B.H.Voshoofd van de groep Warmte- en Vocht-transport IBBC-TNO, Delft---Iso/atie- en verwarmingskosten (K) als func-tie van de warmteweerstand (R); a: isolatie-kosten; b: verwarmingskosten; c: totale kos-ten; Re: economische warmteweerstandbi2Temperatuurbeeld (&) om een glasruit; deoppervlaktetemperatuur binnen (&0) kan totonder het vriespunt dalen')De huidige afdeling Warmtetechniek van hetCTI-TNO waar ik in 1953 in dienst trad, heet-te toen nog 'Instituut voor Warmte-economie'.2)De tussen vierkante haakjes geplaatste cijfersverwijzen naar de litteratuurlijst op blz. 601.3)Wordt echter koeling gedurende de zomerverlangd, dan gaat het verhaal van de warm-te-economie weer op: negatieve warmte isvele malen duurder dan positieve!Cement XXIII (1971) nr. 12en hygrischebetonThermischeaspecten vanSamenvattingIn dit artikel wordt allereerst nagegaan op grond van welke motieven aandacht aan de ther-mische isolatie van constructies moet worden besteed en welke plaats beton hierbij inneemt.Vervolgens wordt een aantal eigenschappen van beton besproken die (mede) bepalend zijnvoor het gedrag van betonconstructies in de praktijk.1. InleidingToen de redactie van dit tijdschrift me gevraagd had een artikel te wijden aan 'te stellen eisenaan gevels met betrekking tot isolatie, temperatuur en vocht', had ik het gevoel dat dit eenniet eenvoudige opgave was, te meer daar het accent in het kader van dit tijdschrift uiteraardop beton moest liggen. Dit materiaal nu is, thermisch zowel als hygrisch, ??n van die materia-len waarop men slechts met moeite een greep kan krijgen. In het bijzonder stuiten we bij ditmateriaal op het probleem dat nog jaren na het betonneren, vooral indien het een dikke laagbetreft, verharding plaatsvindt, en we dus in feite nog niet van constante materiaaleigenschap-pen kunnen spreken. Eigenlijk is er nog bijzonder weinig bekend over beton.Nu kan men natuurlijk een zo vaag verhaal schrijven over het gevraagde onderwerp, dat hetop elk materiaal van toepassing is, maar daarmee doet men toch de lezer tekort. Beton is nueenmaal een vreemde eend in de thermische en ook hygrische bijt.Bovendien is een artikel met 'eisen' zonder nadere motivering en zonder dat enig begripwordt gekweekt voor de achtergrond, voor de auteur, die nu eenmaal zijn eigen kennis altijdwil luchten, ook weinig bevredigend.Wat me ten slotte voor ogen stond, was een artikel waarin allereerst wordt nagegaan opgrond van welke motieven men nu eigenlijk een constructie - en wel speciaal een betoncon-structie - isoleert. Vervolgens een deel dat de diverse eigenschappen van beton behandelt,en als laatste de bespreking van een aantal betonconstructies in de praktijk, zoals we diegeregeld tegenkomen.Toen de eerste twee delen in concept klaar waren, bleek dat ik al veel meer tekst had ge- ofmisbruikt dan in de bedoeling van de redactie lag. Veel mogelijkheden tot inkorting zag ikniet, zodat het me het beste leek, het hier voorlopig bij te laten en misschien te zijner tijd nogeens een artikel te produceren waarin de constructies zelf aan de beurt komen.2. Warmte-economieVoor we de thermische en hygrische aspecten van beton en betonconstructies nader zullenbekijken, lijkt het verstandig eerst na te gaan wat het nut van thermische isolatie eigenlijk is.Vooral in de na-oorlogse jaren is het accent sterk gelegd op de stookkostenbesparing: brand-stof was relatief duur; bouwmaterialen en arbeidsloon waren goedkoop. Vele studies werdenin die tijd gemaakt van de 'warmte-economie' '). Het in fig. 1 geschetste plaatje heeft jarenlangals leidraad gediend. Hier is - in sterke mate geschematiseerd - getekend welke invloed dewarmteweerstand op de kosten heeft. Enerzijds stijgen de bouwkosten bij verhoging van dewarmteweerstand (a); anderzijds