Mededelingen van de BetonverenigingBij overleg met een aantal vakgenoten van verschillende openbare diensten over problemen bij deuitvoering van betonconstructies kwam ook het punt scheurvorming aan de orde.Bij de discussie over dit punt kwam naar voren, dat v??r de oorlog gemaakte betonconstructiesover het algemeen minder scheuren zouden vertonen dan de constructies die na de oorlog zijn ge-reedgekomen. D?t ondanks het feit, dat vroeger de betonspecie vee/ natter werd verwerkt dan te-genwoordig.Als mogelijke oorzaak van deze toegenomen scheurvorming werd de fijnere maling van het cementgenoemd. Gezien de vele bezwaren, die het scheuren van beton met zich meebrengt, werd beslo-ten om na te gaan, of de fijnere maling ??n van de hoofdoorzaken van de toegenomen scheurvorming is.Zou uit dit onderzoek blijken, dat de maalfijnheid van het cement inderdaad een belangrijke fac-tor in de scheurvorming is, dan was het de bedoeling met deze resultaten bij de cementindustrieaan te kloppen met het verzoek om grover gemalen cement te maken.Welbewust is er bij de opzet van het onderzoek naar gestreefd de proeven zo eenvoudig mogelijkte houden. Kruip- en elasticiteitsmetingen zijn daarom achterwege gelaten. Het fundamentele on-derzoek naar het hoe en waarom van de krimp ligt namelijk meer op het terrein van de cementin-dustrie en van de C.U.R.-commissies.De resultaten van het onderzoek hebben n i e t opgeleverd wat werd verwacht. De relatie tussentijnte van maling en krimp blijkt namelijk veel minder uitgesproken te zijn dan door ons werd aan-genomen.Alhoewel het onderzoek in dit opzicht derhalve negatief is geweest, lijkt het toch van belang om deresultaten van het onderzoek voor te leggen aan de lezers van CEMENT, al was het alleen maar omde in de technische wereld levende mythe, dat de fijnere maling van het cement d? grote boosdoe-ner is, uit de wereld te helpen.J.A.Rapport over een vergelijkend onderzoek naar de Invloed van enige cementsoortenop enkele eigenschappen, die verband houden met scheurvorming in betonU.D.C. 666.94.075.45 :620.797.33hydrateringswarmte : scheurvorming? 1. AlgemeenHet ?n dit rapport beschreven onderzoek werd uitgevoerd inonderling overleg tussen de volgende diensten en instellingen:Gemeentewerken Rotterdam (ir. J. A a r n o u d s e ) ; Laborato-rium van het Gemeentelijk Bouw- en Woningtoezicht te 's-Gra-venhage (ir. N. J. R e n g e r s ) ; N.V. Nederlandsche Spoorwe-gen (ir. A. H e e r i g a, A. T i m m e r s ) ; Publieke WerkenAmsterdam (dr. ir. G. F. J a n s s i u s); Rijksgebouwendienst(ir. H. J. J. E g e I, ir. . D u s s h o t e ); Rijkswater-staat, directie Bruggen (ir. P. J. All aart, K. V e r l a a n ) ;Rijkswaterstaat, directie Sluizen en Stuwen (ir. H. We t i nir. A. G I e r u m).? 2. Aanleiding tot het onderzoekOndanks, of misschien juist door, de algemene tendens tot ver-betering van de cementkwaliteit, wordt de laatste ?aren meerdan vroeger hinder ondervonden van scheurvorming bij con-structies van gewapend beton.Bij vele constructeurs bestond het vermoeden, dat deze toenamevooral het gevolg is van de eisen, die door bepaalde groepen(betonwarenfabrikanten, aannemers uit de kleine burgerbouwen wegenbouwers) aan het cement worden gesteld.In het algemeen is het in het belang van genoemde groepen,dat het cement zoveel mogelijk Opgevoerd' wordt, waardoorde mallen intensiever gebruikt en de bekistingen eerder ver-wijderd kunnen worden, of waardoor het beton eerder afge-werkt kan worden, terwijl tevens het afkeuringsrisico