INIEUWE BETONSOORTENBETON MET HOGE STERKTEdr.ir.L.Taerwe, Rijksuniversiteit Gent, Laboratorium Magnel voor Gewapend BetonBeton met hoge sterkte werd voor het eerst op grote schaal toegepast voor de bouwvan off--shore platforms in de Noorse gorden en vervolgens ook voor hoogbouw inde Amerikaanse 'downtowns'. De laatste tijd bestaat in veel landen een uitgesprokenbelangstelling voor bredere toepassing van dit materiaal. In dit artikel worden eerstde algemene kenmerken van beton met hoge sterkte geschetst. Vervolgens wordtaangetoond dat de toepassing niet beperkt hoeft te blijven tot futuristisch aandoendebouwwerken, doch dat ook in de meer gangbare bouwpraktijk een potenti?le marktvoor beton met hoge sterkte aanwezig is.Het onderscheid tussen betonmet normale sterkte (in hetvervolgvan dit artikel afgekorttot BNS) en beton met hoge sterkte(BHS) ontwikkelde zich in de loop derjaren. Momenteel kan de grens gesteldworden bij een waarde van 50 N/mm2voor de karakteristieke cilinderdruk-sterktef eil k(5%-onderschrijdingskans).Indienfeil k> 100N/mm2is sprake vanbeton met zeer hoge sterkte. Typerendewaarden zijnf ei! k = 30 N/mm2voorBNSenfei!k = 80N/mm2voorBHS.De cilinderdruksterkte van beton f ei!kan bij benadering worden geschat uit:hl = 0,47wcf(1)waann:f eem = druksterkte van het cement, na28 dagen verharding bepaald op genor-maliseerde proefstukken;wcf = water-cementfactor.BetonsarnenstellingOm beton met hoge sterkte te verkrij-gen moet in eerste instantie cement metde hoogste sterkteklasse worden ge-bruikt, bijvoorbeeld met f eem = 50N/mm2? Bij een wcf = 0,60 is volgensformule (l)fei! = 40N/mm2.Wordtdewater-cementfactor gehalveerd, danwordt een dubbel zo hoge sterkte ver-kregen, namelijk 80 N/mm2? In wezenzou een lage water-cementfactor dusvoldoende zijn om beton met hogesterkte te vervaardigen. Beton met wcf= 0,3 zal meestal zeer droog en stijfzijnen daardoor niet of nauwelijks te ver-dichten. Slechtverdichtbeton bevatveelholle ruimte, hetgeen een nadelige in-vloed heeft op de sterkte en de duur-zaamheid.Cement 1991 nr. 5Tabel 1Samenstelling van het beton met hoge sterkte voor het 'Inter?l.rst Plaza'kantoorgebouw te Dallascement (klasse I volgens ASTM C 150)vliegas (klasse C volgens ASTM C 618)grind (D = 9,5 mm)zandwaterwaterreducerende hulpstof(klasse A volgens ASTM C 494)sterk-waterreducerende hulpstof(klasse F volgens ASTM C 494)De combinatie van een lage water-ce-mentfactor en voldoende plasticiteitwerd mogelijk door de ontwikkelingvan de 'sterk-waterreducerende' hulp-stoffen, ook 'super vloeimiddelen' of'superplastificeerders' genoemd. Hetbetreft hier produkten op basis van ge-sulfoneerdemelamine-ofnaftaleenfor-maldehydeverbindingen. Het sulfon-zuurwordtgeadsorbeerdaanhetopper-vlak van de cementkorrels, die hierdoornegatief worden geladen en elkaar af-stoten. Dit veroorzaakt een betere fYsi-sche dispersie van de cementkorrels,waardoor hetsmerend effectvan het ce-ment wordt versterkt en de plasticiteitduidelijk toeneemt. Toevoegingvaneensterk-waterreducerend middel resul-teert in een zetmaat van 200 mm enmeer [1].Meestal wordt bij de samenstelling vanBHS uitgegaan van devolgende richdij-nen:- cement met een hoge sterkteklasse,dosering 400 tot 500 kg/m3 beton;- toeslagmateriaal met een grootstekorrelafmetingvan 16 mm (inAmeri-ka 10 mm).Bij grotere korrels ontstaateen sterke ontwikkelingvan inwendi-ge microscheuren, hetgeen een nade-lige invloed heeft op de sterkte;354 kg148 kg1033 kg676 kg177 kg0,940 kg1,084 kg- een superplastificeerder, maximaal2,5 ? 