Een maandelijkse uitgave van deNederlandse Cementindustrieredactie-adresHerengracht 507 Amsterdamtelefoon 020-238531Versnelde verhardingTijd is geldEr zijn heel wat mensen in de bouwwereld dieniet zo gelukkig zijn met deze, uit de Ameri-kaanse business-wereld overgewaaide leus.Zij hebben, vaak uit de harde praktijk, geleerddat men beter kan varen op het meer bedacht-zame oud-vaderlandse gezegde: haastige spoedis zelden goed. Liever nog wat langer in dekist en een paar dagen extra nabehandeld,ook al kost dat wat meer geld.Maar in de industriële bouw zijn beide kantenvan de zaak harde noodzaak; snel en tóchgoede kwaliteit. Wat in de praktijk neerkomt op:hoge sterkte in korte tijd, dus snellere ver-harding dan normaal het geval is. Of kortweg:versnelde verharding.Voor- en nadelenJe krijgt niets voor niets. Versnelde verhardingkan geld opleveren, maar kost ook geld. Het isdus zaak om de voor- en nadelen goed tegen-over elkaar af te wegen. Uiteindelijk blijkt danwel wat gekozen moet worden: versneldeverharding dan wel de degelijke, maar ooklangdurige verharding onder normale omstan-digheden. Eerst enkele voordelen:· Grotere produktie. Maar bedenk wel dat eenwerkdag een natuurlijke eenheid vormt. Wan-neer normaal één serie per dag wordt gepro-duceerd, moeten dit er bij versnelde verhardingliefst twee worden, of bij nog sneller drie.Anderhalf of twee-en-een-kwart serie per dagis bij discontinue produktie onrnogelijk en is bijcontinue produktie vaak minder praktisch.januari 1974· Kortere levertijd. Wanneer bij normale ver-harding een stuk beton uit :de bekisting komt,dan is men er nog niet. Eerst moet nog een vrijlangdurige naverharding :op het tasveld plaats-vinden of moet geruime tijd worden gewacht,alvorens een constructie kan worden belast.Bij versnelde verharding wordt niet alleen detijd in de bekisting verkort, maar ook de tijd dienodig is voordat men kan transporteren of be-lasten. Dat kan economisch gezien belangrijkevoordelen opleveren, waarbij de gunstigefinanciële consequenties van een kleiner tas-veld niet over het hoofd moeten worden gezien.Wat kost het?Tegen de genoemde voordelen moet een aan-tal nadelen worden afgewogen:· Kosten van de installatieHet opzetten van een fabriek waarin versneldeverharding wordt toegepast, vraagt een aan-zienlijke investering.· EnergiekostenTijdens de produktie moet energie in de een ofandere vorm worden toegevoegd. Ook dat kostgeld; de extra vaste en variabele kosten bijelkaar bedragen (als ruwe indicatie) zo'n5-15 gulden per m3 beton.· Meer kwetsbaar procesEr kunnen meer dingen fout lopen; er moetdaarom rekening worden gehouden met meerstoringen, terwijl de consequenties hiervanvaak zwaarder zijn. Daarom wordt meestal meertijd aan onderhoud besteed, terwijl hogereeisen aan het produktie- en onderhouds-personeel worden gesteld. Een goede proces-beheersing is verder van groot belang.Ook de bedrijfsleiding moet een meer flexibeleinstelling bezitten. Zo moet de vergrote pro-duktie ook regelmatig en tijdig aan de manworden gebracht.· BetonkwaliteitEr is meer kans op onaanvaardbare vorm-verandering en (micro)scheurvorming. Ditvraagt een hoogwaardiger betontechnologischebegeleiding.Methoden en techniekenEr zijn in principe twee mogelijkheden om eenbepaalde sterkte in een kortere tijd te bereiken.Het meest voor de hand liggend is een groterereactiesnelheid, die meestal verkregen wordtdoor verharding bij hogere temperaturen, al ofniet gecombineerd met het gebruik van snellerecementen. Het gebruik van versnellers alshulpstof lijkt een derde manier om het ver-hardingsproces te versnellen, maar versnellerszijn over het algemeen nogal duur. Een uit-zondering vormt calciumchloride, dat echtervanwege zijn corrosie-bevorderende eigen-schappen niet graag wordt toegepast.De tweede mogelijkheid is een verhoogdebetonkwaliteit. Hierbij moet in de eerste