dalen de stookkosten (b). Tellen we beide curven op (c), danvinden we ergens een optimum. Gestreefd moest worden naar het bereiken van de 'economi-sche' warmteweerstand [1]2). Dit streven vond onder meer zijn weerslag in de eisen, neerge-legd in het normblad NEN 1068 [2] voor de kwaliteitsklasse 'goed'.AI spoedig begonnen de bouwkosten sterk te stijgen, terwijl de stookkosten nauwelijks om-hoog gingen. Op grond hiervan werd het argument 'lagere stookkosten' van steeds minderbelang. Momenteel is de situatie zo, dat bijna niemand om financi?le redenen zijn woning(beter) isoleert3).3. Het binnenklimaatSpeelt dus het punt 'stookkostenbesparing' nauwelijks meer een rol bij de beantwoording vande vraag: 'al dan geen betere isolatie?', de vraag in hoeverre een prettiger klimaat tot standkan komen door beter te isoleren, wordt van steeds groter belang. Een van de voorwaardenwaaraan het binnenklimaat moet voldoen, wil de mens er zich prettig voelen, is dat het ver-schil tussen luchttemperatuur en wandtemperatuur niet te groot is.Nog niet zo lang geleden werd slechts een paar procent van onze woningen voorzien vancentrale verwarming. In de rest van de woningen accepteerde men in de winter - overigenszonder morren - het feit dat het alleen in de buurt van de kachel behaaglijk was. Vooral alshet buiten vroor, kon men slechts met heldenmoed in de buurt van de ramen toeven; de'koudestraling' van de glasvlakken was onaanvaardbaar, als gevolg van de lage oppervlakte-temperatuur (fig. 2). Ook al is de luchttemperatuur 23?C (ook in de buurt van de ramen)dan nog kan de temperatuur van het glas tot even onder het vriespunt dalen. In fig. 3 is ge-596o_10k-.------?L--------L------~-103o 10 20Oppervlaktetemperatuur van een glasruit (lt0)als functie van de buitenluchttemperatuur (lte)b? een binnentemperatuur van 23 ?C20o~00L-------OL,5-------1,LO------~?L5------~2,O4Oppervlaktetemperatuur binnen (lto) van eenconstructie als functie van de warmteweer-stand (R); binnen 23 ?C; buiten -10 ?C~ ----,------,------,,------,,------20 c 20 40 60 oe5Temperatuurverschil over een onge?soleerdbetondak; w: wintersituatie; Z: zomersituatie206,oI20,40 60 oeTemperatuurverschil over een ge?soleerd be-tondak; w: wintersituatie; Z: zomersituatieCement XXIII (1971) nr.12schetst hoe deze oppervlaktetemperatuur afhangt van de temperatuur buiten [3].De komst van de centrale verwarming heeft een ware revolutie teweeggebracht. In ??n klap -en dat terwijl de stookkosten nauwelijks stegen - werd het gehele huis, ook bij strenge vorst,bewoonbaar. De radiatoren, niet voor niets onder de ramen geplaatst, zorgden er voor dat de'koudestraling' van deze vlakken werd gecompenseerd. Men verwachtte, en niet ten onrechte,dat nu een einde aan al het ongerief gekomen was. Maar toen bleek dat er nog andere koude-straiers in het spel waren. Vooral in woningen met grote muurvlakken (kopgevels) hoordemen de klacht dat het in de buurt van deze wanden zo tochtte. Ging men echter na wat er inwerkelijkheid aan de hand was, dan bleek het niet in de eerste plaats de tocht maar de te lageoppervlaktetemperatuur en dus de koudestraling van deze vlakken te zijn, die verantwoorde-lijk was voor het gevoel van onbehagen. De licht geventileerde spouwmuur - tot voor kortnog beschouwd als een voortreffelijke wandconstructie - viel door de mand [4].Te lage oppervlaktetemperaturen zijn een gevolg van een te geringe warmteweerstand, metandere woorden van een te geringe thermische isolatie. Fig. 4 laat zien hoe bij een buiten-temperatuur van -10 ?c en een binnentemperatuur van 23 ?c de oppervlaktetemperatuurafhangt van de warmteweerstand van de constructie. Voor enkel glas waarvan de warmte-weerstand praktisch 0 is, blijkt de oppervlaktetemperatuur even onder 0 te liggen. Voordubbel