3% (m/m) van het cementgehalte;- eventueel een bindingsvertrager omhet verloop van de hydratatiewarmtete spreiden in de tijd en hierdoor dethermische spanningen te beperken;- toevoegingvan additieven zoals vlieg-as en silicafume, maximale doseringrespectievelijk 25% en 10% (m/m) vanhet cementgehalte.De samenstelling van beton met hogesterkte kan vrij complex worden. In ta-bel1 is de samenstellinggegevenvanhetbeton met hoge sterkte voor het 'Inter-first plaza' kantoorgebouw te Dallas [2].De water-(cement + vliegas)factor be-draagt 0,35, 29% van het pordandce-ment werd vervangen door vliegas. Degemiddelde zetmaat was 222 mmo Degemiddelde cilindersterkte na 28 en 180dagen bedroeg respectievelijk 77 en 93N/mm2?Het gebouw is met 72 verdiepingen eneen hoogte van 281 m het hoogste ge-bouw van Dallas en met een hoogte-breedte verhouding van 7,24 : 1 blijk-baar de slankste hoogbouw ter wereld.Typerend voor de constructie zijn de 16buitenste samengestelde beton-staalkolommen, die de randstaven van verti-13INIEUWE BETONSOORTENcale Vierendeel-vakwerken vormen.Deze belangrijke kolommen zijn overde volledige hoogte uitgevoerd in hetvermelde BHS met een voorgeschrevenkarakteristieke cilindersterkte van 69N/mm2(10 000 psi). Meer nog dan voorBNS is een stringente kwaliteitscontrolevereist. Voor een meer gedetailleerdoverzicht van de eigenschappen van be-ton met hoge sterkte wordt verwezennaar [3 t.m. 8].KolommenEen belangrijk toepassingsgebied vanBHS is de hoogbouw en meer in het bij-zonder de hoofdzakelijk op druk belastekolommen in deze gebouwen. De bez-wijklast Nu van een kolom onderwor-pen aan axiale drukwordtvoornamelijkbepaald door de bijdrage van het betoneninmindere mate door dievanhetwa-peningsstaal:(2)waarbij Ab en A. de oppervlakten van debeton- en staaldoorsnede voorstellen,fr,' de druksterkte van het beton enJ; devloeigrens van het staal.Meestal is de wapeningsverhoudingWo = A./(Ab +As) ongeveer 1%. Bij een141 311 Sth Wacker Drive te Chicago, het hoogste gebouwiu gewapend beton ter wereld, hoogte 291 m,bouwjaar 19902 Enkele typische off-shore platforms in betonCondeep T300 Condeep SPTabel 2Ontwikkeling van de hoogste gebouwen ter wereld met een dragende constructievan gewapend betongebouw jaarCHICAGOMarina City 1962Lake Point Tower 1968Water Tower place 1975311 Sth Wacker Drive 1990SEATTLEColumbia Center 1983Two Union Square 1990kolom met vierkante doorsnede metzijden van 1 m, Wo = 1% en J; = 400N/mm2is voor:fr,' = 35 N/mm2: Nu = 38 700 kNfr,' = 70 N/mm2: Nu = 73 300 kNVerdubbeling van de druksterkte resul-teert dus in een nagenoeg dubbel zo ho-ge bezwijklast. Door het gebruik vanBHS kan het draagvermogen van eenkolom aanzienlijk worden opgevoerd,ofanderzijds kan bij een gegeven belas-ting de dwarsdoorsnede afnemen.Toepassing van BHS in de hoogbouwkomt hoofdzakelijk in de USA voor [3].hoogte f;;lk(m) (N/mm2)182 35194 52258 62291 83240 66228 130In tabel 2 is de ontwikkeling van dehoogste gebouwen ter wereld met eendragende constructie van gewapend be-tonweergegeven. Hetrecordismomen-teel