Log in
inloggen bij Cement
Hulp bij wachtwoord
Geen account?
shop word lid
Home / Alle kennis / Artikelen

Gewogen rijpheid op de bouwplaats

BAM stelt richtlijn op voor eenduidige toepassing methode gewogen rijpheid Marique Ruijs, René Sterken, Jacques Linssen - 21 maart 2020
Informatie over de ontwikkeling van de betondruksterkte is voor de uitvoering essentieel. Een goed beeld van die druksterkteontwikkeling wordt vaak verkregen met behulp van de methode van gewogen rijpheid. Het is belangrijk dat die methode op de juiste manier wordt toegepast en dat de resultaten op de juiste manier worden geïnterpreteerd. Dat geldt voor alle betrokken partijen: leverancier, uitvoering én constructeur. Om die reden heeft BAM een richtlijn opgesteld.

Richtlijn methode gewogen rijpheid

De BAM Richtlijn methode gewogen rijpheid [1] is bedoeld voor eenduidigheid rond de bepaling van de druksterkte van jong beton in constructies met de methode van gewogen rijpheid. Het belangrijkste advies binnen BAM is een eigen betontechnoloog in te schakelen, maar dat is niet altijd mogelijk. De richtlijn is er juist voor de gevallen dat er geen betontechnoloog bij een project betrokken is. Het betreft dan ook een veilige benadering.
In de richtlijn is een stappenplan opgenomen (tabel 1). Dit stappenplan is geschreven voor het uitvoeringsteam, maar legt ook acties en verantwoordelijkheden bij anderen, zoals de constructeur en de betoncentrale.
Het betreft een eerste versie. Het kan zijn dat er op basis van nieuwe inzichten op termijn een nieuwe versie zal verschijnen.

Er kunnen verschillende redenen zijn om de druksterkte van het verhardende beton in een constructiedeel te bepalen. Een aantal van die redenen heeft direct te maken met de sterkte die de betonconstructie op een bepaald moment nodig heeft. Bijvoorbeeld op het moment dat de bekisting of de onderstempeling wordt verwijderd, het moment dat de voorspanning wordt aangebracht of het moment dat een onderwaterbetonvloer wordt afgepompt. Maar ook uitvoeringstechnische zaken worden vaak gekoppeld aan de sterkte. Zo is de duur dat een constructie moet worden nabehandeld volgens NEN-EN 13670 [2] gekoppeld aan de sterkte. Een minimum sterkte is ook nodig voor het beschermen van het betonoppervlak tegen bevriezing, schadelijke stoffen of mechanische schade tijdens het uitvoeringsproces.
BAM heeft in de richtlijn in totaal zes redenen opgenomen om de druksterkte van het verhardende beton in een constructiedeel te moeten bepalen (tabel 2). In de eerste stap van de richtlijn moet de reden worden vastgesteld.

Bepalen benodigde druksterkte

Als bekend is om welke redenen een bepaalde sterkte nodig is, kan die sterkte worden vastgesteld. De druksterkte nodig voor ontkisten, voorspannen of doorgaan met bouwen moet worden bepaald door de constructeur, op basis van een berekening. Voor het ontkisten van niet-dragende bekistingen geeft de richtlijn een waarde voor de kubusdruksterkte van minimaal 5 N/mm², tenzij de constructeur een hogere waarde aangeeft. Deze eis is gebaseerd op NEN 8670 [3], art. 5.7.4.1, waarin staat dat de gemiddelde kubusdruksterkte voor niet-dragende bekistingen minimaal 3,5 N/mm2 moet zijn maar bij voorkeur minimaal 5 N/mm2.
Als de constructeur voor het ontkisten van dragende bekistingen geen benodigde kubusdruksterkte kan of wil berekenen, verwijst de richtlijn naar veilige waarden volgens GTB 2013 [4]. Bij de redenen ‘voorspannen’ en ‘doorgaan met bouwen’ moet de constructeur altijd een benodigde kubusdruksterkte berekenen.

Kubusdruksterkte

De benodigde sterkte kan worden uitgedrukt in een cilinderdruksterkte en een kubusdruksterkte. In principe zijn ze beide bruikbaar. BAM heeft afgesproken altijd uit te gaan van de kubusdruksterkte. Dat voorkomt verwarring. Het zijn immers ook kubussen aan de hand waarvan de sterkteklasse en de regressielijn voor de methode van gewogen rijpheid worden bepaald.

