Een uitgave van deNederlandse Cementindustrieredactie-adresHerengracht507 Amsterdamtelefoon 020-238531Waterafscheidingapril 1970Om op snelle en redelijk betrouwbare wijze eenindruk te krijgen van de samenstelling vanmortelspecie is (in handen van een deskundigopzichter!) de volgende methode goed bruik-baar (figuur 1a en b).Vul een glazen maatcilinder (of bijv. een schonemelkfles) voor de helft met specie; aanvullenmet water. Daarna flink schudden tot eenhomogene massa is gevormd, waarna het meet-vat wordt neergezet en enige tijd met rustgelaten. We zien dat het zand zich op de bodemafzet terwijl het fijnere cement zich overwegendhierboven bevindt. Het bezinken van de fijnstecementkorrelskan overigens geruime tijdduren. De grens tussen zand en cement ismeestal vrij duidelijk waar te nemen; vooral isdit het geval bij gebruik van gewassen, scherpzand dat geen zeer fijn materiaal bevat. Metenige ervaring kan deze methode als snelle,globale controle van de zand-cementverhoudingin species fungeren.Wat is hier nu eigenlijk gebeurd?Na het schudden bevinden zich zand- encementdeeltjes homogeen verdeeld in een zogrote hoeveelheid water dat ze zich daarintamelijk ongehinderd kunnen bewegen. Uit-gaande van deze toestand zullen de korrels zichonder invloed van de zwaartekracht verticaalomlaag verplaatsen. De korrels vallen dus doorhet water. Tijdens deze val wordt weerstandondervonden van het water. De weerstand isgroter naarmate de verhouding oppervlakte-gewicht van de korrels toeneemt, dus wanneerde deeltjes kleiner zijn. Grote korrels vallen hetsnelst en in de eindtoestand bevinden demeeste grote korrels zich aan de onderzijde enWATERCEMENTZANDbte-tiEen homogeen specie-watermengsel na hetschudden van de fles (a); na bezinken onderinzand, daarboven cement en daarboven water(b)de meeste kleine aan de bovenzijde van dekorrelstapeling.Natuurlijk is de scheiding nooit helemaal scherp.Een cementkorrel die zich na het schuddenonder in de fles bevond, zal zeer langzaam val-len maar ten slotte toch onderin de fles terecht-komen te midden vaneen overmaat zandkorrelsuit hogere regionen en met een grotere valsnel-heid. Het voorgaande is echter een duidelijkeillustratie van het gedrag van een hoeveelheidvast materiaal (met diverse korrelafmetingen)die zich in een vloeistof bevindt.2Een uitgeboorde cilinder van een beton metbasalt als toeslagmateriaal; duidelijk is de ont-menging te zien: grove korrels beneden, fijnereboven3a-bBijeen plastische en homogene betonspecie (a)kunnen door bijv. trillen de grote korrelsuitzakken (b)Wat is waterafscheiding?Betonspecie is een mengsel van grind, zand,cement en water; dat wil dus zeggen een hoe-veelheid vast materiaal in water. De korrel-afmetingen wisselen daarbij van de grootstegrind- tot de kleinste cementkorreL Hoeveelwater is nu aanwezig?Dat hangt van verschillende omstandigheden af:· Betonspecie die volgens de regels van dekunst is samengesteld met het doel kwaliteits-beton te vervaardigen, bevat slechts weinigwater. Dank zij de goede korrelopbouw van hetgeheel (optimale verwerkbaarheid!) is dezegeringe hoeveelheid water al voldoende om metbehulp vaneen geschikte verdichtingsmethodede specie te verdichten.· Aan betonspecie, waarvan de korrelopbouwniet optimaal is, moet meer water worden toege-voeqd voor het bereiken van eenzelfde verwerk-baarheid als in het bovenstaande geval. Dezespecie :is op het oog zeker niet minder stug dande vorige. Gaat men echter mechanisch ver-dichten, dan schept de grotere hoeveelheidwater de mogelijkheid van een grotere onder-linge beweeglijkheid van de deeltjes.· Maakt men een betonspecie zeer plastisch,dan kan deze, ongeacht de korrelopbouw ge-makkelijk met de hand te verdichten zijn. In datgeval leidt mechanische verdichting tot eengrote beweeglijkheid van de deeltjes.· Ten slotte kan een specie zo plastisch zijnsamengesteld ('soepspecie') dat zelfs in hetonberoerde stadium zo weinig wrijving tussende korrels aanwezig is, dat zij zich gemakkelijkten opzichte van elkaar kunnen bewegen.Men kan zich wel voorstellen dat in deze reeksvoorbeelden in de genoemde volgorde de hoe-veelheid 'vrij' water toeneemt, zonder nu directeen scherpe definitie van dit begrip te hoeven2geven. Een goed opgebouwde en 'droge' beton-specie beschikt over zo weinig 'vrij' water datde massa in rusttoestand volledig stabiel is;slechts dank zij de goede korrelopbouw wordtde nodige verwerkbaarheid verkregen. Aan deandere kant van de schaal vinden we de 'ver-zopen' betonspecie met zo veel 'vrij' water datzelfs zonder enige invloed van buitenaf de kor-rels zich gemakkelijk ten opzichte van elkaarkunnen verplaatsen.Wanneer de vaste delen van betonspecie overvoldoende bewegingsvrijheid ten opzichte vanelkaar beschikken, zal hetzelfde effect optredenals in de inleiding beschreven is. De korrelszullen