het gebouw '311 Sth Wacker Drive'(foto 1). Opvallend is de systematischetoename van de druksterkte, die vooralde laatstejarenvrij sterk totuiting komt.In ditverbandwerd inSeattle recent eenrecord gebroken met een karakteristie-ke cilinderdruksterkte van 130 N/mm2?De opgegeven sterktes hebben uitslui-tend betrekking op de kolommen vande laagste verdiepingen. Voor de hogereCement 1991 nr. 5geval Abalk BMSplaat BNSI 25 ms 1,6mBBHSBNS32 m1,6mEroci-CBHSBNS25 m2,4mDBHSBHSE'"ci-25 m2,6m3Concentratie van wapening inoff-shore constructies. Ditillustreert wel de noodzaak van eenhoge plasticiteit van de betonspecie4 Doorsnede van de beschouwdevoorgespannen ligger140worden opgenomen. Dit resulteert ineen kleiner aantal langsliggers bij balk-bruggen of een kokerdoorsnede metkleinere afmetingen. Op deze wijzeneemt het eigen gewicht af, hetgeenvooral bij grote overspanningen een be-langrijk voordeel is. Zowel bij voorge-spannen liggers met veranderlijkehoogte als bij tuikabelbruggen kunnendoor het gebruikvanBHS grotere over-spanningen worden gerealiseerd.Hetvoorgaande wordt ge?llustreerd aande hand van een prefab liggertype dat inI----------------------------------l Belgi? voor wegbruggen wordt ge-5 Verschillende alternatieven voor toepassing van voorgespannen beton methoge sterkte bij een wegbrugverdiepingenwordtstapsgewijzeeenla-gere sterkte voorgeschreven. Een be-langrijk economisch aspect is dat veelgebouwen die vroeger alleen met eenstaalconstructie konden worden uitge-voerd, nu binnen het bereik van betonkomen.OIr-shoreIn de periode 1973-1988 werden inNoorwegen in totaal 19 platforms inBHS geconstrueerd in waterdieptes va-ri?rend van 70 tot 216 m. Enkele typi-sche voorbeelden zijn gegeven in figuur2. In totaal werd meer dan twee miljoenm3BHS verwerkt.Door het gebruik van BHS worden eengeringer betonvolume en een kortereuitvoeringstijd verkregen. De hogesterkte is bovendien nodig voor de cel-lenenschachtendie onderhevigzijn aanhoge waterdrukken en voor de duur-zaamheid in de agressieve mariene om-geving. In dergelijke constructies looptde wapeningsdichtheid op tot 260 kgCement 1991 nr. 5staal/m3beton (foto 3), plaatselijk zelfstot 1000 kg/m3? Aangezien ondanks de-ze hoge wapeningsconcentratie tocheen dicht beton moet worden verkre-gen, dient een beton te worden toege-past die zeer plastisch is. Zoals reeds uit-eengezet is, kan hedendaags BHS aanbeide eisen (sterkte en plasticiteit) vol-doen.Een belangrijk aspect bij het gedrag vanoff-shore constructies is vermoeiing.Vergelijkende proeven uitgevoerdinhetLaboratorium Magnel hebben aange-toond dat ook op dit gebied BHS zicheven gunstig, zoniet gunstiger gedraagtdanBNS [9].Voorgespannen betonBij volledig voorgespannen beton is dedoorsnede steeds onderhevig aan druk-spanningen, die beperkt dienen te blij-ven tot een toelaatbare waarde als per-centage vanf'ei! k? Naarmate de druk-sterkte toeneemt kan door een zelfdedoorsnede een grotere nuttige belastingbruikt. Het betreft het type I/140/62,waarvan de afmetingen van de dwars-doorsnede zijn gegeven in figuur 4.Voor het ontwerp van een brug op basisvan dit type ligger is uitgegaan van eenoverspanning van 25 m en de in Belgi?gebruikelijke belastingen voor weg-bruggen. Het brugdek wordt ter plaatsegestort zonder de