glas (R = 0,15) komen we op ongeveer 10 ?C. Een betonwand van 20 cm dikte heefteen warmteweerstand van ongeveer 0,10 en dus een temperatuur van ongeveer 8 ?C,De genoemde spouwmuur heeft, als hij goed is uitgevoerd, een warmteweerstand van ca. 0,4.De oppervlaktetemperatuur bedraagt dan, nog altijd bij -10 ?C buiten, niet meer dan 15 ?c,hetgeen nog altijd een verschil van 8 ?C met de lucht binnen betekent. Wordt echter eendergelijke wand ge?soleerd met een laag schuim van 3 cm dikte, waardoor de warmteweer-stand tot 1,2 stijgt, dan vinden we een temperatuur van ruim 20 ?C.Het voorgaande zal duidelijk hebben gemaakt dat het isoleren van wanden een absolutenoodzaak is, indien men zich, ook als het buiten koud is, binnen behaaglijk wil voelen. Overi-gens geldt dit natuurlijk niet voor relatief kleine stukjes buitenwand, zoals betonkolommen ofpenanten van baksteenmetselwerk,4, Bescherming van constructiesEen ander belangrijk argument om een betonconstructie te isoleren, is de thermische dilatatie.Vooral als gevolg van het verschil tussen winter- en zomertemperatuur kunnen grote dilata-ties optreden, in het bijzonder bij daken, als geen doeltreffende isolatie wordt aangebracht.Fig. 5 en 6 lichten dit toe. Zonder isolatie kan het temperatuurverschil tussen zomer en winterin het beton ungeveer 45 ?C bedragen; met isolatie wordt dit teruggebracht tot 20 ?C.Laat men de isolatie achterwege, dan kunnen de buitenwanden worden weggedrukt en/of ont-staan scheuren van het in fig. 7 afgebeelde type. Hierbij speelt natuurlijk ook de aanwezigheidvan dilatatievoegen een belangrijke rol [6].Ook het temperatuurverschil over de betonlaag zelf wordt door de isolatie aan de bovenzijdeteruggebracht, zoals fig. 5 en 6 laten zien. Hierdoor worden grote temperatuurspanningen, dieop hun beurt tot scheurvorming kunnen leiden, vermeden.5. CondensatieWe komen ten slotte met een laatste argument om constructies te isoleren. En dat betreft hetvoork?men van oppervlaktecondensatie. Zoals bekend, is het al dan niet plaatsvinden vancondensatie tegen een buitenwand afhankelijk van een aantal factoren: de luchttemperatuur,de relatieve vochtigheid van de lucht en de oppervlaktetemperatuur van die wand [5], En dezelaatste is, zoals we al eerder zagen, afhankelijk van de warmteweerstand. Ter illustratie is infig. 8 getekend bij welke buitenluchttemperatuur condensatie optreedt als de warmteweer-7Scheuren in wand ten gevolge van de ther-mische dilatatie van een onvoldoende ge?so-leerd dak5978Temperatuur van de lucht buiten (lt.) waarb?condensatie optreedt als functie van dewarmteweerstand (R) voor verschillendewaarden van de relatieve vochtigheid (cp)0,8 1,09Warmtegeleidingsco?ffici?nt (?) als functievan de massa per volume-eenheid (p) vanbouwmaterialen; van een scherp verband isgeen sprake2,52,0 1?( W/m.Kl1,51,00.5500 1000 1500 2000 2500Cement XXIII (1971) nr. 12stand verandert en wel bij een binnenluchttemperatuur van 23?C en een relatieve vochtigheidvan 30%, 60% en 80%.Bedraagt de warmteweerstand van een constructie 0,5 dan is, zoals uit fig. 8 blijkt, bij eenrelatieve vochtigheid lager dan ongeveer 70%, in ons klimaat nauwelijks condensatie teduchten. Op een betonwand van 20 cm dik (R = 0,1) zal bij een buitentemperatuurvan _10?Ccondensatie optreden bij een relatieve vochtigheid van ongeveer 35%. Op enkel glas (R = 0)is dit bij ca. 20% al het geval.Overigens hebben deze conclusies weinig waarde, indien we niet tevens zeggen welke rela-tieve vochtigheid we binnen een gebouw in ons klimaat kunnen verwachten.Nu is de relatieve vochtigheid zelf weer mede afhankelijk van de temperatuur buiten; de rela-tieve vochtigheid daalt als de buitenluchttemperatuur daalt. In een normaal bewoonde woning(zonder luchtbevochtiging) met centrale