CEMENT EN WATER (II)door Ir. K. L. A. van der LeeuwIn het eerste artikel1) over dit onderwerp bezagen wij hetvraagstuk van de binding en de verharding van cementvan de theoretische kant. We hebben daaruit kunnenzien, hoe bij de binding het cement vormvast wordt, dochnog een geringe sterkte heeft, terwijl de verhardingverantwoordelijk is voor de hoge vast-heidscijfers, diehet cement tot een zo algemeen gebruikt bouwmateriaalhebben gemaakt. Deze keer zullen we de paden van dezuivere theorie verlaten en nagaan, wat de betekenis vande besproken verschijnselen is voor de practijk.Hiertoe is het nodig, dat we ons eerst rekenschap er vangeven, welke eigenschappen van cement van belang zijnvoor de practijk; daarna zullen we zien, hoe het verloopder verschillende verschijnselen kan wordengecontroleerd.Eigenschappen van cementHet behoeft wel nauwelijks toelichting, dat een van debelangrijkste eigenschappen van het cement de snelheidis, waarmee de binding en verharding plaats grijpen.De snelheid van binding is van belang bij het verwerkenvan het cement. Bij het storten van een beton of hetvermetselen met een cement bevattende specie, zal mener terdege rekening mee moeten houden, dat debindingsreactie niet mag aanvangen, voordat het cementte bestemder plaatse is aangeland. In welk mengsel enmet welk doel we het cement zullen gebruiken, steedsmoet men ervoor zorgdragen, dat het aangemaaktemengsel verwerkt is, voordat de bindingsreactie begint.Immers, bij de binding wordt reeds de kiem gelegd voorde latere structuur van het verharde mengsel. Houden wede mortel in beweging, dan wordt dit in aanbouw zijndesubtiele geraamte verstoord en het gevolg is, dat later eenveel geringere of zelfs in het geheel geen vastheid wordtbreikt. Als eerste punt op ons verlanglijstje zien we dusstaan, dat we de snelheid van binding wensen te kennen.Een tweede en zo mogelijk nog belangrijker punt is devastheid, welke het cement na verharding zal bereiken,zowel de druk- als de trek-vastheid. Dit is natuurlijknoodzakelijk voor de constructeur, want waarop zou hijanders zijn berekeningen moeten baseren? De dikte vante maken kolommen of vloeren kan slechts wordenberekend, indien we voor het gebruikte materiaal dewaarden kennen (of mogen aannemen) van de trek- endrukvastheden. Ook voor de uitvoerder van het werk zijnde vastheidscijfers van belang, zij het op enigszins anderewijze. Van het standpunt van de ontwerper is alleen vanbelang, of een bepaalde constructie uiteindelijk deontworpen belasting zal kunnen dragen. Hoe lang ditduurt en hoe lang derhalve het bouwwerk door eenhulpconstructie moet worden gesteund, interesseert hemminder. Voor de uitvoerder is juist dit laatste van hethoogste belang. Wanneer we alleen maar eens letten op1) Zie Cement 3--4, blz. 66--67.constructies van beton, dan weet ieder uit de practijk, vanwelk belang het is om te weten, na hoeveel tijd demeestal kostbare bekisting mag worden weggenomen. Zozien we dus als tweede opgave een dubbel probleem: nietalleen wenst men de uiteindelijk door het cement be-reikte vastheden te kennen, maar men wil ook weten, hoehet verloop der vastheden zal zijn van het begin van hetverhardingsproces af.Een derde belangrijk vraagstuk is gelegen in devormhoudendheid van het cement; de vraag dus of het bijde verharding opgebouwde geraamte zich rustig zalkunnen ontwikkelen, of dat bepaalde bestanddelen in hetcement aanleiding zullen geven tot sterk zwellen ofkrimpen van de massa, waardoor het hele werk zichzelfzou vernietigen.De laatste belangrijke eigenschap is de fijnheid vanmaling, daar deze in hoge mate de snelheid der reactiesbe?nvloedt. De reactie tussen de in het cementvoorkomende verbindingen en water kan alleen beginnenaan de oppervlakte der korrels; hoe kleiner de korrelszijn, hoe groter deze oppervlakte is en hoe sneller dereactie zal kunnen inzetten.Contr?leVoordat we ons nu in details begeven van de bepalingvan ieder dezer eigenschappen afzonderlijk, moeten weer ons rekenschap van geven, wie deze onderzoekingenzal uitvoeren. Zoals bij de verdere bespreking zal blijken,zijn de meeste dezer onderzoekingen niet uitvoerbaarzonder een tamelijk ingewikkelde apparatuur. Eenwerkelijk goed onderzoek is alleen maar uitvoerbaar opeen daartoe ingericht