BAND UITGAV E Mei 2021 06 17 BAND UITGAV E Uitdrogings- krimp Een gedetailleerde beschrijving Betoniek Standaard 17-06.indd 1 26-04-21 14:09 2 MEI 2021 STANDA ARD 17 06 Uitdrogingskrimp Beton dat is blootgesteld aan lucht zal na de nabehandeling gaan uitdrogen en als gevolg daarvan gaan krimpen. Wanneer een klein betonelement vrij kan krimpen, is dat geen probleem. Maar vaak wordt de krimp van een betonelement verhinderd, waardoor grote trekspanningen kunnen ontstaan. Door de relatief lage treksterkte van beton kunnen er vervolgens scheuren ontstaan. Uitdrogingskrimp kan dan ook van grote invloed zijn op het gedrag en de levensduur van een betonconstructie. Tijd dus om hier een Betoniek aan te wijden. KRIMP VAN EEN VLOER Voordat we ingaan op wat uitdrogingskrimp nu precies is en hoe we deze krimp kunnen beïnvloeden, kijken we eerst naar het eect van uitdrogingskrimp op een betonvloer die op een zand- of puinbed is gestort, een zogeheten 'op staal' gefundeerde vloer. Bij dit type vloer speelt uitdrogingskrimp een grote rol. Het gaat vaak om zeer grote opper vlakken en, vanwege de fundering op 'staal', vaak weinig of in sommige gevallen geen wapening. Wanneer de betonvloer vrij zou kunnen krim- pen, zoals in het theoretische geval dat de vloer op rollers ligt, zullen er geen scheuren ontstaan (g. 2). Maar in de praktijk wordt de krimp van de vloer in belangrijke mate verhin- derd door de ondergrond. Zelfs wanneer de vloer op een folie wordt gestort, wordt door wrijving de krimp gedeeltelijk verhinderd. Door deze verhindering ontstaan er trekspan -ningen in het beton. Op enig moment zijn deze trekspanningen groter dan de trek sterkte van het beton en ontstaan er scheuren die over de gehele doorsnede kunnen lopen. Bij ongewapend beton heeft de scheur - wijdte een relatie met de totale krimp en het aantal scheuren dat ontstaat. Bij een zeer sterke verhindering van de krimp ontstaan er veel scheuren op relatief korte afstand van elkaar, met een relatief kleine scheur - wijdte. Bij relatief geringe verhindering (zoals bij beton op folie op een vlak opper - vlak) ontstaan er minder scheuren, maar met een grotere scheurwijdte. Bij gewapend beton wordt de scheurwijdte vooral bepaald door enerzijds de trekspan- ning in het beton op het moment van scheu- ren en anderzijds door de hoeveelheid wapening en de verdeling daar van. Op het moment van scheuren neemt de wapening Foto voorpagina Zagen van een voeg in een betonweg Betoniek Standaard 17-06.indd 2 26-04-21 14:09 3 MEI 2021 STANDA ARD 17 06 daarbij door de constructeur gekeken naar de hoeveelheid wapening, de dekking, de wapeningsafstand, de staafdiameter en naar de grootte van de vloer velden. Maar de betonsamenstelling en de verhardings- omstandigheden bepalen de mate van uit - drogingskrimp en spelen dus ook een grote tenslotte de in het beton aanwezige trek - spanning volledig over, waardoor het staal zal rekken. Er wordt naar gestreefd om de scheur vor - ming te beheersen en de scheurwijdte zo veel mogelijk te beperken. Primair wordt 2 Eect van verhindering van krimp op een betonvloer. Ook een vloer 'op staal' kan niet vrij krimpen, waardoor scheuren ontstaan puinbed betonvloer rollers betonvloer Krimp zonder verhindering : g een scheurvorming Krimp met verhindering door o ndergro nd: scheurvorming 1 Bij op staal gefundeerde vloeren speelt uitdrogingskrimp een grote rol Betoniek Standaard 17-06.indd 3 26-04-21 14:09 4 MEI 2021 STANDA ARD 17 06 rol bij de scheur vorming als gevolg van uit- drogingskrimp. We gaan nu eerst kijken wat uitdrogingskrimp precies is en ver volgens bespreken we de belangrijkste factoren die van invloed zijn op de krimp. Daarna kijken we hoe we de uitdrogingskrimp en de gevol- gen van uitdrogingskrimp kunnen beperken. MECHANISMEN UITDROGINGSKRIMP Onder uitdrogingskrimp verstaan we krimp (verkorting) van verhard beton door uitdro- ging. Naast uitdrogingskrimp zijn er nog diverse andere vormen van krimp, waar van de belangrijkste kort staan omschreven in het kader 'Soorten krimp'. SOORTEN