Verdichten metde trilnaaldEconomie, de wens tot verbetering van arbeids-omstandigheden en toenemende kwaliteitseisenhebben geleid tot de ontwikkeling van apparatuurwaarmee op efficiënte wijze betonspecie kan wordengetransporteerd en verwerkt. Een belangrijkonderdeel van de verwerking is het verdichten vanbetonspecie na het storten.Verdichten "raagt vakmanschap en isvan essentieelbelang voor het realiseren van een goed beton.Het verdichten van betonspecieop de bouwplaats geschiedtveelal met behulp van tri/naalden.Om een goed resultaat te berei-ken, moet de trilnaald metkennis van zaken worden gehan-teerd. Daarom worden indezeaflevering van BETON/EK debelangrijke zaken omtrent trillenen verdichten nog eens op eenrijtje gezet.rom verdichten?Goed betonwerk kenmerkt zichdoor voldoende sterkte enduurzaamheid. Beide eigen-schappen worden bereikt doorde juiste betontechnologischemaatregelen en een goedeverwerkingstechniek bij hetstorten. Bij de mengsel-samen-stelling moet worden gezorgdvoor een goede korrelopbouwvan het toeslagmateriaal en eenzodanige hoeveelheid cement enwater dat de ruimten tussen dekorrels van het toeslagmateriaaljuist volledig met cementsteenworden gevuld. Voor de duur-zaamheid is het vanbelang dat inde cementsteen zo weinig moge-lijkporiën voorkomèn. Vanuiteen theoretische benadering zoumen niet meer water aan debetonspecie willen toevoegendan nodig isom de chemischereactie tussen cement en watervolledig te kunnen laten verlo-pen. Een overmaat watertoevoegen heeft immers totgevolg dat na verloop van tijd ditwater verdampt, met onge-wenste poriën als resultaat. Bijeen water-cementfactor van0,40 zou aan dit uitgangspuntworden voldaan.Inde praktijk kan daarmeeechter niet worden volstaan. Eenbetonspecie met een water-cementfactor van 0,40 isnauwe-lijks te verwerken. Ten behoeveapril 1990van de verwerkbaarheid zal eenextra hoeveelheid water moetenworden toegevoegd. Er is dussprake van een spanningsveldtussen duurzaamheid en verwerk-baarheid. Met de inzet vanverdichtingsapparatuurkanworden bereikt dat betonspeciemet een minimale hoeveelheidaanmaakwater kan wordenverwerkt tot een sterk en dichtbeton.Het is de taak van de betontech-noloog verschillende, somstegenstrijdige eisen te combi-neren en te vertalen in eenmengselsamenstelling. Hijzalterdege rekening moeten houdenmet de toe te passen verdich-tingsmethode, opdat tijdens hetverdichten het mengselvoldoende samenhang blijfthouden. Het gebruik van plastifi-eerende hulpstoffen kan uitkomstbieden bij de noodzakelijkebeperking van het watergehalte.Bij de vervaardiging en verwer-kingvan betonspecie wordtonvermijdelijk een zekerehoeveelheid lucht ingesloten.Deze lucht zal door mechanischeverdichting moeten wordenuitgedreven.Men kent talrijke verdichtingsme-thoden, met zeer verschillendeintensiteit. Voor de verdichtingvan de betonspecie op hetbouwwerk komen voornamelijktrilmethoden in aanmerkingzoals trilnaalden, trilbalken eneventueel bekistingstrillers. Indebetonwarenindustrie wordenook methoden als schokken,centrifugeren, persen en walsentoegepast.Maar, zoals in de inleidingal isaangegeven, beperken we ons indeze aflevering tot trillen enmeer specifiek, tot trilnaalden.ichten door trillenBij het storten van de beton-specie in een mal of een bekistingwordt lucht ingesloten indespecie en tussen de specie en hetoppervlak van de bekisting. Devloeibaarheid van de specie is inhet algemeen niet zodanig, datde door deze lucht gevormdeholten zonder verder ingrijpenen alleen onder invloed van dezwaartekracht worden opgevuld.De wrijvingsweerstand van