? ? onderzoek ? betontechnologieprof.dr.ir.L.Vandewalle, KU Leuven, Departement Burgerlijke BouwkundeBij de berekening van gewapend beton en in nog grotere mate van voorgespannen betonspelen de tijdsafhankelijke krimp- en kruipvervormingen van beton een belangrijke rol.Krimp en kruip veroorzaken een toename van de doorbuiging, voorspanverliezen, inwen-digespanningen, scheurvorming en worden be?nvloed door parameters als cementtype,water-cementfactor, betonsamenstelling en bewaaromstandigheden en relatieve voch-tigheid van de omgeving. In de literatuur is heel wat informatie te vinden over het effectvan elkvan dezeparameters. De beschreven proeven werden echternagenoegsteeds uit-gevoerd bij een constante temperatuuren relatieve vochtigheid en de meeste beschikba-re theoretische modellen om kruip en krimp in te schatten, spreken niet over de invloedvan klimatologische variaties.KRIMP ENKRUIPVANBETONBIJVERANDERLijKETEMPERATUURENRELATIEVE VOCHTIGHEIDCD Temperatuur en relatieve vochtigheid inBelgi?1: lente2. zomer3. herfst4. winter90BO> 700:::r oTl T2 T3~t (dagen)66Constructies worden dagelijks onderworpenaaneen vari?rende omgevingstemperatuuren relatieve vochtigheid. Indien al sprake zoukunnen zijn van een gemiddelde dagwaarde,wordt het a"priori moeilijker een constantegemiddelde jaarwaarde te verdedigen.Aangezien krimp en kruip be?nvloed wordendoor temperatuur eh relatieve vochtigheid,zijn deze tijdsafhankelijke vervormingen ge-bonden aan de voorgeschiedenis van hetbeton. In de literatuur is hierover zeerweinigte vinden [1].Een aantal vraagtekens blijft nog open:? Hoe ziethetverloop van detemperatuur enrelatieve vochtigheid eruit op jaarbasis?? Heeft een veranderlijke temperatuur en re-latieve vochtigheid een belangrijke invloedop het tijdsafhankelijk gedrag van beton?Met andere woorden: is krimp en kruip aldan niet afhankelijk van het seizoen waar-ih het beton gestort wordt?Om op deze vragen antwoord te kunnen ge-ven, werd een gezamenlijk onderzoekspro-gramma 'Krimp en kruip van beton, rekeninghoudend met zijn voorgeschiedenis' uitge"201510 ~.....r365T4voerd in de drie Belgische universiteiten Ka"tholieke Universiteit Leuven (KUL), Universi-teit Gent (UG) en Universit? Catholique deLouvain (UCL).Ditartikel beschrijft de resultaten, verkregenaan de KU Leuven [2], die tevens initiatief-nemer was van de projectaanvraag.Gemiddelde dagtemperatuur en relatievevochtigheid in Belgi?Uitgaande van de gegevens, opgemeten ge-durende een periode van tien jaar in 19 offi-ci?le weerstations, verdeeld over Belgi?,werd na een statistische studie vastgestelddat zowel de temperatuur als de relatieveVochtigheid een sinuso?daal verloop verto"nen (fig. 1).ProefprogrammaKrimp- en kruipproeven werden uitgevoerdop cilindrische betonnen proefstukken, dieenerzijds bewaard werden bij een constantetemperatuur (20?C) en relatieve vochtigheid(60%) en anderzijds onderworpen werdenaan vari?rende klimatologische omstandig-heden.Zoals reeds vermeld zijn er naast de bewaar"omstandigheden nog heel wat andere para-meters (betonsamenstelling, fictieve dikte.enz.) die de tijdsafhankelijke vervormingenvan het beton be?nvloeden.De parameters