verwarming (temperatuur 23?C) zal de relatievevochtigheid vari?ren van ca. 25% bij -10?C buiten tot 75% op zomerdagen. Combinerenwe dit gegeven met fig. 7, dan blijkt dat zelfs bij een lage warmteweerstand van 0,1 (20 cmdik beton) nauwelijks condensatie verwacht mag worden. Wel zal dit tijdelijk het geval zijn in'natte ruimten', zoals douchecellen, badkamers en keukens. Verder kunnen er natuurlijk pro-blemen ontstaan als er in de winter luchtbevochtiging plaatsheeft.6. Voorlopige conclusiesOp grond van het hierboven besprokene komen we tot de volgende conclusies.Betonconstructies moeten in de eerste plaats ge?soleerd worden ten einde een comfortabelbinnenklimaat te kunnen realiseren. Dit geldt niet voor relatief kleine vlakken (penanten,kolommen).Alleen in natte ruimten en daar waar luchtbevochtiging plaatsheeft, heeft deze isolatie ook defunctie oppervlaktecondensatie te voorkomen.Hiernaast is het veelal gewenst isolatie aan te brengen ten einde te grote temperatuur-spanningen in het beton te vermijden. Alleen isolatie aan de buitenzijde heeft dan een nuttigresultaat. Hetzelfde geldt voor isolatie van betondaken, waardoor te grote dilatatie wordttegengegaan.7. MateriaaleigenschappenHet materiaal grindbeton bezit een aantal eigenschappen, zowel thermische als hygrische, dienogal verschillend zijn van de meeste andere bouwstoffen, zoals de slechte warmte-isolatie,het feit dat het materiaal zeer langzaam droogt, het relatief hoge hygroscopische vochtgehal-te, dat weer samenhangt met de vochtkrimp, de waterdichtheid enz.We zullen deze eigenschappen nader bespreken en ook enigszins trachten te kwantificeren,waardoor we het materiaal beter leren kennen. Dit laatste klinkt enigszins pretentieus, zekeruit de mond van iemand die van beton als constructiemateriaal zo goed als geen kaas heeftgegeten.De wijze waarop de bouwfysicus het materiaal benadert, is echter een andere dan waarop deconstructeur of de 'fabrikant' dit doet. De constructeur beoordeelt een materiaal primair tech-nologisch waarbij de vraag naar de sterkte-eigenschappen voorop staat.Een betonfabrikant zal vooral ook ge?nteresseerd zijn in het (chemische) verhardingsproces,dat wil zeggen in die fase waarin het beton uit een mengsel van een aantal andere stoffenontstaat.De bouwfysicus bekijkt het materiaal door weer een andere bril: hoe kan ik het materiaalbeton karakteriseren in die zin dat ik het fySisch gedrag begrijp, althans kan beschrijven.Hierbij kan men dan nog twee wegen bewandelen. Men kan trachten het wezen van het mate-riaal te doorgronden, dat wil zeggen proberen de inwendige pori?nstructuur te karakteriserenom vervolgens door logische redenering op grond van deze structuur het gedrag te begrijpen.Wetenschappelijk gezien is dit een aantrekkelijke weg. Zolang het echter nog niet mogelijk isom deze pori?nstructuur werkelijk vast te leggen en bovendien de theorie die het mogelijkzou maken de stappen van deze pori?nstructuur naar de gevraagde eigenschappen te nemen,nog in de kinderschoenen staat [7], is deze wijze van benaderen onmogelijk. Dit betekent datwe vooralsnog wel verplicht zijn de fenomenologische weg te bewandelen. Dit houdt in datwe moeten trachten zo veel mogelijk zichtbare verschijnselen onder ??n noemer te brengenen in een getal vast te leggen. Met behulp van deze getallen zijn we dan in staat het gedragvan het materiaal te 'voorspellen'.8. Warmtegeleidingsco?ffici?ntIn fig. 9 is geschetst hoe de warmtegeleidingsco?ffici?nt (?) van materialen afhangt van hunmassa per eenheid van volume (p) [3J. Hoewel van een scherp verband geen sprake is, is hetwel dUidelijk dat een hoge waarde van p gepaard gaat met een hoge ?-waarde en omgekeerd.Normaal grindbeton met p =2400 kgJm3heeft een ?