hettoeslagmateriaal en de cement-pasta verhindert dit.Voor een volledige verdichtingvan de betonspecie moet dezeweerstand worden overwonnen.Hiervoor iseen zekere hoeveel-heid energie nodig. Naarmate deverwerkbaarheid van de specieafneemt, neemt de wrijvings- .weerstand toe en zal de hoeveel-heid verdichtingsenergie, noodza-kelijkvoor een volledige verdich-ting, ook toenemen.De betonspecie isopgebouwduit korrels toeslagmateriaal meteen verschillend gewicht in eencementpasta. Onder invloed vande zwaartekracht zal er daaromeen neiging bestaan tot ontmen-ging, dat wil zeggen dat dezwaardere delen zoals het grovegrind, willen bezinken. Dezeontmenging wordt tegengegaandoor de wrijvingsweerstand vande betonspecie zelf.De verdichtingsmaatregelenzullen door het tijdelijk sterkverminderen van deze wrijvings-weerstand de neigingtotontmenging versterken.De verdichtingsenergie, deverdichtingsmethode en deverwerkbaarheid van de speciemoet daarom op elkaar zijnafgestemd. Aan de ene kantmoet een volledige verdichtingkunnen worden gerealiseerd, aande andere kant mag de verdich-Door het trillen gaande korrels inde betonspecie wentelen waardoor eenmeer compacte schikking wordtbereikt. Door de zwaartekracht zal dithoofdzakelijk inneerwaartse richtinggebeurenillustraties: Lievers B'I, Abcoude en VNCgehard stalenOpengewerkte doorsnede vaneen handstoktri/naald, met aanduiding vandedraaibeweging vande tri/klepel. Eenvolledige omwenteling geeft vieraanslagentegende tri/fles ofmantelting niet zo intensief zijndathierdoor ontmenging kan optre-den. Dit heeft bijvoorbeeld totgevolg dat species met eengrotere zetmaat dan 120 mmminder geschikt zijnom met eentrilnaald te verdichten.Bij het verdichten van beton-specie door trillen worden devaste bestanddelen in een snelle,heen en weergaande beweginggebracht. De onderlinge wrij-vingsweerstand loopt hierdoorsterk terug. De eerst betrekke-lijkstijve specie wordt als hetware vloeibaar en vult de aanwe-zige holten op onder verdrijvingvan de ingesloten lucht. Aan hetoppervlak van de specie isdit tezien door de opstijgende lucht-bellen.Tegelijkertijd zoeken de korrelsvan het toeslagmateriaal onderinvloed van het trillen en dezwaartekracht zich een weg naareen zo dicht mogelijke pakking(fig· I).N.B.: Helaas wordt de trilappara-tuur in de praktijk nog wel eensmisbruikt voor het transporterenvan specie ofwel voor hetverdichten van zeer plastischespecie. In beide gevallen bestaatgrote kans op ontmenging.aaidenTrilnaalden zijn buisvormige,metalen voorwerpen, waarineen excentrisch roterende massaisaangebracht. De trilnaaldwordt in de betonspecie gedom-peld en brengt de trilkracht dusdirect op de specie over.Er zijnzowel elektrisch alsdoorperslucht aangedreven trilnaaldenverkrijgbaar. Inons land wordtvoornamelijk gebruik gemaaktvan de elektrisch aangedreventrilnaald. Dit hangt samen methet feit dat bijnaoveral waar inons land wordt gebouwd, op vrijeenvoudige wijze een elektrici-teitsvoorziening op de bouw-plaats iste treffen.Bij de elektrische trilnaalden isverder onderscheid te makentussen de wijze van aandrijvingvan de roterende massa. Dezogenoemde handstoktrilnaaldenworden aangedreven door eenexterne aandrijfmotor viaeenrubber bedieningsslang metdaarin een spiraal van verenstaal(fig. 2). Daar de maximale lengtevan deze spiraal uit het oogpuntvan bedrijfszekerheid is begrensdtot 3,5 à 4,0 meter wordt dittype aandrijvingalleen toegepastbijde handstoktrillers. Hettoepassingsgebied isdaardoorbeperkt tot het verdichten vanbetonvloeren, balken lateien enlage wanden. De verkrijgbaretrilnaaldmiddellijnen