KRIMP Bij beton kunnen we onder andere de volgende vormen van krimp onderscheiden: ? Plastische krimp is krimp in de plastische fase, door afscheiding van water (bleeding) en verdamping van water. Doordat er water verdwijnt, krimpt de nog plastische betonmassa. ? Autogene krimp is krimp die optreedt zonder uitwisseling van vocht met de omgeving en bij constante temperatuur. Het is vooral het gevolg van inwendige uitdroging van beton door voortgaande hydratatie, maar omvat ook de hierna genoemde chemische krimp. Inwendige uitdroging treedt vooral op bij beton met een lage water-cementfactor. ? Chemische krimp is het gevolg van het feit dat de hydratatieproducten een kleiner volume innemen dan het cement en water. De chemische krimp is bij portlandcement zo'n 7%. Deze krimp leidt uitwendig echter nauwelijks tot krimp, inwendig ontstaan er vooral poriën. ? Uitdrogingskrimp is krimp als gevolg van het verdampen van niet-chemisch gebonden water. Hierdoor trekken de poriën samen en krimpt het beton. ? Thermische krimp is krimp van beton door afkoelen. Dat kan zowel afkoeling van door externe factoren verwarmd beton zijn, zoals zoninstraling, maar ook afkoeling van jong beton dat is opgewarmd door hydratatiewarmte. 0 50 100 150 200 250 0 50 100 150 200 250 300 350 400 krimp (µm/m) ouderdom (dagen) Autogene krimp en uitdrogingskrimp - C35/45, 0,7 m dikke wand tweezijdige uitdroging - 80 % RV autogene krimp uitdrogingskrimp totale krimp 0 50 100 150 200 250 0 50 100 150 200 250 300 350 400 krimp (µm/m) ouderdom (dagen) Autogene krimp en uitdrogingskrimp - C35/45, 0,2 m dikke wand tweezijdige uitdroging - 80 % RV autogene krimp uitdrogingskrimp totale krimp 3 Vergelijking tussen autogene krimp en uitdrogingskrimp Betoniek Standaard 17-06.indd 4 26-04-21 14:09 5 MEI 2021 STANDA ARD 17 06 AUTOGENE KRIMP EN UITDROGINGSKRIMP Zowel bij autogene krimp als bij uitdrogings- krimp wordt de krimp veroorzaakt door uit - droging. Desondanks zijn er, doordat het bij autogene krimp gaat om inwendige uitdro- ging, grote verschillen tussen deze twee vor - men van krimp. Autogene krimp vindt uniform over de doorsnede plaats, terwijl uitdrogings - krimp van buiten naar binnen optreedt. Hier - door is autogene krimp, in tegenstelling tot uitdrogingskrimp, niet afhankelijk van de afmetingen van een betonelement en van de luchtvochtigheid. Verder neemt de autogene krimp toe bij toenemende druksterkte (afne - mende water-cementfactor) van het beton, terwijl de uitdrogingskrimp juist afneemt bij toenemende druksterkte. Bovendien treedt autogene krimp, omdat die afhankelijk is van de hydratatiesnelheid, veel sneller op dan uitdrogingskrimp. Autogene krimp kan apart worden gemeten, door uitwisseling van vocht met de omgeving volledig te blokkeren. Maar bij het meten van uitdrogingskrimp is er ook altijd sprake van autogene krimp. De uitdrogingskrimp wordt bepaald door de totale krimp te meten en te verminderen met de autogene krimp. Bij autogene krimp blijft de massa van het beton gelijk, terwijl die bij uitdrogingskrimp daalt. In guur 3 worden autogene krimp, uitdro- gingskrimp en de totale krimp (de som van autogene en uitdrogingskrimp) met elkaar vergeleken voor een C35/45 op basis van een CEM I 42,5 N met water-cementfactor 0,45, voor een wand van 20 cm dik en een wand van 70 cm dik, met tweezijdige uitdroging. Zowel de autogene als de uitdrogingskrimp zijn berekend op basis van de in Eurocode 2 gegeven modellen. Uit de guren blijkt dat ook bij een wand van 20 cm dik de autogene krimp een niet te ver - waarlozen bijdrage levert aan de totale krimp (bij deze relatief lage water-cementfactor en een luchtvochtigheid van 80%). 