bij minderdeskundige uitvoering wordt verminderd.Omdat de betonwarenfabrikanten tot de belangrijkste af-nemers van de cementindustrie behoren, is het te verwachten,dat deze industrie zoveel mogelijk aan de wensen van debetonwarenfabrikanten tegemoet zal komen.Behalve de cementeigenschappen spelen nog andere factoreneen rol bij de scheurvorming.Aangenomen kan echter worden, dat er als regel door debetonconstructeur, zowel tijdens ontwerp als uitvoering, zoveelmogelijk aandacht zal worden besteed aan het tegengaan vanscheuren. Hiervoor moet tijdens het ontwerp gedacht wordenaan: het beperken van de afstanden tussen de voegen en hetvermijden van al te abrupte overgangen binnen ??n stort, en bijde uitvoering aan: het zoveel mogelijk beperken van de ce-menthoeveelheid (begrensd door de dichtheid van het betonen in mindere mate door de sterkte), het laag houden van dewater-cementfactor (bevorderd door het gebruik van trillers,juiste korrelverdeling van de toeslagmaterialen, enz.), de goedenabehandeling van het beton, het toepassen van een deugde-lijke verdeelwapening, e.d.De grote hinder, die door de scheurvorming ondervondenwordt, heeft tot het overleg van de in ? 1 genoemde dienstengeleid, waaruit het in dit artikel beschreven onderzoek resul-teerde. Besloten werd een vergelijkend onderzoek te verrichtennaar de invloed van verschillende merken cement op de scheur-vorming. Mochten ??n of meerdere merken op dit terrein dui-delijk betere eigenschappen bezitten dan de overige, dan dien-den in een volgend stadium deze cementen nader geanalyseerdte worden.Op grond van deze analyse zouden bepaalde verlangens kun-nen worden geformuleerd, die voorgelegd zouden kunnenworden aan de cementindustrie.? 3. Opzet van de proeven1. Voor het onderzoek werden de onderstaande tien ce-mentmerken gekozen, alle behorende tot d? klasse A (voor dehoogovencementen zij vermeld, dat het hier 'zomerkwaliteit'betrof):portlandcementen: ENCI, Dyckerhoff-Am?neburg, C.B.R.-Lixhe,Cannon Brand, Obourg;hoogovencementen: CEMIJ, CEMIJ-Delta*, Georgs Marien-h?tte, M?lheim, August Thyssenh?tte.Daarnaast werden voor drie merken cement (ENCI, CEMIJ-A enM?lheim) proeven verricht, waarbij een gedeelte van het cementdoor tras vervangen werd.Toegepast werd cement van zoveel mogelijk gelijke ouderdom(8 tot 17 dagen).2. De commissie heeft speciaal zijn aandacht gericht optwee soorten scheuren en wel:a. temperatuurscheuren, als gevolg van ongelijke temperaturenin het beton, of tussen het beton en de buitenlucht, gedurendehet bindings- en verhardingsproces. Zij treden vooral op bijconstructies met, drie-dimensionaal gezien, grote afmetingen;dus voornamelijk bij waterbouwkundige werken, zware fun-datieblokken e.d.;* Een cementtype dat ontwikkeld is in opdracht van de Rijkswaterstaat tenbehoeve van de spuisluizen in het Haringvliet.Cement XV (1963) Nr. 1 35. krimpscbeuren. Deze treden als regel later op dan de tem-peratuurscheuren, gesteld dat het beton in de eerste periodegoed nat gehouden wordt. Hinder wordt van deze scheurenonder meer ondervonden bij verticale wanden, die op reedsverharde vloeren worden gestort (kelders, sluiskolken, e.d.).3. Ten einde de invloed van de merken cement op dewarmte-ontwikkel'mg na te gaan zijn de volgende proeven ver-richt:a. Op een bouwplaats nabij Gorinchem werden van iedermerk cement twee betonkubussen vervaardigd met ribben van1 m. Voor alle kubussen weed 350 kg cement per m3gebruikt.Voorts werden nog zes kubussen vervaardigd met de volgendesamenstellingen: 