plaatsworden gedacht aan een lagere water-cement-factor. Elke verlaging van de wef met 0,02eenheden levert ongeveer 1 N/mm2winst in2De naverharding van betonprodukten heeftplaats op het tasveldfoto: KLM Aerocarto, Den Haagdruksterkte op. Of om het eens anders te stel-len: wanneer bij een wcf van 0,50 na drie dagenkon worden ontkist, dan kan dat bij een wcfvan 0,45 al na twee dagen.Een en ander is gebaseerd op de in BETONlEK2/2 gegeven formule25B = 0,8 N + - -45N/mm 2W(Hierin is B de betondruksterkte, N de norm-sterkte van het cement en W de water-cement-factor.)In feite zou men niet van water-cementfactormoeten spreken, maar van water + lucht-cementfactor, omdat een bepaald volume luchteen precies even nadelig effect op de sterkteheeft als eenzelfde volume water. En daar volgtdan onmiddellijk uit, dat een goede verdichtingerg belangrijk is voor het verkrijgen van eenhogere sterkte ineen kortere tijd. Waarbij hetstreven naar een lagere wef overigens niet magleiden tot moeilijkheden bij de verdichting.Op enkele van de genoemde technieken wordthieronder kort ingegaan.VerwarmingHet gebruik van hogere verhardingstempera-turen is wel de meest in de praktijk toegepastemethode om het verhardingsproces te ver-snellen. Men mag ruwweg stellen :dat 15-20° Ctemperatuursverhoging een halvering van deverhardingstijd mogelijk maakt.Meestal gebruikt men stoom om een hogeretemperatuur te verkrijgen. Deze kan wordengeïnjecteerd bij het bereiden van de specieen dan een deel van of zelfs al het water ver-vangen. Hierbij kan de specietemperatuuroplopen tot ten minste 60° C zonder dat dewater-cementfactor te hoog wordt. Straks zalduidelijk worden gemaakt, dat het werken metwarme betonspecie soms belangrijke voordelenkan bieden.Een andere toepassing van stoom is het optemperatuur brengen of houden van de speciein de mal tijdens de verharding. Dit kan ge-beuren door een stoomtent om de mal teplaatsen en de stoom hierin te blazen. Let welop condenswater, dat liever niet in contact methet verhardende beton mag komen. Voorts zIjneen goede waterafvoer en een dichte afsluitingvan de stoom kap nodig.Een andere wijze van verwarmen, die echtereen grondige voorstudie vereist voor tot toe-passing wordt overgegaan, is indirecte ver-warming van de mallen door middel van stoom,hete olie of heet water. Ook wordt wel elektri-sche verwarming of infrarode bestraling toe-gepast. Bij deze methoden moet men oppassenvoor uitdroging van het beton.Hydratatie-warmteBij de reactie tussen cement en water komtwarmte vrij. Wanneer de mal zorgvuldig wordtwarmt het beton zichzelf op tijdensde verharding. Hierbij kunnen temperaturen3Het plaatsen van een overkapping vóór hetstomen op een gietbouwprojectvan 60-80° C worden bereikt. Deze methodiekheeft echter een belangrijk bezwaar: de reactiebegint pas na een aantal uren goed op gang tekomen, waardoor de maximale temperatuureerst na 8-12 uur wordt bereikt. Een anderbezwaar is, dat voor een goede warmte-ontwikkeling vrij hoge cementgehalten nodigzijn. Door uit te gaan van warme specie kunnende genoemde bezwaren echter grotendeelsworden opgeheven. Een combinatie van stoom-toevoeging aan de menger gecombineerd metwarmte-isolatie van de mal :is een zeer goed-kope methode om het verhardingsproces teverkorten. In dat geval moet er wel op wordengelet dat de temperatuur niet te hoog oploopt;bij 100° C gaat het water in het beton koken!Keuze van het cementCement van hogere klasse geeft door zijngrotere reactiviteit meer warmte vrij in eenkorte tijd, terwijl bovendien ook bijblijvende temperatuur toch al meer sterktewordt ontwikkeld. Klasse-verhoging werkt dusdubbelop. Vandaar dat in de praktijk veel B-en zelfs C-cement wordt toegepast.Portlandcement geeft een grotere warmte-ontwikkeling bij verharding dan hoogoven-cement. Daar staat tegenover dat de reactiviteitvan hoogovencement bij