Een maandelijkse uitgave vandeNederlandse Cementindustrieredactie-adresHerengracht 507 Amsterdamtelefoon 020-23 85 31SuperplastificeerdersHet gebeurt niet vaak dat afleveringen vanBETON/EK gewijd zijn aan het onderwerp hulp-stoffen. Een terugblik in de tot nu toe ver-schenen jaargangen maakt dit duidelijk. Zotreffen we de volgende nummers aan: 1/8Hulpstoffen, 2/9 't Zit in de lucht - hierin wordenluchtbelvormers behandeld - en 3/22, waarin detoepassing van dichtingsmiddelen wordt be-sproken.Deze op het eerste gezicht misschien watmagere oogst betekent echter zeker geenonderwaardering voor het hoofdstuk hulpstof-fen in BETON/EK. Trouwe lezers weten dat inveel andere afleveringen bij tal van onder-werpen de hulpstoffen toch wel aan bod ko-men. Zo vaak zelfs dat een opsomming hiervante ver zou voeren. Wel is het waar dat wij al-leen in speciale gevallen dieper ingaan op deeigenschappen en toepassingsmogelijkhedenvan hulpstoffen. En daartoe is nu weer aan-leiding.Hoewel niet gesproken kan worden van eengeheel nieuwe ontwikkeling, staat een bepaal-de hulpstof sinds enige tijd in het brandpuntvan de belangstelling. We bedoelen de super-plastificeerder.Gezien vanuit de situatie in een aantal anderelanden is deze ontwikkeling inderdaad nietgeheel nieuw. In Japan bij voorbeeld wordt alsinds het einde van de zestiger jaren op groteschaal met superplastificeerders gewerkt.Blijven we dichter bij huis, dan zien we reedsgeruime tijd toepassingen in Duitsland enBelgië.oktober 1977Het spreken in superlatieven over prestaties ofeigenschappen van produktenkomt vooral inde reclame veelvuldig voor. Zo vaak zelfs dathet wel eens weerstanden oproept. Dit komtnatuurlijk ook omdat de vlag lang niet altijd delading blijkt te dekken. Toch missen deze aan-prijzingen in de regel hun doel niet. Vooral alshet gaat om de koopgewoonten van de consu-ment, gaat er een grote invloed van uit.Moeten we hiervan uitgaande de aanduidingsuperplastificeerder zien als een kreet, eenverborgen verleider, of niet? Hierover kunnenwe kort zijn. Superplastificeerders zijn in hetalgemeen in de chemische procestechniek ont-wikkeld. Het zijn produkten die, toegevoegdaan betonspecie, tot spectaculaire resultatenkunnen leiden, met de nadruk op kunnen.Zeker hier geldt wat al vaak :is gezegd: hulp-stoffen zijn geen wondermiddelen. Toepassingom onvolkomenheden in de betonsamenstel-ling te compenseren leidt nimmer tot succes enhelpt ons bijna altijd van de wal in de sloot.Dat dit laatste wordt onderkend, wordt medebevestigd door de inmiddels op gang gekomenstroom van internationale literatuur over hetgebruik van superplastificeerders. In dit ver-band moet vooral genoemd worden het in 1976door de Cement and Concrete Association uit-gegeven raport 'Superplastlclzlnq admixturesin Concrete'. In dit rapport worden de super-plastificeerders uitvoerig onder de loep geno-men met als resultaat een helder en overzich-telijk beeld vanaf het begin van de ontwikkelingtot op het moment van vandaag.Wat zijn superplastificeerders?Binnen de gangbare indeling van hulpstoffennaar soort en werking kennen we al lang deplastificeerders. Deze horen thuis in de groepconsistentiegebied verdichtingsmaat v zetmaat in mmaardvochtighalf plastischplastischvloeibaar12341,50 -1 ,201,20 - 1,10 20- 8080-120120Tabel 1Indeling in consistentiegebieden volgens deva 1974waterreducerende hulpstoffen. Het effect bijtoevoeging aan betonspecie kan op twee ma-nieren worden benut.· Bij gelijkblijvend watergehalte wordt de ver-werkbaarheid verbeterd.· Uitgaande van een gelijkblijvende verwerk-baarheid kan de hoeveelheid water wordenverminderd.De mate waarin dit effect optreedt,is moeilijkprecies aan te geven. Verschillende factorenspelen hierbij een rol, zoals het fabrikaat vande plastificeerders, de toegepaste hoeveelheidende samenstelling van de betonspecie zonderhulpstof. Bij dit laatste behoort zeker aandachtvoor cementgehalte, cementsoort en water-cementtactor. Globaal kunnen we er van uit-gaan dat door toevoeging van een plastificeer-der de verwerkbaarheid éénconsistentiegebiedhoger kan komen te liggen.De werking van superplastificeerders sluithier in principe bij aan, zij het in versterktemate. Superplastificeerders verhogen de ver-werkbaarheid van betonspecie namelijk metten minste twee consistentiegebieden. Eis hier-bij is dat deze hoofdwerking tot stand moetkomen zonder het veroorzaken