290 kg ENCI + 60 kg Nettetaler tras, 310 kgENCI + 40 kg Nettetaler tras, 290 kg CEMIJ-A + 60 kg Nette-taler tras, 310 kg CEMIJ-A + 40 kg Nettetaler tras, 320 kgCEMIJ-A + 30 kg Nettetaler tras, 310 kg M?lheim + 40 kgNettetaler tras.Het storten van de blokken geschiedde in ??n dag, ten eindealle blokken onder gelijke weersomstandigheden te laten ver-harden. De blokken werden in de grond vervaardigd, met tenminste 1 m onderlinge afstand, en vervolgens met 1 m zandafgedekt (fig. 1).In het hart van ieder blok was een thermokoppel aangebracht,waarmee gedurende een aantal dagen het temperatuurver-loop werd gevolgd.Het zand-grindmengsel was voor alle blokken gelijk (Fm = 5,25).Er werd gewerkt met een water-cementfactor van 0,5 (voor decement-trasblokken was de water-cementfactor bepaald op hettotaal van cement en tras).b. Daar de scheurvorming behalve door het temperatuurver-loop wordt bepaald door de treksterkte van het beton in deaanvangstijd, werd deze sterkte in het laboratorium onder-zocht.Hiertoe werd gewerkt met beton van gelijke samenstelling,water-cementfactor, enz. als die op de bouwplaats.Ten einde het milieu van het verhardende beton van de labora-toriumproefstukken enigszins gelijk te houden aan dat in hetinwendige van de betonblokken op de bouwplaats, werden deproefstukken gedurende de eerste 7 dagen geplaatst in eenmet waterdamp verzadigde ruimte, waar de temperatuur circa10 ?C hoger was dan de buitentemperatuur op het moment vanstorten. Vervolgens heeft de verharding plaatsgehad in eenruimte met kamertemperatuur en een relatieve vochtigheid vanca. 85%. In het laboratorium werden voor ieder merk cement envoor iedere tras-cementcombinatie de volgende proefstukkenvervaardigd:7. balkjes van 50 ? 10 ? 10 cm3, die gebruikt werden voor hetbepalen van de buigtreksterkten na respectievelijk 3, 7 en 28dagen;2. balkjes van 30 ? 10 ? 10 cm3, die gebruikt werden voor het-zelfde doel als onder 7. is vermeld;3. drukkubussen met ribben van 20 cm, waarvan na 28 dagende kubussterkte werd bepaald. Deze bepaling was uiteraardniet van rechtstreeks belang voor de temperatuurscheuren,zij diende veeleer als afronding van het beeld, dat van eenbepaald cement (cement met toevoeging van tras) gevormdkan worden.4. Voor de bepaling van de krimp werden alle proeven inhet laboratorium verricht.Er werd ook voor dit onderzoek beton gebruikt van een samen-stelling geheel gelijk aan die van de blokken op de bouwplaats.Van iedere cementsoort (c.q. cement-trascombinatie) werden364 proefstukken van 51,5 ? 10 ? 10 cm3vervaardigd.De proefstukken zijn 24 uur na het storten uit de mallen ge-nomen, waarna zij gedurende 6 etmalen zijn opgeslagen in eentochtvrije, met waterdamp verzadigde ruimte, met een tempera-tuur, die 10 ?C hoger lag dan die, van de buitenlucht (imitatievan het milieu op de bouwplaats, zie ook punt 3. onder b).Vervolgens werd de helft van de proefstukken in de open luchtblootgesteld aan de voorkomende weersgesteldheden.De andere helft is eerst nog een week opgeslagen in een ruimtemet kamertemperatuur en een relatieve vochtigheid van circa85% en is vervolgens geplaatst in een ruimte voor krimpproe-ven (temperatuur vari?rend tussen 17 ?C en 19 ?C; relatievevochtigheid vari?rend tussen 65% en 75%).Aanvankelijk werden dagelijks, later met grotere tussenpozen,zowel de verkortingen als de gewichtsverliezen van de proef-stukken bepaald.De krimpmetingen zijn een ?aar lang voortgezet.De vraag kan worden gesteld, of de krimp wel een maat kanzijn voor de