Een maandelijkse uitgave van deNederlandse Cementindustrieredactie-adresHerengracht 507 Amsterdamtelefoon 020-238531 januari 1978 11VerwerkbaarheidVoordat een partij betonspecie keurig afge-werkt :in de kist zit, komt er heel wat kijken.Grondstoffen moeten worden afgewogen engemengd. De specie moet naar het werk wor-den getransporteerd, worden gestort en ver-dicht. En tenslotte moet vaak (denk maar aanvloeren) het oppervlak met zorg worden afge"werkt.Er zijn twee partijen die belang hebben bij eengoede afleop, zelfs al bekijken ze de zaak nietaltijd vanuit dezelfde hoek: de opdrachtgeveren :de aannemer. En voor allebei is het vloei-gedrag van de specie een zeer belangrijke fac-tor. Het is daarom de moeite waard om datgedrag eens wat nader te bekijken. Voor allesmoet dan wel wat klaarheid worden gebrachtin een paar termen die voor de beschrijvingvan het vloeigedrag vaak worden gebruikt. Debelangrijkste zijn verwerkbaarheid en consis-tentie.VerwerkbaarheidOmdat we praten over het gedrag van specietijdens het verwerken, zou men verwachten datde term verwerkbaarheid goed aangeeft wat webedoelen. Dit des te meer omdat de term eenzekere gradering toelaat: men spreekt over eengoede of een slechte verwerkbaarheid. Toch isverwerkbaarheid niet een absoluut begrip,zoals specietemperatuur of cementgehalte.Verwerkbaarheid is een eigenschap die pasbetekenis krijgt in relatie tot de wijze van ver-werken.Een voorbeeld zal dit duidelijk maken. De manaan de betonstenenpers vindt de verwerkbaar-heid van het droogkorrelige mengsel dat hijgebruikt misschien uitstekend. Datzelfde meng-selis echter volkomen ongeschikt voor hetstorten van een kolom met dichte wapening.Daar komt dan nog bij dat de eisen die aan deverwerkbaarheid worden gesteld, niet in elkefase van het verwerkingsproces dezelfde zijn.Vaak zijn ze zelfs min of meer in tegenspraak.Een specie die een voortreffelijke mengbaar-heid bezit, kan grote transportproblemen op-leveren.Ook de beoordeling van de verwerkbaarheiddoor uitvoerder en constructeur liggen niet al-tijd in dezelfde lijn. De uitvoerder wenst in deeerste plaats een specie die in een vlot tempoen zonder veel problemen te verwerken is. Deconstructeur streeft vooral naar een specie dieuiteindelijk een homogeen en dicht beton vanvoldoende sterkte geeft. Ze kunnen beiden aanhun trekken komen, maar vanzelfsprekend isdat niet.AI met al is verwerkbaarheid dus een begripdat zorgvuldig moet worden omschreven: dekans op misverstanden is groot.ConsistentieIn de VB 1974 wordt het woord verwerkbaar-heid niet genoemd. :In plaats daarvan wordt ge-zegd dat de consistentie van betonspecie moetzijn aangepast aan de methoden van transporten verdichting. Opnieuw een begrip waarvaniedereen wel aanvoelt wat er ongeveer meewordt bedoeld, maar dat moeilijk is te defi-niëren. Ook de VB geeft geen verdere omschrij-ving; wel echter twee consistentiematen: deverdichtingsmaat voor drogere species en dezetmaat voor meer plastische species.krachtVrijwel iedereen kent deze meetmethoden. Zehebben ook zeker iets met consistentie te ma-ken, maar in het algemeen zal men aan dit be-grip toch een wat ruimere betekenis geven.Een betekenis die iets te maken heeft met'weerstand tegen vervorming onder een va-riërende kracht'. In die zin spreekt men ook welover de consistentie van verf, pindakaas en (hetwoord zegt :het al) consistentvet.Een hogere consistentie komt steeds overeenmet een moeilijker vervormbaarheid, maar daaris nog niet alles mee gezegd. In veel gevallenis het zo, dat geen merkbare vervorming op-treedt wanneer geringe krachten worden uitge-oefend. Pas wanneer een bepaalde grens wordtoverschreden, begint het materiaal te vloeien.Smeerkaas is een goed voorbeeld, of boter.Maar wij kunnen ons net zo goed bij beton-specie houden, want ook dit materiaal gedraagtzich op deze wijze. Kijk maar eens naar despeciestroom