temperatuur-verhoging sterker toeneemt dan die van port-landcement. Hoogovencement wordt daaromwel 'stoom-cement' genoemd.VerdichtingEen goede verdichting vermindert de poreus-heid en geeft daardoor in kortere tijd de ver-Indirecte verwarming van de betonspecie ineen stalen bekisting voor een prefabliggermet behulp van verwarmingsradiatorenfoto: Rijkswaterstaat, Den HaagHet plaatsen van een stoomtent over een pas-gestorte moot van de Nablaligger van deHaringvlietsluizenfoto: De Zwarte4Beton van de warme bakker; verse beton-blokken worden in een stoomkamer geredenfoto: W. C. van Dijk, De Biltlangde sterkte. In het algemeen wordt daaromin de praktijk veel aandacht aan de verdichtinggegeven. Naast de normale verdichtings-technieken zijn voor dit doel speciale metho-dieken uitgewerkt, die hier slechts aangeduidzullen worden.Trillen met hogere dan normale frequentieheeft vooral effect op de fijnere delen. Naasteen betere uitdrijving van ingesloten lucht kandaardoor ook gemakkelijk waterafscheidingoptreden. Aangezien toch bij voorkeur met eenlage water-cementfactor wordt gewerkt, hoeftdit laatste echter geen bezwaar te vormen.Schokken of stampen geven, alweer bij aard-vochtige species, voldoende verdichtings-energie om grondig te kunnen verdichten.Toepassing van bovendruk perst de beton-bestanddelen op elkaar, waardoor een zeerintensieve verdichting ontstaat. Bovendienwordt de nog aanwezige lucht samengepersten daardoor het luchtvolume verkleind. Uiter-aard worden wel speciale eisen aan de mallengesteld, zowel wat sterkte als wat vormvastheidbetreft.TemperatuurschemaHet toepassen van hogere temperaturen bij deverharding kan natuurlijk niet zo maar lukraakgebeuren. Een onjuist verhardingsschema kanleiden tot kwalitatief slecht of zelfs volkomenonbruikbaar beton. Maar ook onvoldoendebeheersing van de temperatuur bij een goedopgezet schema kan tot deze resultaten leiden.Om te beginnen moet men zich realiseren datde verdichte betonspecie altijd nog wel watlucht bevat. Wanneer de temperatuur van despecie direct na het verdichten snel zou op-lopen, dan gaat deze lucht en daarmee despeciemassa uitzetten. Het resultaat kan zijn,sdat het effect van de verdichting voor eenbelangrijk deel weer teniet wordt gedaan. Ermoet dus gewacht worden tot er zoveel bindingvan de specie is opgetreden dat de optredendekrachten kunnen worden opgevangen. Bij eentemperatuursverhoging van 20° C naar 50° Contstaat er een overdruk in de luchtbellen van0,1 atmosfeer, wat overeenkomt met de drukvan een laag betonspecie van zo'n 40 cm dik.Het duurt op zijn minst enkele uren voor debetonspecie een zodanige samenhang heeftverkregen, dat krachten van deze groottekunnen worden opgenomen. Vandaar dat veelschema's beginnen met een wachtperiode dievarieert van 2-5 uur. Pas hierna wordt detemperatuur van de specie geleidelijk ver-hoogd. Geleidelijk, omdat anders vooral bijdikke elementen te grote verschillen in binnen-en buitentemperatuur ontstaan. Deze kunnenleiden tot inwendige spanningen die na hetontkisten blijken uit gebogen of verwrongenvlakken of niet meer haakse hoeken.Aanbevolen wordt een opwarmsnelheid van10 tot hoogstens 20° C per uur. Na de opwarm"periode volgt een periode van min of meerconstante temperatuur, de isothermischeperiode, waarbij meestal het grootste deel vande verharding plaatsvindt. Alvorens te kunnenontkisten, moet het beton ten slotte opnieuwgeleidelijk en voor grotere onderdelen weerniet sneller dan 20° C per uur afkoelen. Bij hetontkisten mag de betontemperatuur nog weliets boven de omgevingstemperatuur liggen,maar toch liever niet meer dan 30° C. Bijgrotere temperatuursverschillen ontstaat ge-vaar voor micro-scheurvorming ten gevolgevan de temperatuurschok.Het geschetste verloop wordt vaak schema-tisch weergegeven in een temperatuur-tijddiagram. Figuur 1 is hier een voorbeeld van.Figuur 1 Figuur 2