scheurvorming, die immers niet alleen van dekrimp maar ook van het verloop van de elasticiteitsmodulusen de kruip van het beton afhankelijk is.Ten aanzien hiervan zij opgemerkt, dat als eerste benaderingonzes inziens mag worden aangenomen dat de eigenschap-pen van de onderzochte cementen niet zoveel verschillen, zo-dat door de krimpbepaling wel een indicatie kan worden ver-kregen van de scheurgevoeligheid van het beton, te meer daarde omstandigheden waaronder het beton bewaard is, vol-komen identiek zijn gehouden.5. Behalve deze direct op het scheurgevaar gerichte metin-gen, werd nog een aantal a/gemene eigenschappen van de tienmerken cement bepaald, te weten de vormhoudendheid, debindproef, het droog- en gloeiverlies, de fijnte van maling-(zeefresten), het specifieke oppervlak volgens B l a i n e envoorts de trek- en druksterkte van een aardvochtige mortelen de buigtrek- en druksterkte van een plastische mortel.Ook werd een onderzoek ingesteld naar de eigenschappen vanhet toegepaste tras.? 4. Samenvatting der resultaten van het onderzoek7. Over het g e h e e l g e n o m e n kan g e z e g dw o r d e n , dat de v e r w a c h t i n g dat ??n of meer-dere m e r k e n cernen,t ten a a n z i e n van des c h e u r v o r m i n g d u s d a n i g g u n s t i g e e i g e n s c h a p -pen z o u ( d e n ) b e z i t t e n , dat dit a a n l e i d i n g zouk u n n e n ij tot e e n v e r d e r e o n t w i k k e l i n g , nietv e r w e r k e l i j k t is.2. Wat betreft de warmte-ontwikkeling (figuren 2 en 3) iser een duidelijk verschil tussen de hoogoven- en de portland-cementen.De tweede groep geeft een veel ongunstiger beeld, daar hierde temperatuurtoename, van aanvang tot maximum, gemiddeldongeveer 40% hoger ligt dan bij de hoogovencementen.Een uitzondering vormt het portlandcement merk CannonBrand, dat in zijn temperatuurgedrag meer aansluit bij dehoogovencementen dan bij de portlandcementen.Daar zowel de hoogovencementen als de portlandcementen naongeveer ??n etmaal (althans voor de 1 m3blokken) hun maxi-mum temperatuur bereiken, is de temperatuurgradi?nt bij deeerste groep lager dan bij de tweede.Bovendien geven de meeste portlandcementen gedurende eenaantal uren een zeer sterke temperatuurstijging te zien, terwijlbij de hoogovencementen de stijging gelijkmatiger verloopt.Cement XV (1963) Nr. 1fig. 2. temperatuurverloop ?n de blokken op de bouwplaatsCement XV (1963) Nr. 1 37Tegenover deze nadelen staat echter het feit, dat de portland-cementen in het aanvangsstadium (bepaald na 1 en 3 etmalen)een grotere treksterkte bezitten dan de hoogovencementen.Een uitzondering hierop vormt de treksterkte na 3 etmalen, be-paald van een aardvochtige mortel volgens normblad N 495,waarbij de treksterkten voor portland- en hoogovencementengemiddeld gesproken gelijk liggen.Zoals te verwachten is, geeft vervanging van cement door traseen temperatuurverlaging te zien (zie fig. 2-3).De eveneens teruglopende treksterkte (bepaald na 1 en 3 da-gen) vermindert procentueel minder dan de maximum tempera-tuurtoename (gemeten tussen aanvangs- en maximum tempera-tuur). Opmerkelijk is het feit, dat het bij hoogovencementCEMIJ-A met betrekking tot de warmte-ontwikkeling nauwelijksmerkbaar is, of 30, 40 dan wel 60 kg cement door tras wordtvervangen.In alle drie gevallen zakt de maximum temperatuur vrijwel even-veel; een verklaring voor dit 'Onverwachte' gedrag van decombinatie van CEMIJ-A en tras kan niet worden gegeven. Eennader onderzoek zou gewenst zijn.Het is eveneens opvallend, dat