onder invloed van hun gewicht uitzakken,dat wil zeggen de grofste grindkorrels zakkenhet snelst, de kleinere langzamer enz. Hoewelhet volume van de totale massa gelijk blijft,3zullen de vaste bestanddelen een dichtere pak-king vormen. Het daardoor verdreven water ver-zamelt zich als een helder laagje aan het opper-vlak. Dit noemt men waterafscheiding of'bleeding' van betonspecie.De eindtoestand zoals die tengevolge vanbleeding onder ongunstige omstandighedenzou kunnen ontstaan, wordt weergegeven in fi-guur 3b waarbij de oorspronkelijk homogenebetonspecie is ontmengd. Bij gelijkblijvend to-taalvolume is aan de onderzijde een overmaatgrind aanwezlq; aan de bovenzijde bevindt zicheen laagje helder water met vlak daaronder eenlaag die vrijwel geen grove korrels bevat.Overigens zal de aldus geschetste eindtoestandmeestal niet worden bereikt omdat door bindingvan het cement de massa opstijft en dientenge-volge de beweeglijkheid der deeltjes snel af-neemt.GevolgenTen gevolge van waterafscheiding zijn de vastedelen van de specie dichter op elkaar gepakt;het er bovenstaande waterlaagje zal ten slotteverdampen en feitelijk is op deze manier eenverlaging van de watercementfactor bereikt!Dit is slechts een schijnbaarvoordeel: de aldusverdichte specie is namelijk ontmengd en bezitin de bovenlaag een hoger gehalte aan water enfijne delen (vooral cement). Deze laag is daar-door minder slijtvast en vertoont door de groteuitdrogingskrimp een aanzienlijke scheurgevoe-ligheid.Bij aanwezigheid van horizontale wapenlnqs-staven kunnen de uitzakkende grindkorrels opde staven blijven hangen, terwijl tussen de sta-ven de korrels verder bewegen. Hierdoorkunnen scheuren ontstaan in beton van noggeen twee uur oud. Aan de onderzijde van de3staven (evenals trouwens onder grote grind-korrels) kan zich door plaatselijke uitzakkingeen waterbel vormen, die na verharden en uit-drogen van het beton overgaat een luchtbel.Ontbreken van hechting tussen beton en wa-pening is niet alleen uit constructief oogpuntontoelaatbaar, maar bovendien is het staal daar-door onvoldoende tegen corrosie beschermd.Bleeding ontstaat:· als betonspecie veel water bevat ten gevolgevan een onbevredi·gende korrelopbouw;· als betonspecie een grotere verwerkbaarheidheeft dan noodzakelijk is in verband met debeschikbare verdichtingscapaciteit... en bleeding kan worden voorkomen door:1 niet meer water te gebruiken dan beslistnodig is voor de verwerkbaarheid;2 een goede korrelopbouw aan de specie tegeven waardoor met de minimale hoeveelheidwater kan worden volstaan;3 beperking van de hoeveelheid 'vrij' water inde specie.Het verband tussen korrelopbouw en verwerk-baarheid zal hier niet worden toegelicht; ditonderwerp is belangrijk genoeg om er een af-zonderlijk nummer van BETONlEK aan te wij-den. Wel wordt met nadruk gewezen op de roldie de totale hoeveelheid 'fijn' materiaal inbetonspecie hierbij speelt. Méér fijne korrelsvragen méér water ter bevochtiging waardoor,onder overigens gelijkblijvende omstandig-heden, de hoeveelheid 'vrij' water wordt beperkt.Fijner gemalen cement leidt eveneens tot eengrotere te bevochtigen oppervlakte van de kor-rels. Dit beïnvloedt overigens niet alleen demate van bleeding maar ook de tijd waarin het4Een uitgewassen beton waarbij ontmenging isopgetredenkan optreden. Bij :het vergelijken van cementenvan diverse fijnheid binnen één cementsoort(bijv. portlandcement klasse A tegenover klasseB met grotere fijnheid) zal immers het fijner,dus sneller, cement leiden tot sneller opstijvenvan de specie. Eventuele waterafscheiding komtdan eerder tot stilstand.Tot besluit nog enkele opmerkingen over dediverse invloeden van eventueel gebruiktehulpstoffen op waterafscheiding.De werking van een goede plastificeerder, dieniet ingrijpt in het mechanisme van de cement-reactie maar door verlagen van de oppervlakte-spanning van water de verwerkbaarheid ver-betert, is duidelijk: de hoeveelheid 'vrij' waterkan bij dezelfde verwerkbaarheid worden ver-minderd. Door een versneller of vertrager wordtfoto's:B. J. de Ruiter, Amsterdam; (blz. 2)Hoogovens IJmuiden; (blz. 4)4de tijdsduur van waterafscheiding beïnvloed.Dit geldt overigens ook voor alle andere fac-toren die het tempo van de cementreactie beïn-vloeden, dus behalve de reeds genoemde in-vloed van cementsoort en -kwaliteit speelt ookde specietemperatuur hierbij een rol.Als laatste dient dan nog te worden genoemdde luchtbelvormer. Deze werkt niet alleenplastificerend maar de zeer vele, zeer kleineluchtbellen (feitelijk bestaande uit lucht met eenvliesje water) verminderen wederom de hoe-veelheid 'vrij' water. Volledigheidshalve kannog worden 'gewezen op de rol die deze lucht-belletjes spelen als aanvullende zandfractie;zoals bekend moet met deze factor rekeningworden gehouden bij het meer algemene as-pect van de korrelopbouw.