-waarde in de orde van 2 W/ (m . K).Ter vergelijking: de warmtegeleidingsco?ffici?nt van baksteen bedraagt ca. 0,8 en van kunst-stofschuimen ca. 0,03 W/(m. K).Grindbeton is dan ook, thermisch gezien, op de metalen na, het slechtste bouwmateriaal datwe kennen. We moeten echter wel een restrictie maken: deze bewering is alleen waar zolangwe een stationaire toestand bekijken, dus een toestand waarin de temperaturen niet aan ver-andering onderhevig zijn. We komen hierop nader terug.Wat hiervoor gezegd is, had in de eerste plaats betrekking op grindbeton. Lichtbetonsoorten,waarbij het grind is vervangen door bims, hollith en andere soortgelijke lichte toeslagmateria-len hebben uiteraard gunstiger ?-waarden, zij het dat deze toch meestal nog relatief hoogblijven.59832o1010(jJ (vol. ?/.l?20 30Invloed van het vochtgehalte (4) op dewarmtegeleidingsco?ffici?nt (?,) van cellen-beton; ?o is de warmtegeleidingsco?ffici?ntin droge toestandT20cmjJ11Constructie bestaande uit twee betonlagenwaartussen isolatiemateriaal, onderbrokendoor 'koudebruggen'1,51,00,5o125i(O,o)--- 10Warmteweerstand (R) als functie van het per-centage koudebrug (i) van de in fig, 11 gete-kende constructie, berekend alsof geen om-buiging van de warmtestroom plaatvindtCement XXIII (1971) nr. 12Een specifieke plaats nemen de cellenbetonsoorten in, Deze materialen, die vrij veel wordengebruikt als gewapende zelfdragende dakconstructie hebben een ?-waarde die in de orde van0,20 W/(m, K) ligt. Bij een niet te geringe dikte wordt een extra isolatielaag bijna steedsachterwege gelaten,Een enkele opmerking moet gemaakt worden over de invloed van het vochtgehalte, Voor demeeste materialen geldt dat het vochtgehalte een vrij sterke, ongunstige invloed heeft op de?-waarde, Grindbeton is wat dit betreft een uitzondering, De invloed van het vocht op de?-waarde is gering. Hoe lichter het beton is, des te belangrijker wordt echter deze invloed,Fig, 10 laat zien hoe het, wat dit betreft, met cellenbeton gesteld is. Het drooghouden van eenconstructie van dit materiaal is dan ook noodzakelijk.9. WarmteweersiandIn het voorgaande werd reeds enkele malen het begrip 'warmteweerstand' (R) gehanteerd. Dewarmtegeleidingsco?ffici?nt is een materiaaleigenschap; de warmteweerstand een eigen-schap van de constructie. Voor een homogene laag kan deze berekend worden uit:R=~?(d = dikte van de laag).Een grindbetonlaag van ongeveer 1 m dikte heeft pas een warmteweerstand die voldoet aande in het normblad NEN 1068 gestelde eis voor de laagste kwaliteitsklasse [2].In fig. 11 is een doorsnede getekend van een constructie bestaande uit twee lagen grindbetonwaartussen een laag kunststofschuim van 4 cm. Op een aantal plaatsen is deze laag onder-broken ten einde de constructie voldoende sterkte te geven. Hierdoor ontstaat een 'koude-brug'. Hoe is het nu met de warmteweerstand gesteld?Men kan deze berekenen door aan te nemen dat de warmtestroomrichting overal onveran-derd loodrecht op de constructie blijft staan. In dat geval krijgt men het in fig. 12 getekendebeeld, waar de warmteweerstand van dit type constructie is geschetst als functie van hetpercentage koudebrug. Bedraagt dit percentage 2% dan zien we dat de warmteweerstand almet ruim 20% ten opzichte van de oorspronkelijke waarde is gedaald. Bij 8% is nog maarongeveer 50% van de oorspronkelijke waarde over.In werkelijkheid is de situatie nog ongunstiger, daar de warmtestroom die de constructiebinnendringt, wordt omgebogen (fig. 13) waardoor de koudebrug een relatief nog sterkereinvloed heeft. Metingen hebben aangetoond dat de warmteweerstand als gevolg van dit effectnog kan dalen tot 30% onder de in fig. 12 getekende curve. Het effect van dergelijke koude-bruggen mag beslist niet onderschat worden!10. De warmtevereffeningsco?ffici?ntHoe moeten