 kg/m3·cementgehalte water-cementfactor toeslag-% (rn/rn) mate-rialenzonder met zonder methulpstof hulpstof hulpstof hulpstof % (m/m)enkele proef ± 10 ± 11 ± 0,04 ± 0,07 ±5gemiddélde van±7 ±9 ±0,03 ± 0,06 ±53 of meer proevenTabel 1Toelaatbare afwijkingen van het cementgehalte, dewater-cementfactor en het gehalte aan toe5lag-materialen(overgenomen uit NEN 3502)Zelfs bij analyse in drievoud is de nauwkeu righeidvan de aangegeven analysemethode veel tegering om een betrouwbare uitspraak te kunnendoen over het werkelijke cementgehalte van deonderzochte specie. De methode is daaromalleen maar geschikt voor vaststelling van zeergrove afwijkingen van het nominale cement-gehalte; om de gedachten te bepalen: van40 kg/m3 of meer. Afgezien van het feit datuitbreiding van het aantal herhalingen niet doorNEN 3502 wordt gehonoreerd, blijkt dat dit ookstatistisch gezien niet lonend is.Met betrekking tot vaststelling van de wcf geldenovereenkomstige conclusies; specie-analyse indrievoud geeft de wcf met een marge van+/ 0,03% eenheden wct. Afgaande op dedoseergegevens wordt de maximaal teverwachten afwijking 2,5%, of wel 0,015% een-heden wcf.Voor de volledigheid moet nog worden vermeld,dat NEN 3502 tevens toelaatbare afwijkingengeeft voor de enkelvoudige proef en voor hetgemiddelde van 3 of meer metingen wanneerhulpstoffen zijn gebruikt. Tabel 1 geeft daarvaneen overzicht.Wanneer, ondanks de geringe betrouwbaarheid,besloten wordt om de in NEN 3502 voor-geschreven analysemethode toe te passen,dan ishet wel zaak om te zorgen dat het monsterrepresentatief is. Dat betekent bijvoorbeeld datbij bemonstering van een truckmixer voldoendelang wordt gemengd en dat het monster ookinderdaad volgens voorschrift uit het midden vande lading wordtgetrokken, en nietzoals gemaks-halve helaas nog te vaak wordt gedaan uit deeerste hoeveelheid specie die de mixer verlaat.Deze wijze van monsterneming is niet alleen instrijd met de eisenvan de VB 1974,maar levertook resultaten, die niets met de te onderzoekenpartij te maken hebben. Gemakzucht bij demonstername betekent dat allespanningen vergeefs zijn geweest.7