0 50 100 150 200 250 0 50 100 150 200 250 300 350 400 krimp (µm/m) ouderdom (dagen) Autogene krimp en uitdrogingskrimp - C35/45, 0,7 m dikke wand tweezijdige uitdroging - 80 % RV autogene krimp uitdrogingskrimp totale krimp 0 50 100 150 200 250 0 50 100 150 200 250 300 350 400 krimp (µm/m) ouderdom (dagen) Autogene krimp en uitdrogingskrimp - C35/45, 0,2 m dikke wand tweezijdige uitdroging - 80 % RV autogene krimp uitdrogingskrimp totale krimp 3 Vergelijking tussen autogene krimp en uitdrogingskrimp Betoniek Standaard 17-06.indd 5 26-04-21 14:09 6 MEI 2021 STANDA ARD 17 06 Uitdrogingskrimp is het gevolg van het verdampen van niet-chemisch gebonden water in het beton. Het water verlies begint in de grote poriën, waarbij nog nauwelijks sprake is van krimp. Ver volgens zal er water verdwijnen uit de kleinere capillaire poriën en later ook uit de gelporiën. Door dit water- verlies trekken de poriën samen, met krimp van de cementsteen en daarmee van het beton tot gevolg. Bij het drogen en krimpen zijn meerdere processen betrokken die vaak ook nog een onderlinge wisselwerking hebben. Dit is het gevolg van de gecompliceerde structuur van het poriënsysteem, terwijl de afmetingen van de poriën ook nog in de loop van de tijd veranderen door voortgaande hydratatie en carbonatatie van de cementsteen. In het navolgende bespreken we de twee belangrijkste theorieën die de krimp van beton als gevolg van uitdroging verklaren. Capillaire spanning In evenwichtstoestand zijn bij een bepaalde relatieve vochtigheid alle poriën tot een bepaalde grootte geheel gevuld met water. De relatie tussen de poriegrootte en deze evenwichts-relatieve vochtigheid in een porie wordt gegeven in guur 4. Een porie droogt dus uit als de relatieve luchtvochtigheid lager is dan een bepaald niveau, aangegeven in guur 4. De temperatuur heeft overigens nauwelijks invloed op deze relatie. Bij uitdroging zal eerst water verdampen uit de grotere poriën en later uit de kleinere poriën. Door het verdampen van water ont - staat er een meniscus in de poriën, dus een holle vloeistofspiegel. Hierdoor ontstaan er trekspanningen in de capillairen ofwel een onderdruk. Onder invloed van deze onder - druk ver vormt de cementmatrix: de poriën worden kleiner en het beton krimpt. Uit guur 4 volgt dat de snelheid waarmee beton uitdroogt, afhangt van de relatieve vochtigheid van de omgeving en de poriën- structuur. Uit de guur blijkt ook dat de aller - kleinste (gel)poriën hygroscopisch zijn: ze kunnen water uit droge lucht opnemen. Zo zal in een porie met een diameter van 2 nm (nanometer) water condenseren, zodra de relatieve vochtigheid boven de 34% komt. Dat condensatie optreedt onder 100% luchtvoch- 4 Relatie tussen de diameter van een porie en de evenwichts-relatieve vochtigheid in een porie 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 1 101001000 relatieve vochtigheid (%) diameter porie (nm) poriën blijven of worden gevuld poriën drogen uit gel-poriën capillaire poriën Betoniek Standaard 17-06.indd 6 26-04-21 14:09 7 MEI 2021 STANDA ARD 17 06 tigheid komt doordat in zeer kleine ruimten vanderwaalskrachten tussen watermole- culen in de lucht en de wanden een rol gaan spelen. Capillaire poriën kunnen worden verdeeld in kleine poriën van grofweg 10 tot 50 nm en grote poriën van 50 nm tot 1 µm. Poriën klei- ner dan 10 nm worden meestal beschouwd als gelporiën. Het zijn vooral de grotere gelporiën en de kleine capillaire poriën die van invloed zijn op de krimp bij een relatieve luchtvochtigheid van 50% of hoger. De capillaire poriën tussen 10 en 50 nm zijn bepalend voor de krimp bij een relatieve vochtigheid van meer dan 80%; de gelporiën tussen 2,5 en 10 nm zijn bepalend voor de krimp tussen 50 en 80% RV. De capillaire spanningstheorie kan het grootste deel van de krimp van beton ver - klaren in het gebied van zo'n 40% tot 100% relatieve vochtigheid. Gibbs-Bangham-mechanisme Bij een relatieve luchtvochtigheid (RV) van zo'n 40% en lager wordt het zogeheten Gibbs-Bangham-mechanisme het domi- nante mechanisme voor de krimp. Wanneer de capillaire poriën leeg zijn, worden opper - vlakte-energie-eecten bepalend voor de krimp. In de natuur wordt altijd gestreefd naar een zo laag mogelijke energietoestand. Een zo groot mogelijk contactvlak vaste stof / vloeistof en een zo klein mogelijk contact - vlak vloeistof / lucht levert de gunstigste situatie op: de laagste opper vlakte vrije energie. De