Een uitgave van deNederlandse Cementindustrieredactie-adresHerengracht 507 Amsterdamtelefoon 020-238531Voorspellen vankubussterkteIedereen, die een betonconstructie :moet uit-voeren, wil weten op welke manier hij de ver-eiste sterkte kan bereiken. Hierbij speelt ook deeconomie een rol. Cement is het duurste be-standdeel van beton, zodat de beoogde beton-sterkte moet worden bereikt zonder overbodigveel cement te gebruiken en zonder dat meneen hogere kwaliteitsklasse cement toepast danin verband met de omstandigheden gebodenis.Welke factoren beinvloeden nu de druksterktevan het beton?Dat zijn: de klasse van het toegepaste cement,de water-cementfactor en de korrelopbouwen aard van het toeslaqrnaterlaal. Natuurlijkspeelt ook de verdichting een belangrijke rol,maar daar zullen we nu niet bij stil staan, omdatmen steeds uitgaat van een goede verdichtingvan de betonspecie.Omtrent de samenstelling en korrelverdelingvan het toeslag materiaal zijn in de VB 1972regels gegeven. In betonklasse I ligt de korrel-verdeling van de toeslagmaterialen binnenzekere grenzen vast. In betonklasse 11 wordtde korrelverdeling weliswaar vrijgelaten maarmen moet goed beseffen dat de korrelverdelingde waterbehoefte bepaalt en daarmee indirecttoch een grote invloed heeft op de beton-sterkte.De zeer grote invloed van de water-cement-factor op de sterkte is bekend en ook reedsmeermalen in BETON/EK besproken. We komendaarop overigens zo dadelijk nog terug.Dat ook de hoeveelheid cement een invloed :opde sterkte moet hebben, lijkt vrij logisch. Het1februari 1972is echter niet zo dat een verhoging van hetcementgehalteonder alle omstandigheden eenverhoging van de betonsterkte betekent.Ook is het niet verwonderlijk dat er een ver-band bestaat tussen de normsterkte van hetgebruikte cement en de druksterkte van het be-ton. Om misverstand te voorkomen: de norm-sterkte van cement is de sterkte die bij be-proeving volgens de normen ook werkelijk be-reikt wordt. De normsterkte mag niet wordenverward met de normeisen, die als regel aan-zienlijk lager liggen (zie ook BETON/EK 1/1).Men kan zich echter afvragen in hoeverre uit denormsterkte van het cement de te behalendruksterkte van het beton valt te voorspellen.Op het eerste gezicht is dit een overbodigevraag want berekeningen, gebaseerd op eenverband tussen normsterkte van cement en dedruksterkte van beton zijn, om zo te zeggen,dagelijkse kost. Er zijn zelfs diagrammen in ge-bruik, waarin het verband tussen water-cement-factor, kubussterkte van het beton en norm-sterkte van het cement is aangegeven.Een dergelijk diagram gaven we onder anderein BETON/EK 1/5 en een ander is afgebeeldin figuur 1. Deze laatste wijkt van de vroegereaf omdat hierin kubussterkten bepaald volgensde VB 1972zijn verwerkt. In oudere diagrammenwas gebruik gemaakt van Duitse cijfers.Figuur 1 is ontleend aan een recent Nederlandsonderzoek, waarbij werd uitgegaan van betonmet 300 - 350 kg/m3 cement en een water-cementfactor van 0,4 tot 0,6. De krommen indeze figuur geven waarden voor cementen meteen normsterkte van resp. 450, 550 en 650kgf/cm2· Deze cementen komen overeen metonze klassen A, B en C. Men moet er rekeningmee houden dat de aangegeven druksterktenvoor het beton in werkelijkheid tot 50 kgf/cm2kunnen afwijken.Figuur 1WCfHet eerste wat in dit diagram opvalt, is de groteinvloed van de water-cementfactor. Bij gebruikvan cement klasse A en een water-cement-factor van 0,60, blijkt de kubussterkte 325kgf/cm2 te zijn. Een vermindering van de wcftot 0,50 levert een verhoging van de kubus-sterkte met 80 kgf/cm2 op. Dat is vrijwel even-veel als bereikt wordt door over te gaan opcement klasse B.Behalve reeds op blz. 1 genoemde factorenzijn er nog andere, die ook invloed uitoefenenop het verband tussen de normsterkte van hetcement en dekubussterkte van het beton. Hoe-wel die invloed voor de meeste van deze fac-toren op zich niet groot is, kunnen ze er samentoch toe bijdragen dat het verband tussen desterkte van het cement en van het ermee ver-vaardigde beton merkbaar verandert.Het gebruik van meer cement hoeft nog geenverhoging van de druksterkte te betekenen. Innormaal beton is het grind sterker dan de ce-mentsteen. De sterkte van het beton wordtdaarom bepaald door de kwaliteit van de ce-mentsteen. Het volume van de cementsteen ineen beton met een hoog cementgehalte is naarverhouding groot en tussen de grovere toe-slagkorrels zitten dikkere lagen cementsteen offijne mortel dan gewoonlijk. Dit grotere volume2cementsteen kan daarom leiden tot een lageresterkte van het geheel.Naast de hoeveelheid cementsteen is de hech-ting van de cementsteen aan het toeslagmate-riaal belangrijk voor de sterkte van het beton.Dat is ook begrijpelijk want bij een goede hech-ting zullen de verschillende bestanddelen vanhet beton samen veel beter de sterkte