laboratorium.Wel is het mogelijk enkele eenvoudige proefjes met zeergeringe middelen op het bouwwerk te doen. Dezekunnen echter nooit in de plaats treden van een volledigonderzoek, doch ten hoogste voor een voorlopigebeoordeling dienen.Voor een groot bouwwerk, waar wellicht enigehonderden tonnen cement worden gebruikt, kan hetongetwijfeld de kosten lonen, ??n of meer monsters op tezenden naar een laboratorium en die daar te latenonderzoeken. Een beton-warenfabriek of een dergelijkbedrijf, dat voortdurend aanzienlijke hoeveelhedencement verbruikt, zal in vele gevallen over een eigen la-boratorium beschikken. Hoe moet het echter met al dietalloze kleinere bouwwerken, waar slechts kleinehoeveelheden worden verwerkt? Moet men hier dan maarin het wilde weg cijfers aannemen of blind vertrouwen opde door de fabrikant gegarandeerde cijfers? Neen,gelukkig niet.Teneinde te kunnen waarborgen, dat geen min-derwaardige producten kunnen worden geleverd, zijn inpractisch alle landen der wereld de aan246cement te stellen eisen genormaliseerd, terwijltevens de wijze van beproeven is vastgelegd. Doornu geen cement toe te laten, dat niet aan deze eisenvoldoet, is iedereen er zeker van, dat hij een goedcement ontvangt. Voor sterktebere-keningen bv. kanmen dan altijd de cijfers van de normaaleisenaanhouden. Natuurlijk moet men met het vaststellenvan deze eisen zeer voorzichtig zijn. Zijn ze tehoog, dan loopt men de kans, dat het product vaneen zeer goede fabriek w?l en dat van een ietsmindere niet mag worden verkocht, zonder dat hetproduct van laatstbedoelde fabriek daaromondeugdelijk behoeft te zijn. Stelt men de eisen telaag, zodat practisch ieder aan de markt zijndcement er ver bovenuit komt, dan verliezen denormaal-eisen veel van hun waarde. De inNederland genormaliseerde eisen enbeproevingsmethoden zijn vastgelegd in een aantalnormaalbladen, waarvan de nummers en deomschrijving aan het einde van dit artikel zijnvermeld.Keuringseisen en -methodenAangezien het in ons voornemen ligt binnenkorteen uitvoerige bespreking te wijden aan de nor-malisatie van keuringsmethoden en -eisen in onsland en de omringende landen, zullen wij nu hierniet verder op details van de Nederlandse normeningaan, doch alleen in het algemeen iets vertellenvan de mogelijkheden tot bepaling van degrootheden, die in de inleiding zijn genoemd.Bepaling van het begin der bindingVoor het bepalen van het begin van de binding ishet meest gebruikte instrument de naald van Vicat(foto la en b). Dit zeer eenvoudige toestelletjebestaat in feite uit niets anders dan een naald vangegeven doorsnede, welke met een bepaald gewichtwordt bezwaard en aldus zakt in een zich bindendebrei van cement. Naarmate het cement begint tebinden, zakt de naald moeilijker in de brei weg; erkomt een ogenblik, waarop de naald niet meer instaat is de gehele laag cementbrei te doordringen.Dit is een basis voor het begin van de binding. Eenaan de naald bevestigd wijzertje beweegt zich langseen schaalverdeling en maakt het zo mogelijk dediepte van indringing te meten. Het spreekt welvanzelf, dat men om vergelijkbare waarden tekrijgen, de dikte van de cementkoek, de dikte endoorsnede van de naald en de grootte van het eropdrukkende gewicht nauwkeurig moet vastleggen.Er is echter nog een punt, dat geregeld moetworden. Wil men verschillende cementen kunnenvergelijken, dan zal men ervoor dienen te zorgen,dat het uitgangspunt bij alle hetzelfde is,foto 1a. naald van Vicat voor het bepalenvan het begin der bindingmet andere woorden, de cementbrei zal onmid-dellijk na het aanmaken een bepaalde, vastgesteldetaaiheid dienen te hebben. Zou men nu voor hetvervaardigen van de cementbrei een bepaaldehoeveelheid water voorschrijven, dan zou het enecement hiermee een veel dikkere brei geven dan hetandere. Zelfs bij cement van eenzelfde fabrikaat kande stijfheid van die brei nog wel iets uiteenlopen.Teneinde nu een vergelijkbaar beginpunt te hebben,heeft men een zogenaamde normaalconsistentievastgesteld. Deze is bereikt als een tweede bij hettoestel behorende dikkere naald direct na hetaanmaken van de brei in een bepaalde tijd tot eenbepaalde diepte in de laag zakt. Wil men dus deproef van Vicat uitvoeren met een onbekendcement, dan zal men met behulp van deze voorproefeerst