we beton beoordelen ten aanzien van zijn gedrag ten opzichte van niet-stationai-re situaties, dat wil zeggen toestanden waarbij de temperaturen aan verandering onderhevigzijn?Als gevolg van zijn grote soortelijke massa is weliswaar de warmtegeleidingsco?ffici?nt vangrindbeton erg hoog, maar hier staat tegenover dat het materiaal een grote buffercapaciteitbezit: temperatuurveranderingen van de omgeving dringen slechts langzaam en met grotevertraging door. Fig. 14 laat wat dit betreft het verschil in gedrag zien tussen een lichte eneen zware constructie.Dit gedrag ten opzichte van niet-stationaire toestanden wordt onder meer gekenschetst doorde temperatuurvereffeningsco?ffici?nt (a-waarde). Deze grootheid is een maat voor de snel-heid waarmee temperatuurveranderingen doordringen [8].13Afbuiging van de warmtestroom in de omge-ving van een koudebrug---- --~---- -_..--------~~~~--------~ --.----q59914Luchttemperatuur ({)-) als functie van de tijdop een zomerdag; a: temperatuur buiten; b:temperatuur binnen bij gebruik van lichteconstructies; c: temperatuur binnen bij ge-bruik van zware constructies; in het laatstegeval worden de temperaturen genivelleerd6 12a,\\\\\c----\------_c,. .... - \ ...\\\t (hl ', __b_-- a18 24/615Scheur boven betonlatei; oorzaak is het ver-De a-waarden van de verschillende bouwmaterialen liggen vrij dicht bij elkaar: voor grind-beton bedraagt de a-waarde ongeveer 1 . 10'6 m2Js, voor cellenbeton 0,4 . 10'6 en voor schuim-materialen ligt hij tussen 0,3 en 1,5.10-6 m2Js [9].Zoals er een grootheid is (de warmteweerstand), die het gedrag van een constructie onderstationaire omstandigheden bepaalt, zo kan men ook een dergelijke grootheid voor het niet-stationaire gedrag aanwijzen. Deze grootheid noemen we de temperatuurtraagheidsco?ffi-ci?nt (E):d2E=-.aVan groot belang is dat hier de dikte kwadratisch doorwerkt (bij de warmteweerstand was ditniet het geval). Aan de hand van een voorbeeld lichten we dit toe.Een laag polystyreenschuim (?. = 0,035), dik 3 cm, heeft een warmteweerstand van 0,9. Wilmen dezelfde weerstand met beton (?. = 2) bereiken, dan moet men een dikte van ongeveer2 m nemen. De E-waarde van de genoemde schuimlaag bedraagt 900. Een betonlaag van3 cm dik heeft dezelfde E-waarde. Voor een betonlaag van 15 cm, hetgeen een realistischergeval is, vinden we een 25 X zo hoge waarde voor E.Het is begrijpelijk dat juist om deze eigenschap beton, liefst in combinatie met een goedisolatiemateriaal, onder bepaalde omstandigheden te verkiezen is.schil in thermische dilatatie tussen beton enl1. Thermische dilatatiebaksteenmetselwerk Tot de thermische eigenschappen van beton moet ook de (thermische) dilatatie gerekendworden. De uitzettingsco?ffici?nt ligt in de orde van 12.10-6 m/(m. K); dit is ongeveer eenfactor twee hoger dan van de meeste baksteensoorten [10]. Om deze reden is dus ook decombinatie beton-baksteenmetselwerk allesbehalv? ideaal.16Vochtgehalte, (t) als functie van de t?d (t)t?dens droging;a: materiaal met hoog kritisch vochtgehalte;b: materiaal met laag kritisch vochtgehalte.Cement XXIII (1971) nr. 12DUidelijk blijkt dit bijv. daar waar boven ramen betonlateien aan het metselwerk zijn gekop-peld. Het in fig. 15 gedemonstreerde beeld is helaas eerder een normaal geval dan een uit-zonderingsgeval. We zullen nu een aantal hygrische eigenschappen bespreken, d.w.z. dieeigenschappen die bepalen hoe het vochttransport plaatsheeft en welke vochtsituatie onderbepaalde omstandigheden wordt bereikt.12. Kritisch watergehalteEen belangrijke hygrische eigenschap is het kritisch watergehalte [3]. Hieronder wordt ver-staan d?t watergehalte waaronder geen watertransport in de vloeibare fase, doch alleen indampvorm kan plaatsvinden. Deze eigenschap bepaalt in belangrijke mate