Gemiddelde of karakteristiek

Als de constructeur een waarde voor de benodigde kubusdruksterkte opgeeft mag dat een gemiddelde kubusdruksterkte (fcm,cube) of een karakteristieke kubusdruksterkte (fck,cube) zijn. De constructeur moet wel duidelijk aangeven welke van de twee het betreft, zodat in de uitvoering duidelijk is welke waarde moet worden gehaald.

Geen druksterkteklasse

Hoewel het in de praktijk nog wel eens gebeurt, moet de benodigde druksterkte van verhardend beton niet worden uitgedrukt in een druksterkteklasse. Een druksterkteklasse zegt namelijk feitelijk alleen iets over de sterkte op 28 dagen onder geconditioneerde omstandigheden. Indien echter toch een druksterkteklasse wordt genoemd, dan wordt vaak een karakteristieke kubusdruksterkte bedoeld en kan het tweede getal in de notatie van de sterkteklasse worden aangehouden (C20/25 komt overeen met een karakteristieke kubusdruksterkte van 25 N/mm2).

De benodigde druksterkte van verhardend beton moet niet worden uitgedrukt in een druksterkteklasse

Vaststellen druksterkteontwikkeling

Er zijn verschillende methodes om vast te stellen wat de daadwerkelijk sterkte van beton op een bepaald moment is, zoals de verhardingsproef, de terugslagwaarde en de methode gewogen rijpheid. Deze laatste is de meest bekende en meest toegepaste methode (zie ook kader ‘Methode gewogen rijpheid’). De richtlijn van BAM richt zich op deze methode.
De methode gewogen rijpheid is alleen betrouwbaar in de eerste periode van de verharding en mag dus slechts worden toegepast bij jong beton. BAM heeft als randvoorwaarde genoemd dat de benodigde kubusdruksterkte maximaal 70% van de 28-daagse kubusdruksterkte mag zijn.

Methode gewogen rijpheid

De methode gewogen rijpheid is gebaseerd op de theorie dat twee dezelfde betonsamenstellingen bij een gelijke gewogen rijpheid dezelfde druksterkte hebben. De gewogen rijpheid is een eigenschap waarin zowel de verhardingstijd als de betontemperatuur tijdens de verharding zijn verwerkt, in relatie tot de temperatuurgevoeligheid van het bindmiddel. Tijd en temperatuur worden gemeten door sensoren die in de betonconstructie worden aangebracht. De relatie tussen gewogen rijpheid en sterkteontwikkeling wordt bepaald aan de hand van proefstukken bij de betonproducent. Op basis van minimaal vijf proefstukken wordt een zogenoemde regressielijn bepaald. Ten behoeve van meer betrouwbaarheid wordt op basis van de regressielijn een ijklijn gemaakt, een lijn die evenwijdig aan de regressielijn naar lagere druksterkten is verschoven.
Meer over de methode staat in NEN 5970 en in het Betoniek-artikel ‘Ontkisten vanaf het juiste moment’ [5].

De locatie van de benodigde sterkte moet bekend zijn zodat duidelijk is waar de sensoren moeten worden geplaatst

Positie benodigde druksterkte

Het is van belang te weten waar exact de benodigde kubusdruksterkte geldt. Is dat bijvoorbeeld in het hart van de constructie of aan het oppervlak? Die locatie moet dus bekend zijn, zodat duidelijk is waar de sensoren moeten worden geplaatst. Vaak kan een gemiddelde sterkte over de dikte worden aangehouden. Dat geldt echter niet altijd. Zo geldt volgens de richtlijn voor de ontkistingssterkte van niet-dragende bekistingen en voor het nabehandelen bijvoorbeeld de sterkte in de dekking. Over dit aspect is overleg nodig met de constructeur.
BAM noemt verschillende methoden om de gemiddelde sterkte over de dikte te bepalen. Voor constructiedelen van maximaal 300 mm dik kan worden uitgegaan van de sterkte in het midden van de constructie. Voor constructiedelen tot 1250 mm moet een gewogen gemiddelde worden genomen van drie locaties (fig. 3). Een veilige benadering, die altijd is toegestaan, is het bepalen van de sterkte in de dekking aan de bovenzijde. De druksterkteontwikkeling verloopt namelijk sneller bij een hogere betontemperatuur, en tijdens de verharding is de betontemperatuur in de kern normaal gesproken hoger dan in de dekking aan de bovenzijde.