naar het juiste watergehalte voor dienormaalconsistentie moe-foto 1b. naald van Vicat voor het bepalenvan de normaalconsistentie der cementbrei247foto 2. kast met proefstukken ?n de vormenen in met waterdamp verzadigde luchtten zoeken. Foto lb toont het toestel met de dikkenaald. De details van de proef zijn voor ons landbeschreven in normaalblad N 493.Bepaling der vastheidscijfersVoor het bepalen van de trek- en drukvastheids-cijfers, die men aan een cement kan toekennen,gelden soortgelijke overwegingen als bij de proefvan Vicat. Ook hier is het noodzakelijk de wijzevan beproeven nauwkeurig vast te leggen, wil menvergelijkbare resultaten krijgen. Daar is in de eersteplaats de verhouding cement-zand en de verhoudingcement-water. De eerste wordt voor dezebeproeving overal 1 : 3 aan-foto 4. bak met proefstukken onder watergenomen; over de tweede is nogal wat verschil vanmening. Trouwens, ook de kwestie van het zand isniet zo eenvoudig, als het uit de vorige zin zouschijnen. Het zand moet van een zeer nauwkeurigvoorgeschreven korrelverdeling zijn; doet men ditniet, dan zijn de ermee gemaakte mortels niet gelijken de resultaten in genen dele vergelijkbaar. Over devraag of men een standaardzand moet aannemen met??n korrelgrootte of dat men juist een gegradeerdzand moet gebruiken, bestaan nog verschillendemeningen. Daar wij, zoals gezegd, voor het ogenblikniet op details willen ingaan, zullen we volstaan mette zeggen, dat welke soort zand men ook kiest, aarden korrelverdeling nauwkeurig omschreven moetenzijn. Even nauwkeurig dienen de vorm en wijze vanvervaardiging der proefstukken vast te staan, terwijlervoor moet worden gewaakt, dat de verhardingonder steeds dezelfde omstandigheden kan plaatshebben. De laatste voorwaarden zijn niet zo moeilijkte verwezenlijken. Voor de vervaardiging gebruiktmen gewoonlijk stalen vormen, waarvan de bin-nenkant met olie is bestreken om aanhechting van demortel te voorkomen, terwijl men als gemakkelijkconstant te houden wijze van bewaring die in waterkiest. Natuurlijk kan dit niet direct, daar anders denog weke mortel door het water zou wordenuitgespoeld; men laat de proefstukken gedurende deeerste 24 uur in de vorm in een kast staan, waarin delucht met wat?rdamp is verzadigd. Foto 2 toont zulkeen kast, terwijl de foto's 3 en 4 een voorbeeldgeven van het bewaren van een groot aantalproefstukken onder water.In ons land is voorgeschreven het maken vanproefstukken in 8-vorm voor het bepalen van detrekvastheid en van kubi ter bepaling van dedrukvastheid. Voor het maken van de mortel is hetDuitse normaalzand voorgeschreven, terwijl meneen zogenaamde aardvochtige mortel maakt met eenwatergehalte van 8 % (berekend op het gewicht vande droge stof). Foto 5 geeft een afbeelding van degebruikte vormen en van de vervaardigdeproefstukjes, waarvan de kubus nog in de vorm zit.De op de foto zichtbare vul-trechters en daarinpassende stempels houden verband met de wijze vanvullen der vormen. Behalve alle reeds genoemdevoorzorgen moet men uit de aard der zaak ookverhinderen, dat een ongelijke vulling van devormen de reproduceerbaarheid der resultaten zoubederven. Het meest verkieslijk is het mechanischvullen van de vormen. Zo wordt dan ook volgens deNederlandse normen een bepaald gewicht aanmortel in de vormen gebracht en mechanisch aange-248foto 3 rek met bakken met proefstukken onder waterstampt. Hiertoe gebruikt men het hamertoestel vanB?hme, welke bestaat uit hamers van voor-geschreven gewicht en afmetingen, die door middelvan een nokkenrad over een zekere hoogte wordenopgetild en dan op de reeds genoemde stempelneervallen. Foto 6 geeft de meest gebruikelijkeuitvoering met drie hamers. Van de besprokenproefstukken wordt nu een zodanig aantalvervaardigd, dat men verscheidene exemplaren kanbreken na verschillende verhardingstijden. Hiervoorhebben zich de tijden van 3, 7 en 28 dageningeburgerd.Voor het bepalen van de trekvastheid gebruikt menhet toestel van Micha?lis (foto 7). Het 8-vormigeproefstuk] e wordt ingespannen tussen tweeklauwen, welke aan een stelsel van hefbomen zijnbevestigd. Aan het uiteinde van de laatste hefboomhangt een metalen pot, waarin een stroomhagelkorrels uit een op het toestel geplaatst reservoirloopt. Door het steeds toenemende