CSH-plaatjes worden hierdoor bij aanwezigheid van water uit elkaar gedrukt, maar bij uitdroging naar elkaar toe getrokken. Bij 40% RV zijn poriën groter dan 2 nm leeg en alleen nog bedekt met een lm van gead- sorbeerd water. Bij verdere daling van de RV daalt de hoeveelheid geadsorbeerd water. Vanaf zo'n 30% en lager gaat het vooral om gelwater. Onder de 12% RV, in de praktijk natuurlijk normaliter niet relevant, verdwijnt zelfs het water dat zich tussen laagjes CSH bevindt volledig. Het water verlies onder circa 40% RV wordt schematisch weergege - ven in guur 5. CSH staat voor calciumsilicaathydraat, het belangrijkste bestanddeel van cement - steen. De afstand tussen de plaatjes CSH is overigens slechts in orde van grootte 1 à 2 nm, wat niet veel minder is dan de grootte van de kleinste gelporiën. Watermoleculen zijn zo'n 0,3 nm groot, zodat het tussen de plaatjes gaat om een laagje water van maar een paar moleculen dik. 5 Uitdroging cementsteen vanaf ongeveer 40% RV gelporie gelporie Capillaire porie gelporie uitdroging ~ 40 % RV ~ 30 % RV ~ 12 % RV Water in laag tu sse n CSH-plaatjes CSH-plaatje Betoniek Standaard 17-06.indd 7 26-04-21 14:09 8 MEI 2021 STANDA ARD 17 06 VOCHTWISSELINGEN Nadat beton is gedroogd tot een constant vochtgehalte bij een bepaalde relatieve luchtvochtigheid zal een afname van de rela- tieve vochtigheid verlies van vocht veroor - zaken, terwijl een toename van de relatieve vochtigheid zal leiden tot opname van vocht door het beton. Het beton krimpt of zwelt dan als gevolg van het eect van deze vocht - veranderingen op de cementsteen (g. 6). Beton dat een tijd is uitgedroogd bij bijvoor - beeld 50% RV en ver volgens onder water wordt geplaatst (punt A in g. 6), zal dus gaan zwellen. Maar het zal niet zwellen tot de oorspronkelijke grootte, ook niet na zeer lange tijd onder water. Het onomkeerbare (irreversibele) gedeelte van de krimp bedraagt ongeveer 30 tot 40% van de uit drogingskrimp. De eerder beschreven processen die tot krimp leiden, capillaire spanning en het Gibbs-Bangham-mechanisme, zijn in principe reversibel. Dat er toch sprake is van een deel irreversibele krimp moet dus het gevolg zijn van fysische of chemische veran- deringen van de cementsteen. Veronder - steld wordt dat er additionele verbindingen worden gevormd gedurende de uitdroging en dat er sprake is van herschikking van CSH-deeltjes tot een dichtere pakking. INVLOEDSFACTOREN OP GROOT TE UITDROGINGSKRIMP De grootte van de uitdrogingskrimp van beton is voornamelijk afhankelijk van de hoeveel- heid cementsteen, de poriënstructuur, de luchtvochtigheid van de omgeving en de afmetingen van het betonelement. We kijken nu eerst naar de invloed van de hoeveelheid cementsteen en het toeslagmateriaal. Daarna gaan we in op de invloed van de poriënstruc - tuur, de sterkteklasse van het cement, de luchtvochtigheid en de afmetingen. Cementsteen en toeslagmateriaal Meer cementsteen in beton betekent meer krimp (bij ongewijzigde kwaliteit cement - steen), aangezien hard dicht toeslagmate - riaal zelf niet of nauwelijks krimpt (g. 7). 6 Krimp en zwellen van beton als gevolg van (wisselende) opslag onder water en bij een relatieve vochtigheid van 50% zwelling krimp opslag in luchtopslag in water vervorming o uderdom irreversibele krimp krimp en zwelling bij vochtwisselingen A Betoniek Standaard 17-06.indd 8 26-04-21 14:09 9 MEI 2021 STANDA ARD 17 06 Maar het toeslagmateriaal belemmert ook de krimp van cementsteen, waardoor de krimpver vorming van beton (ongeveer 1/6 van de krimp van cementsteen) een stuk kleiner is dan je op basis van het volumeaan- deel cementsteen in beton zou verwachten. De krimp hangt wel af van het type toeslag- materiaal, zoals blijkt uit guur 8. Harde stijve toeslagmaterialen (hoge elasticiteits- modulus) zoals grind, graniet en kalksteen zijn moeilijk samen te drukken en bieden daardoor meer weerstand tegen krimp dan minder stijve toeslagmaterialen zoals zand- steen. De korrelvorm en opper vlaktestruc - tuur van het toeslagmateriaal hebben ook invloed op de mate van krimp. Het ons bekende grind is een verzameling van steensoorten, waaronder kwarts, kwartsiet, vuursteen en zandsteen. De samenstelling kan afhankelijk van de herkomst zeer sterk variëren, waardoor ook het krimpgedrag varieert. Over het alge - meen hebben harde dichte kalksteen en kwarts hogere elasticiteitsmoduli dan zand- stenen en grind. Beton met grind vertoont in de regel dan ook wat meer krimp dan beton met basalt, graniet of kalksteen, maar minder dan beton met zuiver zandsteen. 