het droogtempovan een materiaal. Is het kritisch watergehalte laag, dan kan het water gedurende vrij langetijd gemakkelijk naar het oppervlak worden getransporteerd en daar verdampen. Is het kritischwatergehalte hoog, dan zal al vrij spoedig nadat de droging begonnen is, geen wat?r meeraan het oppervlak aanwezig zijn, zodat de verdamping in het inwendige moet gebeuren, waar-bij de damp door het materiaal moet diffunderen.In fig. 16 wordt dit toegelicht. Hier is grafisch geschetst hoe het vochtgehalte in twee verschil-lende materialen van dezelfde afmetingen en onder dezelfde droogcondities vermindert.Materiaal a heeft een hoog kritisch watergehalte. Het droogtempo loopt al vrij spoedig - ophet moment te - terug. Het droogtempo van materiaal b daarentegen blijft gedurende relatieflange tijd (tot tl) constant. Pas dan wordt geen water meer naar het oppervlak getranspor-teerd. Dit materiaal is dus snel droog [3].Grindbeton heeft een kritisch watergehalte dat zo goed als gelijk is aan het maximaal water-gehalte. Dit verklaart waarom beton zo bijzonder traag droogt in verhouding tot andere mate-rialen, bijv. baksteen. Laatstgenoemd materiaal bezit een kritisch watergehalte dat ongeveer30% is van het maximale. Hetzelfde is het geval voor cellenbeton. Ook dit materiaal droogtdan ook vrij snel.13. DiffusieweerstandsgetalIn het voorgaande werd gesproken over de oorzaak van het lage droogtempo van beton. Hetdroogproces wordt echter, althans vanaf het moment dat de droging vanuit het inwendigeplaatsvindt, niet alleen door het kritisch watergehalte bepaald.Het vocht dat in de dampfase naar buiten moet diffunderen, moet hierbij de weerstand van depori?n overwinnen. Deze diffusieweerstand bepaalt dan ook mede het droogtempo. Het dif-fusieweerstandsgetal (ft-waarde) is hier de karakteristieke grootheid. Het diffusieweer-standsgetal van grindbeton bedraagt ongeveer 40. Dit betekent dat de weerstand van eenlaag beton tegen diffusie van waterdamp 40 maal zo hoog is als die van een even dikke lucht-laag. Gezien de relatief grote dichtheid van beton - de porositeit is 10 ? 15% - en het feit datde pori?n erg nauw zijn - is dit getal eigenlijk onbegrijpelijk laag. Het is ongeveer gelijk aandat van polystyreenschuim en slechts twee maal zo hoog als van baksteen. De ft-waarde vancellenbeton van 600 ? 700 kgJm3ligt in de buurt van 5.14. Waterpenetratieco?ffici?ntBeton, mits van redelijke kwaliteit, wordt als een waterdicht materiaal beschouwd. Is dezeveronderstelling eigenlijk juist? Het antwoord op deze vraag kan pas gegeven worden alseerst een definitie van het begrip 'waterdicht' wordt gegeven. Om tot een begripsbepaling tekomen, moeten we ons eerst realiseren dat water in vloeibare vorm in principe op tweemanieren in een poreus materiaal kan doordringen, nl. door de inwendige (capillaire) krachtenvan het materiaal en door uitwendige krachten (winddruk, waterdruk, zwaartekracht).Allereerst iets over de capillaire absorptie van water. Wanneer een poreus materiaal met ??n60017zijde in een dun laagje water wordt geplaatst, wordt het water naar binnen gezogen waarbijzich een vrij scherp vochtfront aftekent (fig. 17). Men kan' aantonen [11] dat de plaats van ditfront ten opzichte van dit bevochtigde vlak evenredig is met de wortel uit de tijd (fig.18),althans zolang de invloed van de zwaartekracht en eventuele andere krachten verwaarloosdkan worden en de verdamping geen rol van betekenis speelt.Deze penetratiesnelheid wordt gekarakteriseerd door de waterpenetratieco?ffici?nt (B-waar-de). De B-waarde van grindbeton ligt tussen 10-? en 10-5m/so,s; voor cellenbeton in de ordevan 10-4 m/so,s.Dit betekent, dat indien een waterfilm over een betonwand (B = 5. 