kunnenopbouwen dan bij een slechte.De hechting tussen het oppervlak van het toe-slagmateriaal en de cementsteen is afhankelijkvan vorm en grootte van de toeslag korrels envan de aard van het oppervlak. Er is een duide-lijk verschil in hechting tussen gladde rondekorrels en ruwe scherpe stukken.Bij de proeven, waarop het diagram van figuur1 is gebaseerd, werd de betonspecie verdichtdoor het trillen van de kubusmallen op een tril-tafel gedurende 30 seconden. Men mag aan-nemen dat deze verdichting 'praktisch volledig'is.In zo'n beton is ruwweg nog een gehalte vanca 1,5 volumeprocent aan grotere natuurlijkeporiën aanwezig. Brengt men echter, bijv. doortoepassing van hulpstoffen meer lucht in demassa dan wordt het poriënvolume groter endat heeft een negatieve invloed op de sterkte.Hulpstoffen kunnen ook een iets ander verloopBepaling van de normsterkte van cement (links) geeft een indicatie voor dekubusdruksterkte (rechts)van de sterkte-ontwikkeling van het beton totgevolg hebben dan aan de hand van de norm-sterkte van het cement te verwachten valt.Volgens de VB 1972 moeten de proefkubussenvoor de geschiktheids- en controleproef wordenbewaard bij een temperatuur van 20 ± 4 °ctot aan het tijdstip vanontvormen en daarna bij20 ± 2°C.Het maakt voor de verharding en daarmee voorde druksterkte na 28 dagen zeker verschil ofde temperatuur bij het vervaardigen en bewa-ren van de kubussen voortdurend meer aan deonder- of aan de bovengrens van deze tempe-ratuurgebieden ligt. Ook de warmte-ontwikke-ling van het beton kan, afhankelijk van cement-soort en -qehalte, het verloop van de verhar-ding verschillend beïnvloeden.Daarbij komt nog dat volgens de VB 1972 dekubussen na het ontvormen zowel onder waterals in vochtige omgeving mogen worden op-geslagen. In het laatste geval wordt dan wèlvoorgeschreven dat de kubussen op alle vlak-ken met een ononderbroken waterfilm moetenzijn bedekt. Wanneer hieraan niet zorgvuldigde hand wordt gehouden. kan het resultaat van3de druksterktebeproeving worden beïnvloed.Behalve de hierboven genoemde invloeden zijner nog andere oorzaken voor een zekere sprei-ding, zoals bijv. onnauwkeurigheden in afmetenen -wegen, variaties in mengen en verdichten,niet geheel zuivere drukvlakken, verschil insnelheid van druktoename, enz. Allemaal af-wijkingen die men door nauwkeurig werken zoklein mogelijk probeert te houden, maar dienooit geheel te vermijden zijn.Over het geheel beschouwd ziet het er ten aan-zien van de vraag of er een verband bestaattussen de normsterkte van cement en de druk-sterkte van beton, maar somber uit. Toch :be-hoeven we de door ons gestelde vraag niet met'nee' te beantwoorden. Omdat de invloed vande meeste factoren maar klein is en ze als regelelkaar bovendien gedeeltelijk tegenwerken,valt het allemaal nog wel mee. Aan de anderekant moeten we ons goed bewust blijven van demogelijke variaties. Een volmondig 'ja' op onzevraag gaat dus iets te ver.Ten aanzien van de tot dusver gebruikte dia-grammen, zoals die ook vroeger reeds inBETON/EK zijn afgebeeld, moeten we opmer-ken dat deze zijn gebaseerd op resultaten vol-gens Duitse voorschriften. Deze wijken af vande voorschriften in de VB 1972. Bij de Duitsevoorschriften bestaat er bovendien nog, zowelbij de normbeproeving van cement als bij dedruksterktebepaling van beton, verschil tussenoude en nieuwe voorschriften. Allemaal rede-nen om oudere diagrammen met nog iets meerwantrouwen te bekijken als dat van figuur 1.Zoals reeds gezegd valt het in de praktijk tochnog wel mee en :het is dus zeker niet zo dat ditsoort diagrammen als waardeloos moet wordenbeschouwd. Heeft men voldoende aan een glo-baal beeld van de sterkte, die met een bepaaldmengsel is te bereiken of omgekeerd van hetmengsel en de cementkwaliteit, die nodig is omeen bepaalde sterkte te halen, dan is het afge-beelde diagram een eenvoudig en bruikbaarhulpmiddel.Wil men nauwkeuriger informatie over de vraagof men met een bepaaldespeciesamenstellingde voorgeschreven druksterkte kan halen, danis het uitvoeren van een geschiktheidsproef4onvermijdelijk. Dat overigens ook het resultaatvan de geschiktheidsproef op grond van on-vermijdelijke onnauwkeurigheden nog aan ze-kere beperkingen onderhevig is en dat ookdeze dus geen absolute zekerheid kan geven,valt gemakkelijk uit bovenstaande beschouwingaf te leiden.Voor degenen die het diagram zelf zouden wil-len natekenen, geven we hier nog een formule,waarmee het diagram kan worden geconstru-eerd:250B = 0,8 N + - 450 kgf/cm2Hierin is:B = kubusdruksterkte na een bepaalde ver-hardingstijd (3 - 28 dagen)N = normsterkte cement na dezelfde tijd= water-cementfactor (0,4 - 0,6)Zoals reeds eerder is opgemerkt, moet bij dezeberekening :in acht worden genomen dat eenwerkelijk gemeten druksterkte wel 50 kgf/cm2van de berekende waarde kan afwijken.