de kubussterkte na 28 dagenbij hoogovencement M?lheim zeer sterk terug loopt, indienmen cement door tras vervangt, terwijl dit bij portlandcementENCI en hoogovencement CEMIJ nauwelijks het geval is.Hetgeen vermeld is in de voorgaande alinea is enigszins instrijd met de gedachte, dat vervanging van cement door tras38uitsluitend tot uitdrukking komt als een verlaging van de ce-menthoeveelheid (de invloed op de dichtheid e.d. terzijde ge-laten).Daar de geconstateerde gedragingen anders zijn voor de ver-schillende cementmerken, is er blijkbaar ook een samenspeltussen cement en tras, mogelijk afhankelijk van de chemischesamenstelling.3. De resultaten van de krimpmetingen, die zijn verrichtin de ruimte voor krimpproeven, zijn weergegeven in fig. 4.De uitkomsten van de portland- en hoogovencementen lopenhier geheel door elkaar.De verkortingen van de proefbalkjes die in de open luchtwaren opgesteld (in dit artikel niet in een figuur weergegeven)geven een zeer grillig beeld te zien.Door de zeer 'natte' tweede helft van 19?0 zijn de verkortingenvan deze balkjes waarschijnlijk klein uitgevallen.Tegen het einde van de meetperiode (die duurde van zomer1960 tot zomer 1961) valt een tendens te bespeuren, dat deverkortingen van de betonbalkjes met hoogovencement kleinerzijn dan die van de balkjes met portlandcement.Het gewichtsverlies is het kleinst bij de hoogovencementen.Vervanging van cement door tras geeft weliswaar een grotergewichtsverlies, echter geen (balkjes in de ruimte voor krimp-proeven) of nauwelijks (balkjes in de open lucht) grotere ver-korting.Cement XV (1963) Nr. 1fig. 4. verkortingen gemeten aan de betonbalkjes ?n de ruimtevoor krimpproeven4. Van de tien onderzochte A-cementen voldoen er achtruimschoots aan de 'm de desbetreffende normbladen gesteldeeisen voor B-cementen.De 2 overige (beide hoogovencementen) blijven alleen wat be-treft de druksterkten na 3 en 7 dagen een weinig onder deB-eisen.5. Voor iedere cementsoort is het specifieke oppervlak vol-gens B l a i n e bepaald.Daar de uitkomsten geijkt zijn aan een standaard-portland-cement, is alleen aan de Blaine-getallen voor de portland-cementen absolute betekenis toe te kennen, terwijl die voorde hoogovencementen slechts gebruikt kunnen worden ter on-derlinge vergelijking.Nemen we als maatstaven voor het 'langzaam' of 'snel' zijnvan een cement de tijdsduur tot aan het begin van de bindingen die tot aan het bereiken van de maximum-temperatuur (inde 1 m3blokken op de bouwplaats), dan blijkt, dat deze tijdenzeker niet afhankelijk zijn van de grootte van het specifiekeoppervlak.Duidelijke voorbeelden hiervan zijn het langzaam bindendehoogovencement M?lheim en het langzaam bindende port-landcement Obourg, beide met voor hun groep (hoogoven-resp. portlandcement) hoge Blainegetallen.De chemische samenstelling heeft blijkbaar meer invloed dande fijnte van maling.Opgemerkt moge worden, dat hoewel de Blaine-getallen geencriterium vormen voor het vergelijk tussen verschillende cemen-ten (dus met een andere chemische samenstelling), dit wel hetgeval is voor eenzelfde cement, waarbij de fijnheid van malinggevarieerd zou worden.Daarentegen blijkt uit de proeven, dat de betondruk- en trek-sterkten, beide gemeten na 28 dagen, wel parallel met deBlaine-getallen verlopen; anders gezegd: hogere Blaine-ge-tallen geven grotere sterkte na 28 dagen, waarbij men dehoogoven- en de portlandcementen afzonderlijk dient te be-schouwen, daar hun Blaine-getallen niet vergelijkbaar zijn.6. De buig-freksterkten van de hoogovencementen, bepaaldop de betonbalkjes, blijven na 3 etmalen nog een weinig ach-ter bij die van de portlandcementen.Na 7 en 28 dagen zijn de resultaten voor de beide groepen na-genoeg gelijk.Vervanging van cement door tras geeft een belangrijke terug-gang te zien, met als uitzondering de buigsterkte na 28 dagenvoor portlandcement merk ENCI + tras, hetgeen in overeen-stemming is met de opmerking, gemaakt in de laatste alineavan ? 