van ongunstigebijverschijnselen. Bij sommige superplastlfl-ceerders kunnen de binding en het luchtgehal-te van de betonspecie worden beïnvloed. Demate waarin dit gebeurt moet natuurlijk bekendzijn alvorens tot toepassing kan worden over-gegaan.Waarop berust de werking?We gaan niet in op allerlei ingewikkelde che-mische en fysische aspecten. Dat is voer voorspecialisten. Wij houden het hier bij de hoofd-zaken.Superplastificeerders zijn naar hun aard te on-derscheiden in twee typen.Ten eerste de bevochtigers. Bij deze groep be-rust de werking in hoofdzaak op de verlagingvan de oppervlaktespanning van het water.2Hierdoor ontstaat een veel inniger bevochtigingvan de vaste delen en deeltjes in de beton-specie. De wrijving tussen de korrels onderlingwordt zodoende aanzienlijk verminderd en hetgevolg is dat de verwerkbaarheid van de beton-specie toeneemt.De tweede groep betreft de dispersiemiddelen.Het effect hiervan berust op .een vrij ingewik-keld mechanisme, dat we ons als volgt kunnenvoorstellen. Door adsorptie hechten deze stof-fen zich aan het oppervlak van de cement-deeitjes, waardoor een soort glijlaag wordt ge-vormd. Tevens krijgen de cementdeeltjes hier-door aan het oppervlak een negatieveelek-trische lading. Zij stoten elkaar dus af. Hetgevolg is een zeer gelijkmatige verdeling doorde waterige massa plus een sterke verlagingvan de onderlinge wrijving. Deze combinatie uitzich dan in een opvallende toename van de ver-werkbaarheid van betonspecie.Het pompen van betonspecie waaraan eensuperplastificeerder is toegevoegdAanleg van een bedrijfsweg in vloeibeton; opde voorgrond een schudtafel waarop zojuist deschudmaat van de betonspecie is bepaaldDe werkingsduur van deze tweede groep super-plastificeerdersis beperkt. Bij voortschrijdingvan de chemische reacties tussen cement enwater vormen zich steeds meer hydratatie-produkten. De actieve hulpstofdeeltjes wordeningekapseld en kunnen zich steeds minder la-ten gelden. Afhankelijk van de snelheid waar-3mee de hydratatie in het prille beginstadiumverloopt, is de werkingsduur korter of langer.In de praktijk komt dit neer op een werkings-duur van ongeveer drie kwartier tot anderhalfuur na het toevoegen van de superplastificeer-der.Hier dient men natuurlijk wel rekening mee tehouden. Zo is het bij het tweede type nood-zakelijk de hulpstof pas kort voor het verwer-ken van de betonspecie toe te voegen. Na door-mengen wordt het aldus verkregen betonmeng-sel gelost, waarna maximaal van het effect vande superplastificeerder kan worden geprofi-teerd.Waarom superplastificeerders?Na het voorgaande ligt het antwoord op dezevraag nogal voor de hand. We kunnen tweekanten uit:Het effect van een superplastificeerder; linksis de schudproef uitgevoerd met een blanco-betonspecie en rechts met dezelfde speciewaaraan nu echter een superplastificeerderwas toegevoegd· kiezen voor een grote reductie van de water-behoefte bij een vooraf vastgestelde verwerk-baarheid;· kiezen voor een sterke verbetering van deverwerkbaarheid.Ogenschijnlijk zijn dit duidelijk verschillendemogelijkheden, maar ze horen natuurlijk welonder dezelfde noemer thuis.Vergelijken we beton inclusief superplastifi-ceerder met blanco-beton op basis van gelijkeverwerkbaarheid, dan is het eerste dat opvalthet grote verschil in waterbehoefte. Om de ordevan grootte aan te geven: 20 tot 30 %! Dit biedtnatuurlijk voordelen. We hoeven maar te den-ken aan de verlaging van de water-cementfac-tor.Het Engelse rapport geeft een voorbeeld. Eenbetonmengsel met 300 kg cement per m3eneen zetmaat van 5 cm heeft na 28 dagen eendruksterkte van 35 Nlmm2· Door toevoegingvan een superplastificeerder wordt de water-behoefte met 23 % verminderd, terwijl eendruksterkte wordt gehaald van 53 N/mm2·Naast een hogere druksterkte na 28 dagenbiedt, zoals bekend, een verlaging van de wa-ter-cementfactor nog wel wat meer. Hogereaanvangssterkte, grotere dichtheid, minderkrimp, minder kruip; anders gezegd: een kwa-litatief beter beton. De klassieke tegenstrijdig-4held tussen enerzijds de kwaliteit van verhardbeton en anderzijds de verwerkbaarheid vanbetonspecie kan zodoende voor een belangrijkdeel worden opgeheven.VloeibetonDe tweede mogelijkheid is, zoals gezegd, hetverbeteren van de verwerkbaarheid. Verbeterenis eigenlijk niet het juiste woord. Door toepas-sing van superplastificeerders kan betonspecieworden gemaakt met een dermate grote