7 Krimp als functie van het volume aan toeslagmateriaal 8 Uitdrogingskrimp als functie van het soort toeslagmateriaal op basis van Rilem model B4, uitgaande van een wand van C35/45 op basis van een CEM I 42,5 N, 10 cm dik en tweezijdige uitdroging bij 50% RV 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 0 20 406080100 verhouding krimp beton / krimp cementsteen gehalte toeslagmateriaal (% V/V) cementsteen mortel beton 0 100 200 300 400 500 600 700zan d- st een grind kalk- st een kwart- siet graniet totale krimp na 1 jaar (µm/m) Betoniek Standaard 17-06.indd 9 26-04-21 14:09 10 MEI 2021 STANDA ARD 17 06 Poriënstructuur Uit de theorie over capillaire spanningen volgt dat de poriënstructuur een grote invloed heeft op de mate van uitdrogings- krimp. De poriënstructuur hangt vooral af van de water-cementfactor, de hydratatie - graad en de cementsoort. Een lagere water-cementfactor betekent kleinere poriën en daarmee minder uitdro- gingskrimp bij een bepaalde relatieve lucht - vochtigheid. Daarnaast betekent een lagere water-cementfactor een hogere E-modulus van de cementsteen en daarmee meer weerstand tegen krimp. Maar een lagere water-cementfactor betekent vaak ook meer cementsteen, wat weer meer uitdrogings - krimp oplevert. Over een brede range is er daardoor een sterke relatie tussen de uitdro- gingskrimp en het watergehalte per m 3 beton. In guur 9 is de relatie met de water- cementfactor en indirect ook met het gehalte aan cementsteen goed zichtbaar. Bedacht moet wel worden dat een dergelijk guur van toepassing is voor een specieke combinatie van proefstukafmetingen, lucht - vochtigheid, sterkteklasse van het cement, soort toeslagmateriaal en nog enkele andere invloedsfactoren. Verder heeft de guur betrekking op de uitdrogingskrimp. Bij lage water-cementfactoren wordt een belangrijk deel van de geringere uitdro- gingskrimp weer tenietgedaan door de hogere autogene krimp. Sterkteklasse cement De sterkteklasse van het cement heeft ook een grote invloed op de krimp, zoals blijkt uit guur 10. Hoe hoger de sterkteklasse van het cement, hoe meer krimp (bij gelijke betonsterkte). De literatuur is wat verdeeld als het gaat om het verklaren van het eect van de sterkte - klasse van het cement op de uitdrogings - krimp. Bij grof cement speelt in ieder geval mee dat een gedeelte niet hydrateert. Het niet-gehydrateerde cement verhindert de 9 Eindwaarden van uitdrogingskrimp als functie van het cementgehalte, water-cementfactor en watergehalte 1,4 250 l 225 l 200 l 175 l 150 l 125 l 100 l wcf 0,70 wcf 0,60 wcf 0,50 wcf 0,40 wcf 0,30 cement gehalte (kg/mbeton) krimp (mm/m) 300 400 500 600 700 200 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0 watergehalte in l/m beton Betoniek Standaard 17-06.indd 10 26-04-21 14:09 11 MEI 2021 STANDA ARD 17 06 krimp, vergelijkbaar met de werking van het toeslagmateriaal. Feitelijk is er, zeker bij jong beton, sprake van een lager eectief gehalte aan cement en zoals uit guur 7 blijkt, is het gehalte aan toeslagmateriaal een zeer bepalende factor in de krimp. Vanwege de verschillen in poriënstructuur zou je verschillen in uitdrogingskrimp verwachten tussen beton op basis van portlandcement, hoogovencement en portlandvliegascement. In de praktijk zijn de verschillen tussen deze cementen, bij gelijke sterkteklasse, echter zeer beperkt. In de regel is de uitdrogingskrimp bij hoog- ovencement en portlandvliegascement net wat lager dan bij portlandcement met dezelfde sterkteklasse. Het verschil in uitdrogingskrimp tussen een snel en een