Vergelijking benodigde druksterkte en gerealiseerde druksterkte

Een belangrijk onderdeel van de richtlijn is de vergelijking van de benodigde druksterkte met de bepaalde druksterkte volgens de methode van gewogen rijpheid. Dat is immers waar het uiteindelijk om gaat. Om die vergelijking mogelijk te maken moet de betoncentrale een regressielijn leveren. Die regressielijn zegt iets over de druksterkte van een specifiek mengsel bij een bepaalde gewogen rijpheid. In de praktijk levert de betoncentrale bij die regressielijn ook vaak een ijklijn, de lijn die verticaal omlaag is verschoven over een bepaalde afstand om zo meer veiligheid te creëren. Die afstand waarover de ijklijn is verschoven, is onder andere afhankelijk van de spreiding van de resultaten van de betoncentrale. Voor de afnemer is echter niet altijd duidelijk waarop die verschuiving is gebaseerd en de regels voor die verschuiving zijn niet bijzonder overtuigend. In de praktijk komen verschuivingen voor die variëren van 1 tot 4 N/mm2. Om hier meer eenduidigheid in te krijgen en ten behoeve van meer veiligheid, gaat de BAM-richtlijn niet uit van de geleverde ijklijn, maar moet die zelf worden bepaald op basis van de geleverde regressielijn.
BAM heeft een aantal waarden bepaald voor de afstand waarover de regressielijn moet worden verschoven om de ijklijn te verkrijgen (tabel 3). Deze waarden zijn afhankelijk van de reden waarom de sterkte moet worden bepaald. Het is ook bepalend of de benodigde sterkte is uitgedrukt als een karakteristieke kubusdruksterkte of een gemiddelde. In dat laatste geval hoeft de regressielijn namelijk niet (of minder) te worden verschoven. De redenering is dat de regressielijn ook al gebaseerd is op gemiddelde waarden.
Is een benodigde sterkte als karakteristieke waarde opgegeven, dan moet de regressielijn wel (of meer) worden verschoven. Als het om de ontkistingssterkte van dragende bekistingen gaat, bedraagt de verschuiving bijvoorbeeld 8 N/mm2.
Deze waarde van 8 N/mm2 komt overeen met de relatie die de Eurocode legt tussen de karakteristieke en de gemiddelde druksterkte. De norm stelt immers dat de gemiddelde waarde 8 N/mm2 hoger ligt dan de karakteristieke waarde, ofwel fck = fcm – 8 N/mm2 en fcm = fck + 8 N/mm2 [6]. Het kan dus ook zijn dat een constructeur de karakteristieke waarde omrekent naar een gemiddelde, door bij de benodigde sterkte 8 N/mm2 op te tellen. In die gevallen moet de sterkte op basis van gewogen rijpheid dus voldoen aan een gemiddelde waarde en hoeft de regressielijn niet te worden verschoven.

Omdat niet altijd duidelijk is waarop de verschuiving is gebaseerd, gaat de BAM-richtlijn niet uit van de geleverde ijklijn maar moet die zelf worden bepaald

Voorwaarde regressielijn

De ene regressielijn is de andere niet. Het is daarom belangrijk dat de regressielijn die door de betoncentrale wordt geleverd, aan de juiste voorwaarden voldoet. Dit is verwoord in stap 4 en 5 van de richtlijn.
Een belangrijk aspect is dat de regressielijn is gemaakt voor de sterkte waar hij voor wordt gebruikt. Voordat de regressielijn wordt bepaald moet daarom de zogenoemde doelwaarde bekend zijn, ofwel de gemiddelde waarde van de sterkte die moet worden gehaald. De laagste druksterkte van de proefstukken (ofwel het laagste punt in de regressielijn) ligt maximaal 8 N/mm² onder de doelwaarde, de hoogste druksterkte van de proefstukken (hoogste punt) ligt maximaal 8 N/mm² boven de doelwaarde (fig. 4). De ijklijn mag in geen geval worden geëxtrapoleerd. Een en ander is vastgelegd in NEN 5970.
Andere voorwaarden waaraan de regressielijn moet voldoen zijn dat de informatie compleet en niet te oud is.

Aandachtspunten bij het meten

Tot slot gelden er diverse aandachtspunten bij het meten van de gewogen rijpheid. Zo moeten de sensoren op de juiste manier en op de juiste plek worden aangebracht en mogen de metingen pas worden gestart als de stort is afgerond.

Discussie

De richtlijn van BAM geeft een hoop nuttige informatie die het eenduidig gebruik van de methode van gewogen rijpheid mogelijk maakt. Bij de richtlijn is ook een Excel-bestand bijgevoegd dat het de gebruiker eenvoudiger maakt de ijklijn te bepalen.
De richtlijn is gebaseerd op de beschikbare kennis van nu en bevat een aantal uitgangspunten dat volgens de opstellers voor discussie vatbaar is. Input van derden is daarom welkom. Die input kan worden gebruikt bij een mogelijke volgende versie van de richtlijn. Tot slot: belangrijk is en blijft dat de richtlijn alleen is bedoeld voor de situaties waarbij geen betontechnoloog betrokken is en dat die daarom aan de veilige kant zit.