zijngewoon-lijk28, 38 en 45 mmoDe andere categorie bestaat uitde zogenoemde hoogfrequentetrilnaalden (fig. 3). De aandrijvinggeschiedt door een elektro-motor die inde trilnaaldzelf isopgenomen. Door de rubberFoto vanopengewerkte hoogfrequente tri/naaldbedieningsslanglopen in dit gevalalleen de elektriciteitsdraden tenbehoeve van de stroomtoevoer.Deze trilnaalden worden stan-daard geleverd met 5 meterbedieningsslang,doch eengrotere lengte kan zonderbezwaar worden toegepast.Hierbij moet wel worden geletop de diameter van de stroom-toevoerende koperdraden inverband met mogelijk optre-dende spanningsvaldoor deelektrische weerstand van dezedraden. Het toepassingsgebiedvan deze trilnaalden isdoor degrote slanglengte vrijwel onbe-perkt. De meest toegepastetrilnaaldmiddellijnen zijn 35, 50,57,65 en 75 mmoDe aanduiding 'hoogfrequent'leidt nogal eens tot verwarring.Beide typen trilnaalden hebben,zoals hierna wordt toegelicht,een frequentie van 12000 tril-lingenper Het onder-scheid zit in het aantal omwente-lingendat het aandrijfmecha·nisme maakt.Bij de handstoktrilnaalden maaktde aandrijfspiraal3000 omwente-lingen per minuut. De aange-dreven roterende massa isechter zo geconstrueerd datdeze bijeen volledige omwente-lingdoor zijn excentriciteit viermaaltegen de binnenzijdevan demantel, ook wel trilfles genoemd,slaat. Dit resulteert uiteindelijkin 3000 x 4 = 12000 trillingenper minuut van de trilnaaldzelf.Bij de 'hoogfrequente' trilnaaldenstemmen de omwentelingen vande ingebouwde elektromotor ende roterende massa met elkaarovereen. De elektromotordraait dus 12000 toeren perminuut. De trilling ontstaatzuiver door de excentriciteit vande roterende massa,ongeveerzoals een niet-gebalanceerdautowiel trillingen veroorzaakt.De trilnaalden worden viafrequentie-omvormers aange-sloten op de elektriciteitsvoor-ziening. Deze omvormersverhogen de stroomfrequentievan 50 naar 200 Herz en verlagende spanning van 220 of 380 Voltnaar een veiligniveau van 42Volt. Dit is belangrijk,om bijonverhoopte storing ofbeschadl-ging van het elektrische circuiteletrokutie uit te sluiten.uentie en vermogenDoor trillingen van de trilnaaldworden de omringende delenvan de betonspecie in beweginggebracht met als resultaat dat dewrijvingsweerstand van despecie afneemt. De frequentievan de trilnaald duidt op hetaantal trillingen per minuut.Zoals reeds opgemerkt hebbenelektrische trilnaalden gewoon-lijkeen frequentie van 12000trillingen per minuut. Dezewaarde iseen compromis tussenwat haalbaar is met de gebruike-lijkeelektromotoren en degemiddelde waarde van de eigenfrequentie van de betonspecie.Voor de duidelijkheid: de samen-stellende delen van de beton-specie hebben, afhankelijkvanhun gewicht, ieder een eigenfrequentie. Dat wil zeggen datbijvoorbeeld de grotere korrelsvan het toeslagmateriaal intrilling kunnen worden gebrachtbijeen frequentie vanafongeveer3000 en de fijnere delen, zoalscementdeeltjes pasbij ongeveer18000 trillingen per minuut.Dat bijeen frequentie van 12000trillingen per minuut toch eengoed verdichtingseffect kanworden bereikt, komt onderandere omdat de intrillinggebrachte korrels tegen deandere delen botsen die hierdoorop hun beurt weer in bewegingkomen.Om deze beweging in stand tehouden moet de trilnaaldvoldoende vermogen hebben.Dit vermogen wordt bepaalddoor de grootte van de rote-rende massa in de trilnaald. Eengrotere roterende massageefteen grotere trilkracht. Eengrotere uitslagvan de trilling bijhet uiteinde van de trilnaald ishiervan het gevolg. Deze uitslagwordt de amplitude genoemd.De amplitude van handstoktril-naalden