die uit een kubel of de leidingvan een betonpomp komt: zo op het oog neteen vloeistof. Maar vlak daarna verandert demassa tot een min of meer vaste stof, die alleenmaar weer in beweging komt als er een tril-naald in wordt gezet.Figuur 2 geeft schematisch aan hoe het verver-mingsgedrag vanbetonspecieis bij het inwer-ken van verschillende krachten. Langs de y-aswordt daarbij aangegeven hoe snel de massavervormt onder invloed van een langs de x-asaangegeven kracht. Duidelijk komt uit dat bij21Beton uit de leiding van een betonpomp: eensnel stollende vloeistofgeringe krachten vrijwel helemaal geen vervor-ming optreedt. Pas bij een bepaalde kracht - devloeigrens - komt de massa in beweging. Be-langrijk daarna is vervolgens het min of meersteile verloop bij nog grotere krachten.Eigenlijk blijkt het beschreven gedrag ook al bijde bepaling van zet- en schudmaat. Ten gevol·ge van het vrij geringe eigen gewicht zakt despeciekegel wat in, totdat een nieuw evenwichtis ontstaan tussen afschuifkrachten en samen-hang van de specie. Zodra wat grotere krach-ten optreden, zoals de schokken van de schud-proef, vloeit de massa verder uit. Op het mo-ment dat de schok voorbij is, treedt echter snelweer verstarring op.lets vergelijkbaars gebeurt ook bij de bepalingvan de verdichtingsmaat. Bij het vullen van demal werkt alleen de vrij geringe kracht bij hetneerkomen (de maximale valhoogte is slechts40 cm) en het gewicht van de bovenliggendespecie. De massa vult de mal dan ook niet vol-ledig, zoals een vloeistof zou doen. Dat gebeurtpas wanneer vervolgens de trilnaald in werkingwordt gezet. Door de toegevoegde energiewordt de wrijving tussen de korrels verminderd,waardoor ze langs elkaar kunnen glijden en demassa zich als een vloeistof gaat gedragen.2Relatie tussen vervormingssnelheid van beton-en een op de specie werkende kracht3Door de toegevoegde tril/ingsenergie gaat despecie zich als een vloeistof gedragen4Vloeroppervlakken moeten zorgvuldig wordenafgewerktMengselsamenstellingHoe betonspecie zich bij het verwerken zal ge-dragen, wordt vooral bepaald door de mengsel-samenstelling. Het is daarbij nuttig om zich despecie voor te stellen als een hoeveelheid toe-slagmateriaal, omhuld en aan elkaar gekit dooreen pasta van cement, fijn zand en water. Hele-maal scherp is zo'n scheiding natuurlijk niet temaken, maar om de gedachten te bepalen zou-den we alle deeltjes kleiner dan 250 tot depasta kunnen rekenen.Het eerste nu dat voor de verwerking van be-tonspecie van belang is, is de relatieve hoe-veelheid pasta. In ieder geval moet er genoegzijn om, wanneer het toeslagmateriaal zijndichtste pakking heeft, alle korrels te omhul-len en alle resterende tussenruimten op te vul-len. Betonspecie met deze minimale hoeveel-heid pasta is echter nauwelijks volledig te ver-dichten: de korrels moeten daarvoor langs el-kaar kunnen glijden en dat vereist altijd watextra ruimte.Vergroting van de hoeveelheid pasta geeft eenduidelijke verbetering van de verdichtbaarheidHiermee mag men echter ook weer niet te vergaan. Voor de uiteindelijke betonkwaliteit(sterkte, duurzaamheid, krimp, kruip) is naastde kwaliteit van de cementsteen ook de hoe-veelheid van groot belang. Het zal duidelijkzijn waar de optimale hoeveelheid ligt: bij diehoeveelheid pasta die met de beschikbare ver-dichtingsenergie nog goed te verdichten is.Bij het verdichten dient de pasta als glijlaag.Er moet daarom niet alleen voldoende pastazijn, deze moet ook een geschikte consistentiehebben. Een te dunne pasta smeert niet vol-doende, de korrels schrapen langs elkaar en eris extra verdichtingsenergie nodig om toch eengoede verdichting te krijgen. Aan de andere3kant mag de pasta ook weer niet te dik zijn,omdat ook dan onnodig grote krachten vereistzijn om de korrels langs elkaar te laten schui-ven.De consistentie van de pasta wordt in hoofd-zaak bepaald door