liggers te schoren. Detoelaatbare drukspanning wordt gelijkgenomen aan 0,37f'eub k(karakteristiekekubusdruksterkte) en de toelaatbaretrekspanning gelijkaannul.Voorhetre-ferentiegeval A (fig. 5), werdf'eub k = 50N/mm2gesteld, hetgeen overeenkomtmet beton met gemiddelde sterkte(BMS).VoordealternatieveninBHSwerdfeubk= 75 N/mm2gesteld, hetgeen een toe-name met 50% betekent ten opzichtevan het referentiegeval.De vervaardiging van BHS vereist eenextrainspanning ten aanzien van kwali-teitscontrole en materiaalkeuze. Pre-fab-bedrijven zijn hierop ingesteld,hoewel veel afhangt van de lokale ge-bruikenenomstandigheden.De tijdsaf-hankelijke voorspanverliezen LIPt wer-15INIEUWE BETONSOORTEN340400.........t"-r-..5406 Direct optredende vervormingen enkrnipvervormingen7 Doorbuiging van geOlnetrisch identieke balkenuitgevoerd in BNS en BHS~.-------.-------.-------.-------.-----~710r----+-BHS-15 ---1~--.J--'8001200b:: 1600Jf+0~~~~~r-. ............. ,BHS-30......................."'-.,t---t----+-+-t-++-Hf---t- BNS_15~--,'f-+r-..."""':l-++t-I-11 'l2000 +--+-4---'--'-L-.l...-'+---'-"-----+---'--"--Y--'--Y20 30 100 300 700 1000 o 5 10 15 20 25~ ouderdom (dagen) ~ doorbuiging (mm)den aangenomen op LIPt = 0,2 Po voor Tabel 3BMS en LIPt = 0,15 Po voor BHS. Resultaten van krimp- en kruipproeven--------------r-----------~r_----------------------------Zoals aangegeven in figuur 5 werdenvier verschillende oplossingen bestu-deerd. Het referentiegeval A met het inBelgi? gebruikelijke BNS komt overeenmeteenoverspanning 1= 25m,eenh.o.-h.-afstand tussen de langsliggers s = 1,6m en een dikte van het brugdek van 0,16m.In geval B wordt BHS gebruikt voor degeprefabriceerde liggers, terwijl hetbrugdekwordt uitgevoerd in beton metnormale sterkte (BNS), gekarakteri-seerd door f'eub k = 35 N/mm2? Doorhet gebruik van BHS wordt het moge-lijk de overspanning op te voerenvan 25tot 32 m (relatieve toename met 28%).Geval C heeft eveneens betrekking opBHS. De overspanning werd op 25 mgehouden, dochde afstand skonwordenverhoogd van 1,6 m tot 2,4 m (relatievetoename met 50%). De dikte van hetbrugdek was 0,18 m in plaats van 0,16 min de voorgaande gevallen. Deze oplos-sing resulteert in een besparing op hetaantal langsliggers, aangezien slechts2/3 van het oorspronkelijke aantal no-dig is voor een gegevenbrugdekbreedte.Oplossing D is vergelijkbaar met C,doch nu wordt ook voor het brugdekBHS toegepast. Dit maakt het mogelijkde afstand tussen de langsliggers nogenigszins op te voeren van 2,4 naar 2,6m.Tenslotte wordt de benodigde voor-spankracht P per ligger vergeleken voorde gevallen A, B en C:PB = 0,95 PAPc = 1,49 PADe conclusie is dat in het geval B (BHS16vervorming BNSob = 15 N/mm2fbO 540? 10-6krimp lObs 560? 10-6cp 2,45tijdsafh. verv.lObs + CP' fbo 1880? 10-6totale vervorming 2420? 10-6en 1= 32 m) de voospankrachtiets klei-ner uitvalt dan in het referentiegeval A(BNS en 1= 25 m). Voor het geval C be-draagt de totale voorspankracht voor devolledige brug:PC,tot = 1,49 . ~:~ . PA,tot = 0,99 PA,tot(3)met andere woorden een vergelijkbarewaarde voor de gevallen A en C.Krimp en kruipOver het algemeenvertoontBHS lagerekrimp- en kruipvervorming, ondermeer ten gevolge van de geringere hoe-veelheid aanmaakwater. Krimp enkruip zijn niet alleen belangrijk bij opdruk belaste kolommen, doch ook be-palend voor de tijdsafhankelijke voor-spanverliezen. In het LaboratoriumMagnel zijn krimp- en kruipproevenuitgevoerd op prisma's van 150 x 150 x600 mm3, respectievelijk vervaardigdmet BNS ({'eub = 46 N/mm2) en BHS({'eub = 92 N/mm2). Na 28 dagen ver-harding werden twee proefstukken inBNS onderworpen aan een drukspan-ning van 15 N/mm2en telkens tweeproefstukken inBHS aan een drukspan-ning van respectievelijk 15 en 30N/mm2?BHSob = 15 N/mm2ob = 30 N/mm2340? 