bedraagt 0,8 à 1,5mm;bij de hoogfrequente trilnaaldenloopt deze afhankelijk van denaaldmiddellijn van ongeveer 2,0tot 3,Omm.Het hangt van de vindingrijkheidvan de fabrikant af in welke matehij in staat isom een zo grootmogelijke massa effectief in detrilnaald te laten ronddraaien.Deaandrijvende elektromotordie uiteindelijk het vermogenmoet leveren, moet hiertoevanzelfsprekend instaat zijn.Hoewel het vermogen gewoon-lijktoeneemt met de diametervan de tril naald- er isdanimmers meer plaats voor hetronddraaien van een groteremassa - moet bijvergelijking vantrilnaalden niet alleen wordengelet op het elektrisch vermo-gen, maar ook op de amplitude,trilkracht en ten slotte voor degebruiker misschien wel hetbelangrijkste, de verdichtings-capaciteit.Dit laatste wordt voornamelijkbepaald door de werkingssfeervan de trilnaald. De werkings-sfeer is het gedeelte van debetonspecie dat invloed van detrilnaald ondervindt (fig. 4).De werkingssfeer van een tril-naald isafhankelijkvan verschil-lende factoren zoals verwerk-baarheid van de betonspecie,triltijd en trilkracht van de naald.Hierop moet worden ingespeeldmet de afstand van de trilpunten.Het is beter een korte triltijd eneen kleine afstand van de tril-punten aan te houden dan eenlange triltijd en grote afstand.Hiermee wordt het risico vanontmengingsverschijnselenzoveel mogelijk beperkt.ze van de juiste trilnaaldAlvorens een keuze te doenvoor de te gebruiken trilnaaldmoet worden nagegaan of detrilnaald het meest geschikteverdichtingsmiddel is. Dit iszeker niet het geval bij hetstorten van platen dunner dan0, I°à 0,15 mmo Een goed alterna-tief is in dit geval dan de trilbalk.Ten eerste hangt de keuze vaneen geschikte trilnaald af van deaard en de consistentie van de teverdichten betonspecie.Ten tweede wordt de maximaalte gebruiken naaldmiddellijnveelal bepaald door de dichtheidvan het wapeningsnet. Om alledelen van de betonspecie tekunnen verdichten, moet detrilnaald immers ook door dekleinste maaswijdte van dewapening kunnen worden gesto-ken. Met het vastleggen van denaaldmiddellijn ismin of meerook de verdichtingscapaciteitbepaald.Echter niet helemaal, omdattussen de verschillende merkentrilnaalden met een gelijkemiddellijn nog wel verschillenzijn in trilkracht en daarmeegrootte van de werkingssfeer.Vergelijking van amplitude endaarmee trilkracht en verdich-Werkingssfeer vande tritnaaldtingscapaciteitkan hieroveruitsluitsel geven.kwijze bij het trillenBij het storten van de beton-specie moet al rekening wordengehouden met het daarnavolgende verdichtingsproces.Uitgangspunt bij het storten ishet gelijkmatig verdelen van despecie in niet te dikke lagen.Indien te dikke lagen moetenworden verdicht, zullen deluchtbellen niet instaat zijn hetspecieoppervlak te bereiken.Langer trillen biedt hiervoorgeen oplossing, in verband metde kansop ontmenging.Een goede stortlaagdikte komtOvereen met de lengte van detrilnaald. Deze bedraagt 0,30 à0,50 m (fig. 5).Bijhet trillen mag de trilnaaldslechts tot een diepte van tenhoogste de lengte van de trilnaaldin de specie worden gedompeld.Voor het bereiken van voldoendehomogeniteit tussen de verschil-lende gestorte lagen dient denaald 0, I°à 0,15 m in de onderlig-gende, reeds verdichte laagtekomen, (fig. 6).De trilnaald moet bij voorkeurverticaal in de betonspecieworden ingebracht en tijdenshet trillen door het eigengewicht wegzakken.Tijdens het trillen mag de tril-naald niet in horizontale zinworden voortbewogen, omdathierdoor ontmenging kan optre-den. Ook transport van beton-specie in horizontale richtingdoor trillen moet worden verrne-den. Door de betonspecie directzoveel mogelijk verdeeld testorten, wordt transport doorhet trillen op voorhand voorko-men.