de hoeveelheden fijn zand,cement en water. Daarnaast is dekorrelverde-ling van het fijne materiaal van belang: eengroter specifiek oppervlak geeft een meersamenhangende pasta. Ook het grovere toe-slag materiaal speelt een rol. Allereerst uiter-aard via de korrelvorm. Afgerond riviergrindglijdt nu eenmaal veel gemakkelijker over el-kaar heen dan hoekig gebroken materiaal.Een gradering is optimaal wanneer de ge-wenste verwerkbaarheid met een minimalehoeveelheid water wordt bereikt. Omdat hier-door ook de hoeveelheid cementsteen wordtbeperkt, levert een dergelijke gradering boven-dien een optimale betonkwaliteit.Mengen van betonspecieWe hebben in het voorgaande schijnbaar achte-loos de termen verwerkbaarheid en verdicht-baarheid afwisselend gebruikt. Bij de keuzevan een goede mengselsamenstelling moetuiteraard aan alle aspecten van verwerkbaar-heid aandacht worden gegeven. Van deze as-pecten is het belangrijkste kenmerk echter tochwel de verdichtbaarheid.Het is nu echter tijd om de gekozen specie-omschrijving te toetsen aan de andere fasen4van de verwerking: het mengen, het transpor-teren en ook de periode na het verdichtenwaarbij de specie schijnbaar in rust is.Allereerst dan het mengen. Ook bij het mengenvan grondstoffen tot betonspecie zijn opnieuwde hoeveelheid én de consistentie van de pastade belangrijkste factoren die het mengrende-ment bepalen. Niet alleen het gemak waarmeeeen homogene specie wordt verkregen isevenwel een noemenswaardig aspect van hetmengproces. Eigenlijk geeft het woord 'meng-proces' zelfs een wat scheve voorstelling vanzaken. Natuurlijk, alle grondstoffen moetenworden gemengd, maar essentiëler is dat eenhomogene pasta wordt gevormd die bovendiengelijkmatig al het toeslagmateriaal omhult.Alleen op deze wijze ontstaat een betonspeciedie voldoende beweeglijk is om goed te wor-den verdicht, maar gelijktijdig voldoende sta-biel is om niet te ontmengen tijdens het trans-port en tijdens dat verdichten. Belangrijk hier-bij is dat een voldoende lange menging wordttoegepast en 'dat deze menging voldoendeintensief is. De specie is niet klaar wanneeralles er homogeen uitziet, maar pas wanneerde massa die consistentie en samenhang heeftgekregen die overeenkomt met de gewensteverwerkbaarheid. Te meten is deze toestandeigenlijk niet, hoewel meting van het door demenger opgenomen vermogen een redelijkeindicatie geeft. Het oog van de ervaren meng-meester geeft in de praktijk echter toch altijdnog de beste beoordeling.5 .Storten meteen uit de truckmixer met behulpvan een stortgoot en verdichten door middelvan een tri/balk6Het oog van de (meng)meester ....5TransporterenHet grootste gevaar bij specietransport is ont-menging van 'de specie. De gevoeligheid voorontmengen wordt bepaald door de wijze vantransport en de samenhang van de specie.Deze samenhang wordt weer bepaald door dehoeveelheid en consistentie van de pasta ende gradering van het toeslagmateriaal.Speciale vermelding verdient nog specie-transport door middel van een betonpomp. Bijhet pompen van betonspecie beweegt de spe-cie zich als een min of meer vaste prop doorde persleiding. Slechts in de allerbuitenstezone vindt een sterke vervorming plaats. Hierbevindt zich een dun laagje pasta dat als glij-laag dienst doet. Ook nu weer is dus de con-sistentie van de pasta een zeer belangrijkefactor.SedimentatieBij het verdichten moeten de korrels toeslag-materiaai langs elkaar glijden en draaien tot zehun dichtste pakking hebben verkregen. Alsnuttig bij-effect wordt bovendien de overmaataan in de specie aanwezige lucht verwijderd.Als de verwerkbaarheid van de specie niet isafgestemd op de methode van verdichten'kanontmenging optreden door het uitzakken vanhet grind. Als de zaak tot rust is gekomen, kanverder nog enige nazakking optreden. Hoeveel,hangt af van de hoeveelheid en de consistentievan de pasta. Dit bezinken is dan