plasti-citeit dat iedere vergelijking met 'gewoonbeton' mank gaat. Er ontstaat een betonspeciedie een geheel eigen karakter heeft. Dit is danook 'de reden dat men dit beton een eigen naamgeeft. Zo spreekt men in Duitsland van Fliess-beton, in Frankrijk van béton fluide en in deengelssprekende landen van flowing concrete.In ons land raakt de term vloeibeton al aardigingeburgerd.Wat is vloeibeton nu precies?Vloeibeton ontstaat door aaneen normale be-tonspecie met een zetmaat van ca. 8 cm eensuperplastificeerder in de juiste hoeveelheidtoe te voegen. De consistentie komt dan, wan-neer we in termen van zetmaat blijven praten,in de buurt van 20 cm of meer.Het is echter niet verstandig om de zetmaat alsmaatstaf te hanteren bij de beoordeling vanvloeibeton. Een betere methode om de consis-tentie van vloeibeton te karakteriseren, is deschudmaat. Dezebeproevingsmethode, diehelaas wat in de vergetelheid is geraakt, stondbeschreven in de Gewapend Beton Voor-schriften (GBV) 1962.Vloeibeton heeft in het algemeen een schud-maat die ligt tussen 52 en 60 cm. Het is dezegrote plasticiteit waaraan het zijn voordelendankt. Zonder dat afbreuk wordt gedaan aande kwaliteit van het blanco betonmengsel, ver-krijgt men een betonspecie waarvoor de ver-eiste verdichtingsenergie uiterst gering is.Vloeibeton biedt bij de verwerking de volgendevoordelen:· stortploegen kunnen kleiner zijn;· hogere stortcapaciteitenzijn mogelijk;· minder zwaar lichamelijk werk voor de manop het stort.Hier tegenover staat in eerste instantie eenkostprijsverhoging. Vloeibeton is duurder dande blanco betonspecie. Verder moet in bepaal-de gevallen rekening worden gehouden meteen geringe toename van de bekistingsdruk.Per geval zal een afweging van kosten tegenbaten uitsluitsel moeten geven omtrent devraag of de toepassing van vloeibeton zinvol isof niet.Aanleg van een fietspad in vloeibeion; debetonspecie wordt vanuit de truckmixer recht-streeks in het werk gestortDe praktijkDat het gebruik van superplastificeerders nieu-we en uiterst interessante mogelijkheden biedtten aanzien van de toepassingen van beton isintussen voor iedereen duidelijk. Welaten hierechter direct een waarschuwing op volgen:SuperplastifJceerders zijn ook 'kritische' hulp-stoffen. Onvolkomenheden in de betonsamen-stelling komen In versterkte mate aan het licht.Daarom stelt het vervaardigen van vloeibetonhoge eisen aan de betonsamenstelling en debegeleiding van het produktieproces. Ge-schiktheidsonderzoek vooraf is absoluut nood-zakelijk! We hebben hier te maken met een bij-zondere betonspecie en die vraagt ook eenspeciale aanpak en aandacht.In de betonpraktijk van alle dag wordt ons padook regelmatig gekruist door normen en voor-schriften. Zowel de Voorschriften Beton als denorm voor Hulpstoffen en die voor de Leveringvan Betonmortel, voorzien niet in de toepassingvan vloeibeton. Met name de dosering van dehulpstof op het werk en een zetmaat groter dan16 cm zijn niet toegestaan. Hier is overigensgeen sprake van een bewuste uitsluiting vanvloeibeton. De zaak is heel eenvoudig. Tentijde van het opstellen van genoemde voor-schriften was vloeibeton nog niet aan de orde.Wat dit betreft bestaat er een opvallende over-eenkomst met de situatie in de meeste andere5Europese landen. De Duitsers hebben de zakeninmiddels met de spreekwoordelijke 'Gründ-Iichkeit' aangepakt. Daar is de leemte sinds1974 opgevuld met de 'Richtlinien für die Her-stellung und Verarbeitung von Fllessbeton'. Eenuitermate lezenswaardig stuk met duidelijkebepalingen en aanbevelingen. Ook in ons lanctis men inmiddels bezig. Een speciale studie- \groep van de Studievereniging Betontechnolo-gie (STUTECH) buigt zich over de problemen.De bedoeling is ook hier om aanvullende be-palingen op te stellen ten dienste van een ver-antwoorde toepassing van superplastlflceer-ders.En in de tussentijd kunnen de verschillendepartijen op het bouwwerk waar men vloeibetonwH toepassen, de zaken in goed onderling over-leg regelen. Geheel in de geest van deze tijd!Aanbevolen literatuur· Superplasticizing admixtures in concrete;rapport van een gezamenlijke werkgroep vande Cement Admixtures Association en de Ce-ment and Concrete Association, WexhamSprlnqs, Slough SL3 6PL, Engeland.· Rlchtllnlen für die Herstellung und Verar-beiting von Fliessbeton; mei 1974, gepubliceerdin Beton 1974, nr. 9, uitg. Beton-Verlag GmbH,Düsseldorf, West-Dutsland.