=15. Houdt de trilnaald niet tegen de wape-ningen de bekisting.19. Laateen 'hoogfrequent' trilnaaldaltijdover zijngehele hoogte in de betonspeciezakken, om warmlopen te voorkomen.Dit geldt niet voor handstoktrilnaaldenmetexterne aandrijfmotor:17. Beweeg tijdens het trillen de naaldnietinhorizontale richting.16. Begin bijstorten met stortfront en bijstorten op een hellende bekistingmettrillen op de laagste plaats.18. Transporteer de specie niet met detrilnaald.11. Trek de trilnaaldop alshet oppervlakvande betanspecie gaat glanzen.I3. Houdt een korte triltijd en een kleineafstand tussen de trilpunten aan.12, Trek de trilnaaldineen zodanigtempoop dat het gat inde betonspecie zich kansluiten.14. Kiesde afstandentussen de trilpuntenzodanigdat de werkingssferen elkaar over-lappen.5. Vergelijkhet gewicht in verband met hetbedieningsgemak.7. Ga na of de fabrikant c.q. leveranciergoede service kanverlenen.2. Kieseen trilnaalddie past bijde consi-stentie vande betonspecie. Vergelijkampli-tude en daarmee trilkracht en verdichtings-capaciteit vanverschillendetrilnaalden.4. Bepaal de maximaal toe te passen naaId-middellijnin relatie tot de minimalemaas-wijdte vande wapening.I. Ga na of de trilnaald vöor het te stortenonderdeel het meest geschikte verdichtings-middelis.Voor dunne platen iseen trilbalkmeer geschikt.Gebruik van de trilnaald6. Ga na wat de onderhoudsgevoeligheid isen het gemak waarmee onderhoud eneventuele reparaties kunnen wordenverricht.3. Ga na of de opgegeven amplitude geldtvoor het uiteinde vande naald of dat degemiddelde waarde isopgegeven.Keuze van de trilnaald8. Stort geen grotere laagdiktendan 0,30 àO,SOm.20. Laatom dezelfde reden een 'hoogfre-quent' trilnaald nooit doorlopen als hijvoorlangere tijd buiten de betonspecie verblijft.9. Laatde trilnaalddoor zijneigen gewichtverticaal inde betonspecie zakken.21. Voorkom scherpe knikkeninde flexi-bele aandrijfslang.10. Steek de trilnaald0,I0 à 0,15 m indeeerder gestorte laag.22. Volgde onderhoudsinstructies vandeleverancier op.verdichte specieDe tri/naald moet0,10à 0,15m inde reedsverdichte laagworden gestokenVoor het trillen moet despeciegelijkmatig verdeeld worden gestort inniettedikkelagentrilrichtingvers gestorte speciereeds verdichte vorige laagEHoelangtrillenDe benodigde duur van hettrillen isafhankelijkvan de eigen-schappen van de trilapparatuuren van de samenstelling en deconsistentie van de betonspecie.Bereikt moet worden dat debetonspecie zodanig wordtverdicht, dat deze de gehelebekisting vult en de wapeninggeheel omringt, terwijl zich geenholten of grove luchtbellen in deverdichte betonspecie mogenbevinden.Bij het storten met zogenoemdstortfront moet van onderen afworden begonnen met trillen.Dit geldt ook bijbetonspecie dieop een hellende bekisting isgestort. Zodoende wordt voor-komen dat transport ontstaatvan reeds verdichte specie.Overigens vergt deze werkwijzewel de nodige vakbekwaamheid(fig. 7).Als het oppervlak rond de tril-naaldglanzend nat wordt, moetde naaldworden opgetrokken.Langer trillen geeft ontmenging.Dit optrekken moet langzaamgebeuren. Het gat achter detrilnaald moet de kans krijgenzich te vullen met specie.De afstanden tussen de trilpuntenmoeten in een regelmatig, vastpatroon worden gekozen, enzodanig dat de werkingssferenelkaar overlappen.Niet tegen bekisting ofwapeningOm te verhinderen dat debekisting intrilling raakt, moethet raken of te dicht benaderenvan de bekisting door de trilnaaldworden