traag bindmiddel kan ook voor een deel worden verklaard, doordat beton met een traag bindmiddel in het begin meer kruip en daardoor meer spanningsrelaxatie vertoont. De buitenste laag droogt het eerste uit en wil dus meer krimpen dan de kern van een element. Die krimp van de buitenzijde wordt verhinderd door de kern, waardoor trekspanningen in de buitenzijde ontstaan. Een groot deel van die trekspan- ningen verdwijnt weer door spannings - relaxatie, en hoe trager het bindmiddel hoe groter het deel is dat weer verdwijnt. Als uiteindelijk ook de kern uitdroogt, zijn er bij een traag bindmiddel minder trekspan- ningen in de buitenzijde over die kunnen bijdragen aan de totale krimp. Luchtvochtigheid De relatieve luchtvochtigheid van de omge - ving heeft een sterke invloed op de mate van krimp. Dit is eenvoudig te verklaren vanuit de theorie: hoe lager de luchtvochtigheid van de omgeving, hoe meer poriën zullen uitdrogen. Buiten is de relatieve luchtvochtigheid gemiddeld ongeveer 80%. Binnen schommelt de luchtvochtigheid rond de 50%, waarbij het in de winter onder de 40% kan komen en in de zomer boven de 60% kan liggen. Maar uitdro- ging en vochtopname verlopen relatief traag, 10 Invloed van de sterkteklasse van het cement op de totale krimp (op basis van Eurocode 2) 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 0 50 100 150 200 250 300 350 400 krimp (µm/m) ouderdom (dagen) Totale krimp - C35/45, 20 cm dikke wand tweezijdige uitdroging -50 % RV CEM 32,5 N CEM 32,5 R en 42,5 N CEM 42,5 R, 52,5 N en 52,5 R Betoniek Standaard 17-06.indd 11 26-04-21 14:09 12 MEI 2021 STANDA ARD 17 06 zodat voor een binnenmilieu 50% kan worden aangehouden. In guur 11 wordt de invloed van de relatieve vochtigheid op de totale krimp weergegeven. Afmetingen Ook de afmetingen van een betonelement hebben een grote invloed op de mate van krimp. Een wand van 10 cm dik heeft na drie maanden al meer dan 70% van de maximale krimp (bij de betreende luchtvochtigheid) bereikt. Bij een wand van 1 m dik wordt 70% van de maximale krimp pas na ruim vier jaar bereikt. Bij dikke elementen verloopt de krimp niet alleen veel trager dan bij dunne elementen, ook de uiteindelijke krimp is bij dikke elemen- ten lager dan bij dunne elementen (g. 12). Dat beton langzaam van buiten naar binnen uitdroogt, blijkt uit guur 13. Het gaat om grindbeton (300 kg portlandcement klasse A en wcf 0,53) met een dikte van 15 cm dat een - zijdig uitdroogt in een binnenmilieu na eerst na het storten 4,5 maand aan een buitenmilieu te zijn blootgesteld (simulatie van de bouw). Dat een dik element niet alleen trager uit - droogt maar uiteindelijk ook minder krimpt dan een dun element, is ook mede het gevolg van het eerder beschreven eect van spanningsrelaxatie. BEPERKEN VAN DE KRIMP Uit het voorgaande volgt aan welke knoppen we kunnen draaien om de uitdrogingskrimp te beperken. Zo neemt de uitdrogingskrimp af als we een trager cement nemen of de water-cementfactor verlagen. De krimp wordt ook minder als we, door optimalisatie van de korrelpakking, het gehalte aan cementsteen verlagen. Ook met de keuze van het toeslagmateriaal kunnen we de krimp beïnvloeden. Als we niet aan deze knoppen kunnen draaien, kan de uitdro- gingskrimp worden verlaagd met een krimpreducerende hulpstof. Deze hulp- stoen werken vooral door het verminderen van de opper vlaktespanning van het poriewater. Dit leidt tot een vermindering van de capillaire spanning en daarmee vermindering van de krimp. Met deze hulpstoen kan de krimp met maximaal circa 50% worden gereduceerd. Het verlengen van de nabehandeling 11 Totale krimp als functie van de luchtvochtigheid (op basis van Eurocode 2) 12 Totale krimp als functie van de dikte van een wand (op basis van Eurocode 2; CEM I 42,5 N). De totale krimp van de 20 cm dikke wand eindigt uiteindelijk na 50 jaar rond de 450 µm/m en de 120 cm dikke wand op zo'n 350 µm/m. De 20 cm dikke wand heeft na 10 jaar meer dan 95% van de eindkrimp bereikt; de krimp van de 120 cm dikke wand zit na 10 jaar grofweg op zo'n 80% van