gewicht zal hetproef stukje zodanig worden belast, dat het tenslottebreekt. De naar beneden vallende pot stoot dan opeen pal, waardoor de hagelstroom automatisch wordtstopgezet. Daar de overbrenging der hefboomsarmenen de doorsnede van de smalste plaats der proef-stukken bekend zijn, is uit het gewicht van de pot opzeer gemakkelijke wijze de breukbelasting teberekenen.Voor het bepalen van de drukvastheid maakt mengebruik van hydraulische persen. In eenvoudigevorm zijn deze van een handpomp voorzien; meestalechter heeft men een door een electromotoraangedreven pomp (foto 8).Bepaling der vomnhoudendheidVoor het bepalen van de vormhoudendheid vancement bestaan verschillende beproevingsmethoden,die over het algemeen zeer eenvoudig zijn. De meestgebruikte is de proef van Le Chatelier. Eencementdeeg, van dezelfde ,,normaalconsistentie" alsvoor de proef van Vicat gebruikt, wordt aangedruktin een open metalen ring, welke van twee naalden isvoorzien (foto 9). Men laat het cement eerst gedu-rende 24 uur in vochtige lucht verharden; vervolgenskookt men het geheel. Bij deze versnelde verhardingvertoont een niet stabiel cement uitzetting. Door nuv??r en na het koken de afstand van de naaldpuntente meten, heeft men een maat voor die uitzetting.Een tweede vormhoudendheidsproef, die in ons landook is voorgeschreven, is de zgn. kookproef. Hierbijwordt uit dezelfde cementbrei eenfoto 6. mechanisch bewogen hamertoestel van B?hmemet voorgeschreven gewicht, afmetingen envalhoogte249foto 7. toestel van Micha?lis voorhet bepalen van de trekvastheidfoto 8. hydraulische pers met pomp gedreven door eenelectromotor voor het bepalen van de drukvastheidfoto 9. proef van Le Chatelier voor hetbepalen van de vormhoudendheidkoekje gemaakt, dat men gedurende 28 dagen laatverharden op overeenkomstige wijze als de proefstuk] esvoor de trek- en drukvastheid. Na deze tijd mag de koekgeen scheuren vertonen en niet kromgetrokken zijn. Eentweede dergelijke koek wordt veelal gekookt, waardooreen versnelde beproeving plaats heeft. Het doel hiervanis niet zozeer, een sneller resultaat te bereiken, doch bijdergelijke versnelde processen treden veelal iets anderereacties op dan bij de normale verharding.Bepaling van de maaifijnheidTenslotte het bepalen van de fijnheid van maling van hetcement. Hiertoe wordt nog algemeen gebruik gemaaktvan zeven, hoewel de practijk reeds heeft geleerd, dat hetaangeven van de rest op een bepaalde zeef, of zelfs opeen aantal verschillende zeven, geen voldoende aan-wijzing geeft voor de korrelverdeling van het cement.Ook de fijnste zeef laat nog een zeer groot gedeelte vanhet cement door en juist die fijnste korrels zijn van veelbelang voor de verharding.Het is dus noodzakelijk een meetmethode te vinden, dieons uitsluitsel geeft over de hoeveelheden van deallerfijnste korrels. Deze bestaat inderdaad, doch deverschillende op dit gebied ontwikkelde meetmethodenvereisen over het algemeen ingewikkelde en vrij kostbareinstrumenten, zodat ze lang niet zo makkelijk en alge-meen bruikbaar zijn als de eenvoudige zeefmethode. Hetfeit bovendien, dat de verschillende moderne methodenom de fijnheid te bepalen onderling nog tamelijk slechtvergelijkbare resultaten geven, wijst er wel op, datalthans een deel dezer methoden nog niet tot volleontwikkeling is gekomen. Op de diverse fijnheidsbepa-lingen komen we in een later artikel nog terug. In dit vrijvluchtige overzicht hebben wij alleen enige principes vankeuringsmethoden willen aangeven. In enkele volgendeartikelen zal er alle aanleiding zijn de verschillendewijzen van keuring en de daarbij gebruikte apparatuur na-der te bespreken.Normaalbladen, betrekking hebbend op keuringseisen enbenroe vingsmethoden van cement:N 481 PortlandcementN 482 AluminiumcementN 483 IJzerportlandcementN 484 HoogovencementN 493 Cement. Uitvoering der mechanischekeurings-proeven. Trekken van monstersen bepaling van het begin der binding.}definities enkeuringsvoorschriftenN 494 Cement. Onderzoek naar de vormhoudendheid enbepaling van de fijnte van maling.N 495 Cement. Vervaardiging der proefstukken enuitvoering der druk- en trekproeven.N 619 Cement en kalk. Monsterneming. Voorbereidingvan het chemisch onderzoek.N 620--622 Cement en kalk. Chemisch onderzoek I-III.250
Reacties