4, punt 2.Bij druksterkten, bepaald na 28 dagen op betonkubussen, valteen grote spreiding in uitkomsten te constateren (van 319 tot425 kg/cm2), waarbij de resultaten voor hoogoven- en portland-cementen geheel door elkaar lopen.Vervanging van cement door tras geeft een grote teruggangvan de sterkte te zien, die ook hier afhankelijk blijkt te zijn vanhet merk cement.7. De trek- en druksterkten bepaald volgens normblad N 495(aardvochtige mortel) en volgens normblad NEN 3072 (plas-tische mortel) geven een soortgelijke ontwikkeling als de buig-treksterkten van de betonbalkjes (? 4, punt 6).Na 1 en 3 dagen blijven de sterkten van de hoogovencementenenigszins achter bij die van de portlandcementen, na 7 en 28dagen hebben zij nagenoeg gelijke waarden.Een uitzondering hierop vormt de treksterkte na 3 etmalen vaneen aardvochtige mortel, waarbij de hoogoven- en portland-cementen gelijke uitkomsten geven.? 5. Nabeschouwing1. Het hoofddoel van het onderzoek, i.e. het zoeken naar demogelijkheid om binnen de groep onderzochte cementen eenduidejijke tendens te vinden voor een oplossing, is niet bereikt,Wel worden door het onderzoek de navolgende punten ge-accentueerd:a. voor het beperken van de 'warmtescheuren' is een hoog-ovencement te prefereren boven een portlandcement;b. wat als cement klasse A in de handel wordt gebracht isveelal van de kwaliteit cement klasse B;het Blaine-getal blijkt geen criterium te zijn voor een traagof snel cement en dus ook niet voor de warmte-ontwikke-ling, althans voorzover het een vergelijking tussen cemen-ten van verschillejide merken (en dus verschillende che-mische samenstellingen) betreft;d. de Nederlandse cementen geven in vergelijking met de on-derzochte buitenlandse cementen overeenkomstige resul-taten.2. Tijdens de betreffende vergaderingen kwam ter sprake inhoeverre de steeds grotere toepassing van onverpakte cemen-ten van invloed is op de (eveneens steeds meer geconstateerde)scheurvorming.De onverpakte cementen hebben in ieder geval de bijkomstig-heid, dat zij veelal nog warm verwerkt worden.3. Voor het beperken van 'warmtescheuren' zou ook in eenandere richting gezocht kunnen worden, zoals:a. toepassing van een koelsysteem;b. toepassing van grote steenstukken in het beton ('cyclopen-beton') ;verlaging van het cementgehalte.Hiervoor zij verwezen naar het C.U.R.-rapport nr. 19 'Tem-peratuureffecten in zware betonconstructies ten gevolge van dehydrateringswarmte van cement'.LitteratuurDe resultaten van de beproevingen zijn vastgelegd in de na-volgende rapporten en tekeningen, waarvan inzage kan wor-den verkregen in de bibliotheek van het Koninklijk Instituut vanIngenieurs te 's-Gravenhage:a. het rapport 'Onderzoek in opdracht van de commissie terbestudering van de scheurvorming in beton' van het Ge-meentelijk Bouw- en Woningtoezicht te 's-Gravenhage (22september 1960, ag. nr. 00 37 72) en het aanvullend rapportvan 18 juli 1961 (ag. nr. 30 37);b. de tekeningen nrs. 26044 t/m 26046, 8748, 8990 en8991 van de directie 'Bruggen' van de Rijkswaterstaat.Cement XV (1963) Nr. 1 39