de eindkrimp 0 50 100 150 200 250 300 350 400 0 50 100 150 200 250 300 350 400 krimp (µm/m) ouderdom (dagen) Totale krimp - C 35/45, 20 cm dikke w and tw eezijdi ge uitdr oging 40% 50% 60% 70% 80% 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 0 50 100 150 200 250 300 350 400 krimp (µm/m) ouderdom (dagen) Totale krimp - C35/45, 10 tot 120 cm dikke wand tweezijdige uitdroging - 50 % RV 10 cm 20 cm 40 cm 80 cm 120 cm Betoniek Standaard 17-06.indd 12 26-04-21 14:09 13 MEI 2021 STANDA ARD 17 06 vertraagt de start van de uitdrogingskrimp, maar heeft weinig invloed op de uiteinde- lijke grootte van de uitdrogingskrimp. BEPERKEN VAN DE GEVOLGEN Bij een ongewapende of marginaal gewa- pende betonvloer is het nodig krimpvoegen aan te brengen, om te voorkomen dat er een grillig scheurpatroon ontstaat. Deze krimp - voegen worden gebruikelijk op een afstand van 24 tot 36 maal de dikte van de vloer aange - bracht. De vloer wordt hierbij kort na het stor - ten (binnen 48 uur) tot circa 1/3 van de vloer - dikte ingezaagd. Onder de zaagsneden vormen zich ver volgens de krimpscheuren. Die ruwe scheuren leveren overigens nog wel voldoende samenhang tussen de vloer velden. Voor gewapend beton zijn grote vloer velden mogelijk. Door te wapenen neemt niet alleen de belastbaarheid van de vloer toe, maar kan ook de scheurwijdte worden beheerst. Bepalend voor de scheurwijdte zijn vooral de diameter van en afstand tussen de sta- ven, de dekking en de treksterkte van het beton op het moment van scheuren. TOT SLOT In deze Betoniek zijn we uitgebreid ingegaan op het fenomeen uitdrogingskrimp. Geluk - kig houdt de constructeur terdege rekening met krimp, waardoor er in de regel geen problemen ontstaan als gevolg van uitdro- gingskrimp. Voor kritische situaties kan het echter wenselijk zijn de krimp zo veel moge - lijk te beperken. Zoals in deze Betoniek is gebleken, kunnen we hier voor aan meer - dere knoppen draaien. 13 Eenzijdige uitdroging van een 15 cm dikke plaat van grindbeton 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 30 64 106 148 232 303 442 543 vochtgehalte (% m/m) ouderdom (dagen) 1 3 5 7 9 11,5 diepte (cm): METEN VAN KRIMP Volumeveranderingen door krimp zijn uiteraard driedimensionaal, maar voor het gemak wordt krimp vrijwel altijd uitgedrukt in lengte in plaats van in volume. De lengteverandering wordt meestal dimensieloos uitge - drukt, bijvoorbeeld als percentage, in promille of in miljoensten. Om het wat tastbaarder te houden, kan er echter wel een eenheid aan worden toege - voegd. Zoals micrometer per meter (µm/m) of millimeter per meter (mm/m), maar omdat het hier om breuken gaat wordt de krimp feitelijk dimensieloos uitgedrukt. Voor het meten van de totale krimp is er een Europese norm beschik - baar: EN 12390-16. De norm stelt onder andere eisen aan de proef - stukken, het aanbrengen van meet - punten, de meetapparatuur en de bewaaromstandigheden. Voor het meten van krimp worden proefstukken, prisma's of cilinders, voorzien van meetpunten aan de uit - einden of aan een zijde van de proef - stukken. De meetpunten kunnen worden ingestort of na het ontkisten worden opgelijmd. Na 24 uur wor - den de proefstukken ontkist, wor - den indien van toepassing meetpun- ten opgelijmd en vindt een zogeheten nulmeting plaats. De proefstukken worden daarna in een klimaatkast geplaatst met een constante relatieve luchtvochtig - heid (gebruikelijk 50%). Op regel- matige tijdstippen wordt de lengte - verandering gemeten met een nauwkeurig meetinstrument dat een resolutie van ten minste 0,001 mm moet hebben. De Europese norm biedt in een nor - matieve bijlage ook een vereenvou- digde procedure voor het meten van de autogene krimp. De uitdrogings - krimp kan worden berekend door van de gemeten totale krimp bij uit - droging de separaat gemeten auto- gene krimp af te halen. Betoniek Standaard 17-06.indd 13 26-04-21 14:09 14 MEI 2021 STANDA ARD 17 06 KENNISDELING VIA BETONIEK, DANKZIJ ONZE PARTNERS BETONIEK = STANDAARD + VAKBLAD Onderdeel van het Betoniek-abonnement is naast