een langzaamproces, omdat de overtollige pasta moet wor-den verdrongen. Door het inmiddels ingetredenbindingsproces stijft de pasta langzaam op,waardoor na enige tijd vanzelf een eind komtaan het bezinken.7Storten met behulp van een kubelken de samenstellende delen, nu cement enfijne zandkorreltjes, wat uit. De vloeibare fase,in dit geval helder water, verhuist tegelijkertijdnaar boven. Het gecombineerde resultaat vaneen naar boven bewegende en inmiddels uit-zakkende hoeveelheid pasta is een dun laagjehelder water aan de bovenzijde van het stort.Naar dit uiterlijke verschijnsel spreekt men vanwaterafscheiding, maar de term sedimentatiegeeft beter weer wat de oorzaak van het ver-schijnsel is.Heel anders is de situatie wanneer een teveelaan pasta aanwezig was, vooral wanneer dezedan ook nog een dunvloeibare consistentiebezat. Twee zaken die in de praktijk nogal eenssamenvallen omdat voor het verkrijgen van eengemakkelijk verdichtbaar mengsel een onge-wenst grote hoeveelheid water wordt toege-voegd zonder dat de hoeveelheid fijne delenwordt aangepast. Zo'n grote overrnaat dun-vloeibare pasta wordt veel gemakkelijker ver-drongen. Door de grotere stroomsnelheid wor-den cementdeeltjes meegesleurd tot aan hetoppervlak, waar zich een dun laagje waterrijkslib vormt. Als er niets aan wordt gedaan, is dithet begin van een slechte oppervlaktekwaliteit.Omdat de weerstand daar het kleinst is, be-weegt de vloeistofstroom zich extra snel langsde bekistingswanden, vooral wanneer dezeglad zijn. Het resultaat kan zijn dat plaatselijkal het fijne materiaal uit de aanwezige mortelwordt gewassen en de grovere zanddeeItjesachterblijven. Na het ontkisten ziet men dezehet oppervlak ontsierende stroombeddingen;men spreekt dan van zandlopers.ConsistentiematenGelijktijdig vindt nog een tweedebezinkproces Hoe weet men nu of een specie de voor eenplaats. Ook in de tot rust gekomen pasta zak- bepaalde toepassing gewenste verwerkbaar-6held heeft? Volgens de VB 1974 moet voor debeoordeling de consistentie worden vastge-steld door middel van zetmaat of verdichtings-maat. Uit het voorgaande zal echter duidelijkzijn dat één enkel meetgegeven nooit een vol-ledige indruk van het ingewikkelde speciege-drag kan geven. Eigenlijk moeten drie vragenworden beantwoord:· bij welke kracht begint de specie te vloeien· hoe verandert de beweeglijkheid bij vervol-gens toenemende kracht;· hoe is de samenhang van de specie.Het is duidelijk dat een vermelding als 'zet-maat 10' nooit een afdoend antwoord op dezevragen kan geven. Iets beter voldoet al eencombinatie van zet- en schudmaat. De zetmaatwordt vooral bepaald door het vloeigedrag bijkrachten rondom de vloeigrens, de schudmaathangt vooral af van het gedrag bij wat groterekrachten.Nog vollediger wordt echter het beeld wanneerook wordt gelet op het gedrag van de specietijdens de proef. Zakt de zetmaatkegel als een7samenhangende massa een weinig in, of ver-liest deze in meerdere of mindere mate zijnverband? Rolt bij de schudproef het grind alslosse korrels naar buiten of beweegt de massazich als een samenhangend geheel? Of vloeitmisschien een blijkbare overmaat aan te dunnecementlijm uit de speciekoek?Dergelijke visuele waarnemingen zijn moeilijkin getallen vast te leggen, maar ze geven eenervaren waarnemer een veel betere indruk vanverwerkbaarheid dan een zet- of schudmaatkunnen doen. Voor meer aardvochtige specieskan een vergelijkbare indruk worden verkregenuit de verdichtingsproef. Daarbij moet dan nietalleen worden gelet op de mate van uiteinde-lijke inzakking, maar tevens op het speciege-drag tijdens het vullen en verdichten.De beoordeling kanbovendlen nog worden ver-beterd door een van de trof-fel: hoe gedraagt de specie zich bij het omzet-ten, hoe bij het bekloppen van de zetmaatkegelna het lossen van de mal, hoe bij het strijkenover de speciekoek na de schudmaatbepaling?8