vermeden. Dit geldt inhet bijzonder voor lichte bekis-tingen. Speciale aandacht moethieraan worden gegeven bijhetabstortrichtingeerder gestorte lagenVerdichten vanbetonspeciea.opeen hellende bekisting b.bijhet storten met stortfrontrealiseren van schoon beton.Door de plaatselijk in trillinggebrachte bekisting zal de samen-hang van de specie bij het bekis-tingsvlak worden verstoord metontmenging tot gevolg.Er kunnen zich concentraties vanfijnedeeltjes vormen, die alsdonkere vlekken op het betonop-pervlak aftekenen. In het ergstegeval kunnen bleedingseffectenworden opgewekt, wat nader-hand iste herkennen aan zandlo-pers op hetbetonoppervlak.Het in trilling brengen van debetonspecie door de trilnaaldklem te zetten tussen de wape-ning isvolledig verkeerd. Doorhet trillen van de wapening kande aanhechting tussen wapenings-staal en beton aanzienlijkvermin-deren. Ook de trilnaald looptschade op door het klem zetten.rillenDoor natrillen kunnen mogelijkeonvolkomenheden nog wordenverholpen. Hierbij valt te denkenaan plastische zetscheuren enbleedingseffecten, die bijvoor-beeld waterlenzenonder dewapeningsstaven kunnen veroor-zaken. Benadrukt wordt datdeze effecten beter kunnenworden voorkomen door eenofonBETONlEK iseen praktijkgerichtvoorlichtingsblad op het gebiedvan de betontechnologie enverschijnt I0 keer per jaar.Redactie:tel. 073 - 401 225Abonnementen:tel. 073 -401231ISSN 0166-1 37xgoed gekozen wijze van uitvoe-ring. De keuze voor natrillenmoet dan ook weloverwogenworden gemaakt en eigenlijkalleen worden ingegeven doorde verwachting dat bijde juisteuitvoeringswijze er tochkans bestaat dat geen optimaalresultaat kan worden bereikt.Natrillen kan inhet algemeen opzijn vroegst een uur na hetstorten geschieden. Voorwaardeblijft natuurlijk dat de specie nogtril baar moet zijn. Dit is hetgeval zolang de trilnaald doorhet eigen gewicht inde speciekan doordringen en bijhetuittrekken de holte onder detrilnaald weer dichtvloeit metbetonspecie.Ingeval van natrillen moet errekening mee worden gehoudendat het nodig kan zijn,de beton-specie na te vullen om het beton-oppervlak weer op de juistehoogte te brengen. Door hetnatrillen zal de specie nog enigs-zins nazakken.rschriftenRichtlijnen voor het gebruik vantrilapparatuur voor de verdich-ting van betonspecie zijn sindseind 1988 opgenomen in NENAbonnementsprijzen per jaar,inclusiefverzamelband voor 3jaargangen:Nederland, Nederlandse Antillenen België f 20,50andere landen f 33,-Uitgave:Vereniging NederlandseCementindustrie (VNC),Postbus 301 I,5203 DA 's-Hertogenbosch6722 'Voorschriften BetonUitvoering. VBU 1988'. Hiermeeisde reeds langer bestaandeaparte norm NEN 3051 'Richt-lijnenvoor het trillen van beton-specie' vervangen.luitVerdichten iseen essentieelonderdeel van de verwerkingvan betonspecie. Goed beton-werk van voldoende sterkte enduurzaamheid kan alleen wordenbereikt door uit te gaan van eengoed samengesteld mengel datop de juiste wijze wordtverwerkt op de bouwplaats.Ook al isde apparatuur technischvervolmaakt, het personeel datde trilnaald hanteert bepaalttoch altijd de uiteindelijke kwali-teit van het betonwerk.Het isdus alleszins op zijn plaatsdit onderdeel van de verwerkingde grootst mogelijke aandacht tegeven.In onzevolgende uÎtgaveEigenschappenvan beton (11)Thermische eigenschappen.Kwalitatiefen kwantitatief.Abonnementen lopen perkalenderjaar. Aan het eind vaneen kalenderjaar wordt hetabonnement automatischverlengd, tenzij voor 1decemberschriftelijk wordt opgezegd.Overname van artikelen enillustraties istoegestaan, ondervoorwaarde van bronvermelding.