Betoniek Standaardook Betoniek Vakblad. Dit is een magazine op groot formaat met artikelen over onder meer projecten, ontwikkelingen, onderzoek, regelgeving en onderwijs. Deze artikelen worden geschreven door de lezers van Betoniek zelf. Daarin wijkt Betoniek Vakblad dus af van Betoniek Standaard, dat volledig door een deskundige redactie wordt geschreven. Betoniek Vakblad verschijnt vier keer per jaar. Alle artikelen zijn te raadplegen op www.betoniek.nl. Voor leden van Betoniek is dat gratis! BETONIEK = STANDAARD + VAKBLAD Onderdeel van het ook VOOR TECHNOLOGIE EN UIT VOERING VAN BETON V A K B L A D 1 2021 Pneumatische bekisting LICHTGEWICHTELEMENTEN FERROCEMENT ? BEPERKEN SCHEURVORMING CER ? DUURZAME TRENDS BETONMORTEL ? MINIMUM KLINKERGEHALTE BETON BV 1-2021 Cover.indd 1 15-03-21 12:37 Lidmaatschap 2021 Kijk voor meer informatie over onze lidmaatschappen op www.betoniek.nl/lidworden of neem contact op via lezers- ser vice@aeneas.nl of 073 205 10 10. Voorwaarden Je vindt onze algemene voorwaarden op www.betoniek.nl/algemene- publicatievoorwaarden-betoniek. Betoniek Standaard is onderdeel van Betoniek Platform, hét kennisplatform over technologie en uitvoering van beton. Betoniek Standaard verschijnt 4x per jaar en is een uitgave van Aeneas Media bv, in opdracht van het Cement&BetonCentrum. In de redactie zijn vertegenwoordigd: BAM Infraconsult, ENCI, Mebin, Mobile Concrete Group, SKG-IKOB en TNO. Uitgave Aeneas Media bv Ruimte 4121 Veemarktkade 8 5222 AE 's-Hertogenbosch Website www.betoniek.nl Lezersservice T: 073 205 10 10 E: lezersser vice@aeneas.nl Vormgeving Inpladi bv, Cuijk Redactie T: 073 205 10 27 E: betoniek@aeneas.nl Hoewel de grootst mogelijke zorg wordt besteed aan de inhoud van het blad, zijn redactie en uitgever van Betoniek niet aansprakelijk voor de gevolgen, van welke aard ook, van handelingen en/of beslis- singen gebaseerd op de informatie in deze uitgave. Niet altijd kunnen rechthebbenden van gebruikt beeldmateriaal worden achterhaald. Belang- hebbenden kunnen contact opnemen met de uitgever. © Aeneas Media bv 2021 ISSN: 2352-1090 Literatuur 1 F.H. Wittmann, F. Beltzung and T.J. Zhao. Shrinkage mechanisms, crack formation and ser vice life of reinforced concrete structures, Int. J. Structural Engineering, Vol. 1, No. 1, 2009. 2 M. West, D. Darwin and J. Browning. E ect of materials and curing period on shrinkage of concrete. The University of Kansas Center for Research, Inc. Lawrence, Kansas, 2010. 3 A. E. Idiart. Coupled analysis of degradation processes in concrete specimens at the meso-level, doctoral thesis, Barcelona, Mei 2009. 4 B. Klemczak, M. Batog, Z. Giergiczny and A. Complex e ect of concrete composition on the thermo-mechanical behaviour of mass concrete, November 2018. 5 D. Bentz. Curing with shrinkage-reducing admixtures: beyond dr ying shrinkage reduction, Concrete International, Oktober 2005. 6 H. Hyodo, M. Tanimura, R. Sato and K. Kawai. Evaluation of e ect of aggregate properties on dr ying shrinkage of concrete, 2013. 7 H. Ye, A. Radlinska. A review and comparative study of existing shrinkage prediction models for Portland and non-portland cementitious materials. Advances in Materials Science and Engineering, Volume 2016. 8 RILEM draft recommendation: TC-242- MDC multi-decade creep and shrinkage of concrete: material model and structural analysis (Model B4), Februari 2015. 9 I. Maruyama, K. Beppu, R. Kurihara, A. Furuta.Action mechanisms of shrinkage reducing admixture in hardened cement paste, ,Journal of Advanced Concrete Technology, Volume 14, 2016. 10 I. Maruyamaa, T. Ohkubob, T. Hajia, R. Kuriharaa. Dynamic microstructural evolution of hardened cement paste during rst dr ying monitored by H NMR relaxometr y, Cement and Concrete Research 122, Elsevier, 2019. 11 CUR-VB rapport 98: Spatten van grindbeton en lichtbeton bij brand, december 1980. 12 NEN-EN 1992-1-1, Eurocode 2: Ontwerp en berekening van betonconstructies ? Deel 1-1: Algemene regels en regels voor gebouwen. Betoniek Standaard 17-06.indd 14 26-04-21 14:09