8 N/mm2

In veel gevallen kiest BAM er in de richtlijn voor de regressielijn met 8 N/mm2 te verschuiven om een ijklijn te krijgen. De redenering daarbij is dat de regressielijn is gebaseerd op gemiddelde waarden. Deze 8 N/mm2 is gebaseerd op het verschil tussen de gemiddelde druksterkte en de karakteristieke druksterkte zoals die ook in de Eurocode is genoemd: fcm = fck + 8 N/mm2. Dit verschil van 8 N/mm2 geldt voor zowel lage als hoge sterktes.
De relatie staat al enkele decennia in de betonnormen, maar het is niet duidelijk waar die 8 N/mm2 op is gebaseerd. En of die waarde van 8 N/mm2 ook kan of moet worden toegepast voor jong beton is niet zeker.
Het is aan te bevelen onderzoek te doen naar deze relatie en naar de standaardafwijking van de druksterkte (en bij voorkeur ook treksterkte) van jong beton op basis van veel praktijkgegevens. Dat zou veel extra inzicht kunnen verschaffen in het verschil tussen karakteristieke en gemiddelde waarden.

Ontkistingssterkte 14 N/mm2 bij tunnelgietbouw

Bij tunnelgietbouw wordt vaak een minimale ontkistingssterkte aangehouden van 14 N/mm2. Het is niet geheel duidelijk waar die waarde op is gebaseerd. In de praktijk wordt deze waarde vaak gezien als een gemiddelde kubusdruksterkte, maar of dat terecht is, staat niet onomstotelijk vast.
Om die reden heeft BAM enkele voorbeeldberekeningen uitgevoerd voor veel voorkomende woningen, zowel grondgebonden als appartementen. Uit deze verkennende berekeningen blijkt dat de benodigde karakteristieke kubusdruksterkte, nodig om te kunnen ontkisten, circa 6 N/mm2 bedraagt. Dit zou dus neerkomen op een gemiddelde kubusdruksterkte van 14 N/mm2.
De vaak gehanteerde 14 N/mm2 wordt in de praktijk meestal vergeleken met een ijklijn die 1 a 2 N/mm2 is verschoven ten opzichte van de regressielijn. Voor standaard gevallen in tunnelgietbouw lijkt het dus gerechtvaardigd 14 N/mm2 te zien als een veilige waarde voor de ontkistingssterkte.
Maar let wel: hierbij is uitgegaan van eenvoudige standaardsituaties en de uitkomsten kunnen zeker niet als algemene regel voor de praktijk worden gehanteerd. Onder meer door aanwezigheid van balkons, grote sparingen of vloeren die niet lijnvormig zijn ondersteund, kan 14 N/mm2 ontoereikend zijn. Dus zeker in de bijzondere gevallen moet de ontkistingssterkte altijd worden berekend. Verder is het belangrijk te beseffen dat er in de berekeningen is uitgegaan van de rekenregels die feitelijk zijn opgesteld uitgaande van de eindsterkte (na 28 dagen). Of die regels ook gelden voor jong beton is niet bewezen.

Literatuur

  1. Richtlijn methode gewogen rijpheid, versie 1.2. BAM.
  2. NEN-EN 13670:2009 nl - Het vervaardigen van betonconstructies.
  3. NEN 8670:2018 Ontw. nl - Aanvullende voorschriften bij NEN-EN 13670: Het vervaardigen van betonconstructies.
  4. GTB 2013 - Grafieken en Tabellen voor Beton. Betonvereniging 2013.
  5. Ruijs, M., Ontkisten vanaf het juiste moment. Betoniek Vakblad 2017/4.
  6. NEN-EN 1992-1-1+C2:2011 nl – Eurocode 2: Ontwerp en berekening van betonconstructies - Deel 1-1: Algemene regels en regels voor gebouwen.
  7. Linssen, J., Sterkte? Welke sterkte? Cement 2018/5.

Reacties

xMet het invullen van dit formulier geef je Cement en relaties toestemming om je informatie toe te sturen over zijn producten, dienstverlening en gerelateerde zaken. Akkoord
Renda ©2020. All rights reserved.

Deze website maakt gebruik van cookies. Meer informatie AccepterenWeigeren