10-6m/sO,S) stroomt, hetfront na 1 uur ca. 0,3 mm en na 10 uur ongeveer 1 mm in het beton is doorgedrongen. Vooreen normale cellenbetonkwaliteit komt men op 6 mm, resp. 2 cm. BU een wanddikte van bijv.15 cm betekent dit dat bij grindbeton pas doorslag zou optreden na ongeveer 30 jaar, waarbijwe dan nog niet eens de in werkelijkheid natuurlijk toch ook optredende verdamping in reke-ning hebben gebracht. Doet men dit wel, dan blijkt dat onder normale condities het vocht tenhoogste enkele millimeters in grindbeton van een goede kwaliteit kan doordringen.Ten aanzien van de inwendige (capillaire) krachten mag men dus zonder voorbehoud stellendat grindbeton, mits van goede kwaliteit, waterdicht is.15. StromingsweerstandOpzuiging van water in cellenbeton;vochtfront is duidel?k zichtbaarhet Wordt een betonwand blootgesteld aan externe drukverschillen, dan speelt ook de stromings-weerstand een belangrijke rol. Ook hier geldt, dat deze voor een goede kwaliteit grindbetonzo hoog is [9] dat zelfs, al hebben we te maken met een druk van een paar meter water (bijv.grondwaterdruk tegen een keldervloer), geen problemen ontstaan.t---18Plaats van het vochtfront (?) als functie vande t?d (t) gedurende opzuiging van een vr?wateroppervlak; het front verplaatst zich metde wortel uit de t?d20'5 r{jJ (vol..,.)105,Het aanbrengen van een extra waterafsluiting, bijv. in de vorm van een bitumineuze laag tegenhet beton, is ter verbetering van de waterdichtheid dan ook overbodig. Misschien zou eendergelijke laag onder bepaalde omstandigheden wel nut kunnen hebben ter bescherming vande wapening.16. Hygroscopisch vocht .Ook 'droog' beton zal altijd een zekere hoeveelheid vocht bevatten. Dit hygroscopisch vochtis in het materiaal aanwezig als gevolg van het feit dat zich altijd een zeker evenwicht trachtin te stellen tussen de hoeveelheid waterdamp in de lucht en de hoeveelheid vocht in eenmateriaal dat in die lucht geplaatst is [3].Hierbij is niet de absolute vochtigheid maar de relatieve vochtigheid van de lucht maatge-vend. Hoe hoger deze is, des te hoger is ook het vochtgehalte van het beton. Fig. 19 laat zienhoe dit verband er voor cellenbeton ongeveer uitziet. Natuurlijk bestaan er verschillen al naargelang de samenstelling. Bovendien doen zich soms hysteresisverschijnselen voor. In verge-lijking met andere bouwmaterialen zijn betonprodukten vrij sterk hygroscopisch. Dit vindt zijnoorzaak in de aanwezigheid van bijzonder kleine pori?n rondom de cementdeeltjes.Het is dit hygroscopisch vocht dat verantwoordelijk is voor de vochtdilatatie. Het feit datbetonprodukten vrij sterk hygroscopisch zUn, heeft dan ook tot gevolg dat dit type dilatatieniet onbelangrUk kan zijn. Een constructie van bijv. cellenbeton zal dan ook sneller krimp-scheuren vertonen dan bijv. een wand van nauwelijks hygroscopisch baksteenmetselwerk.Bij grindbeton zal men dergelijke scheuren minder snel krijgen, daar in de eerste plaats detreksterkte van beton groter is, en in de tweede plaats het diffusieweerstandsgetal van ditmateriaal aanzienlijk hoger is, waardoor fluctuaties van de relatieve vochtigheid van de luchtminder snel doordringen.Litteratuur1. Beeker, P.: '0konomisk Varmeisolering'; Rapport 1 van Statens Byggeforskningsinstitut,Kopenhagen (1950).2. Normblad NEN 1068: 'Thermische eigenschappen van woningen'; Ned. Normalisatie Instituut,Rijswijk ZH (1964).3. Tammes, E. en B.H.vos: 'Grondslagen van warmte- en vochttransport'; Documentatie Bouw-o 50 100 wezen, Rotterdam (1970).19 4. Vos, B.H. en M.Kroon: 'Invloed van de wind op de warmteweerstand van spouwmuren'; Rap-Hygroscopisch vochtgehalte (4) van cellen- port BI-69-33, IBBC-TNO, ,Rijswijk ZH (1969). . .beton als functie van de relatieve vochtigheid 5. Vos, B.H. en E.Tammes: Oorzaken van vocht In constructies I: bouwvocht, grondvocht envan de lucht (