in dit proefprogramma wa-ren:? type cement:CEM 142,5 (KUL);CEM lilA 42,5 (UCL);CEM I 52,5 (UG);CEMENT1998/12') Druksterkte gemeten op cilinders 0 120 mm, h = 300 mm, na 28 dagen verhardingbij T = 20 ?een RV;:" 95%.Tabel 1Samenstelling per m3 beton en mechanische eigenschappen? hoeveelheid cement per m3beton en dewater-cementfactor:Bl: 280 kgjm3 - wcf 0,6;B2: 350 kgjm3 - wcf 0,5;B3: 425 kgjm3- wcf 0,4.De samenstelling van Bl, B2 en B3 en decorresponderende druksterkte zijn ver-meid in tabel 1.? tijdstip (seizoen) van het storten van hetbeton. De startwaarden van de tempera-tuur en de relatieve vochtigheid van de'vier seizoenen' zijn (fig. 1):Ti: lente T = 12,5?C RV = 77,5%T2: zomer T = 20?C RV = 65 %T3: herfst T = 12,5?C RV = 77,5%T4: winter T = 5 ?C RV =90 %? fictieve dikte ho (= oppervlakte dwars-doorsnede j helft van de omtrek in con-tact met de atmosfeer).De gebruikte proefstukken zijn cilindersmeteen diametervan 120 mm, respectie-velijk een hoogte van 300 mm (ho = 60mm).Twee series proefstukken werden onder-zocht:? afgeplakte cilinders (geen vochtuitwisse"Iing met de omgeving: autogene krimp, ba-siskruip);? niet-afgeplakte cilinders (vochtuitwisse"Iing met de omgeving: totale krimp, totalekruip).De belasting bij de kruiptesten werd onge-veer gelijkgenomen aan i fc?28 (tabel 1) en deproefstukken werden belast zodra de druk"sterkte, gemeten op cilinders die onder de-zelfde omstandigheden werden bewaardals de kruipproefstukken, fc.28 bereikte.Van de meeste krimp- en kruipproefstukkenzijn meetresultaten beschikbaar over eenperiode van meer dan vijf jaar.lexssiBewaaromstandighedenDe referentieproeven werden uitgevoerd ineen klimaatkamer bij constante tempera-tuur (20?C) en relatieve vochtigheid (60%).De proeven bij wisselende temperatuur enrelatieve vochtigheid daarentegen warenopgesteld in een klimaatkast, waarin het si-nusofdaal verloop van beide grootheden(fig. 1) gesimuleerd kan worden.De proefstukken werden onmiddellijk na hetstorten van het beton in hun respectievelijkeklimaatomstandigheden geplaatst. Na 24uur werden ze ontkist en de krimpmetingenwerden in principe op dat ogenblik gestart.MeetsysteemDe vervormingen van de proefstukken wer-den automatisch opgemeten door middelvan verplaatsingsopnemers. Deze bevon-den zich in een messingframe (fig. 2, foto's3 en 4).De ring Rl is doormiddel van drie bouten Sl,S2 en S3 vast verbonden met de cilinder. Dering R2 daarentegen is enkel via twee bou-ten S4en S5 vastgemaakt. Deze bevindenzich op de as a-a, waaromheen ring R2 duskan roteren. Het frame bevat ook twee mes-singstaven, Ti en T2. Staaf Ti, met eenlengte van 200 mm is aan beide uiteindenvrij opgelegd en wordt op zijn plaats gehou-den door middel van een veer R, vastge-maakt aan de ringen Hl en R2. Staaf T2 be-vat aan ??n uiteinde de kern van de inductie-ve verplaatsingsopnemer die de relatieveverplaatsing van ring Rl ten opzichte vanring R2 meet.Zowel de temperatuur en de relatieve voch-tigheid in de klimaatkastals de gemeten ver-vormingen van de proefstukken werden con-tinu geregistreerd en opgeslagen in eencomputerfile.Om echter de juiste rek van het proefstuktengevolge van krimp enjof kruip te verkrij-gen, moeten de gemeten waarden gecorri-geerd worden omdat:? hetmeetsysteem (staven Ti en T2) en hetbeton vervormen tengevolge van tempera-tuurvariatie;? elke verplaatsingsopnemer een eigen ijk-factor heeft.? MeetsysteemCEMENT1998j12S4........... ?C.. ??SlR67?0,1-----'? tijd (dagenJ-0,4-0,5-0,6-0,7? Autogene krimp? Totale krimp0,1-----'? tijd (dagen I-0,6-0,768? onderzoek ? betontechnologie24002400@) KruipproevenDe kruiprek is gelijk aan de gecorrigeerde ge-meten waarde, verminderd met de ogenblik-kelijke elastische vervorming ?n dekrimprekbij dezelfde ouderdom van het overeen-stemmende onbelaste proefstuk.ResultatenUit de resultaten [2] valt af te leiden dat deinvloed van. de water-cementfactor op hetkrimp- en kruipgedrag van het beton in ditonderzoek niet ondubbelzinnig kon wordenaangetoond. Een mogelijke reden hiervoorisdat de totale hoeveelheid aanmaakwater indedrie betonsamenstellingen nagenoegge-lijk is (168 I - 175 I - 170 I). Het lijkt dan ookhet meest aangewezen voor elk seizoen ge-middelde krommen van 81, 82 en 83 te be-schouwen.Het krimp- en kruipmodel volgens Eurocode2 werd gebruikt om de tijdsafhankelijke ver-vormingen te voorspellen [3]. Aangezien indeze modellen geen rekening wordt gehou-den met variabele klimaatomstandigheden,is het logisch dat er enkel een vergelijkingwerd gemaakttussen gemeten en voorspel-de waarden van de referentieproefstukken.KrimpproevenDe resultaten van de afgeplakte proefstuk-ken (autogene krimp) zijn weergegeven in fi-guur 5. Uit 14] volgt dat de autogene krimpvan normaal beton gemiddeld oploopt toteen waarde van 100 x 10-6? De gemetenCEMENT1998j121,53,53,524002400200016001600 2000waarin:Ec(t,t') is dekruiprek op het ogenblik t;Ec(t' is de ogenblikkelijke elastische rek ophet tijdstip t' (ouderdom van het be-ton bij belasten).Aangezien de proefstukken belast werdenop het ogenblik dat de druksterkte van debegeleidende cilinders fc,28 bereikte, was deouderdom van hetbeton op hetogenblik vanbelasten sterk verschillend voor de verschil-lende seizoenproefstukken (variatie tussen27 en 187 dagen).De resultaten van de afgeplakte proefstuk-ken zijn weergegeven in figuur 7. In tegen~stelling met de 'krimpfiguren' beginnen allekruipcurven in de oorsprong: 'tijd = 0' cor-respondeert met het tijdstip van belasten.In hetkruipdiagram is voor de curven Tl enT2 nog nauwelijks sprake van een sinuso?-daal verloop.12001200800....r0,:+--------iI-------+-----+------t------+------1o 400 800~tijd (dagen)....+r0,: +--------i------+------i---'----..."I--------+------lo 400---.dijd (dagen)2,528 dagen, gemeten op cilinders 0 = 150mm, h = 300 mm;= 41,8 Njmm2?Deze waarde isgelijk aan de gemiddeldedruksterkte van het beton Bl, B2 en B3,bewaard gedurende 28 dagen bij 20?Cen een RV ;:;: 95%. De resultaten ver-meid in tabel 1 werden omgerekendnaarcilinders meteen diametervan 150mm via de vormco?ffici?nt, die in dit ge-val gelijk is aan 1,0323.Uit figuur 6 kan worden afgeleid dat hetkrimpmodel van El.lrocode 2 de gemeten to-tale krimp erg onderschat. De variatieco?ffi-ci?nt ? van het verschil tussen gemeten envoorspelde waarden bedraagt 23,3%.2CD Basiskruip(t, t') = Ec(t, t')