10-6710'10-6420' 10-6420' 10-61,03 1,10770' 10-6 1200? 10-61110? 10-6 1910' 10-6De gemiddelde resultaten na 2jaar zijngegeven in tabel 3. In figuur 6 is de somvan de initi?le verkorting fbO en dekruipvervorming 9,e weergegeven. Uittabel 3 blijkt dat zowel de totale als detijdsafhankelijke vervorming van BHSonderworpen aan een dubbel zo hogespanning kleiner uitvallen dan de cor-responderende waarden gemeten opBNS.Brosheid en ductiliteitHet spannings-vervormingsdiagramvan beton heeft een stijgende tak, waar-van de helling wordt bepaald door deelasticiteitsmodulus. Na het bereikenvan de druksterkte of de piekspanningneemt de spanning afals functie van devervorming, het zogenoemde strain-softening gedrag. Dit strain-softeninggedrag karakteriseert de taaiheid vanhet materiaal ofde opneembare vervor-mingsenergie. Naarmate de maximaledruksterkte toeneemt wordt de dalendetak steiler; voor beton met hoge sterktewordteenzeersteile dalende takverkre-gen, die zelfs over sommige zones eenpositieve helling vertoont.Indien bij BHS geen bijzondere maatre-gelen worden, genomen bij het uitvoe-ren van een drukproef, wordt een zeerCement 1991 nr. 5Tabel 4Prijzen per m 3 beton met verschillende sterktesterkteklasse PI P2kostprijs - kostprijs -(*) beton P1 30gewapend beton P230PI P2(BF) (BF)C30 24-00 1,00 25000 1,00C60 3800 1,58 264-00 1,06C90 5200 2,17 27800 1,11C 90(**) 5800 2,4-2 284-00 1,14-(*) karakteristieke cilinderdruksterkte in N/mm2(**) met silicafume-toevoegingexplosieve breuk verkregen, waarbij hetbreukvlak dwars door het granulaatloopt. Om die reden wordt aan BHSveelal een bros karakter. toegeschreven.In het Laboratorium Magnel is echtereen speciale beproevingstechniek ont-wikkeld, waarmee de dalende tak vanhet diagram stabiel kanworden doorlo-pen [10].Onder ductiliteit van een constructie-element wordt verstaan het vermogenom plastisch te vervormen. Een hogeductiliteit is vereist voor constructies inaardbevingsgebieden of onderworpenaan schokbelasting. Hoewel aan BHSeen bros karakter wordt toegeschreven,blijkt een balk of plaat van gewapendBHS pas bij zeer grote doorbuigingen tebezwijken. De ductiliteit van lineaireelementen wordt behandeld in [10]. Bijkolommen dient een voldoende hoe-veelheid beugelwapening te wordenaangebracht.GebruiksgedragIn figuur 7 is het last-doorbuigingsdia-gram getekend van twee geometrischidentieke balken van gewapend betonmet een overspanning van 5 m, onder-worpen aan een vierpuntsbuigproef[11]. De ene balk is uitgevoerd in BNSif'?l = 35 N/mm2)ende andere inBHSif'eil = 83 N/mm2). Bij de gebruiksbe-lasting vertoont de balkinBHS een dui-delijk kleinere doorbuiging dan die inBNS. Dit gunstig effect is hoofdzakelijkte danken aan een toename van hetscheurmoment, tengevolge van de gro-tere treksterkte van BHS. Het scheur-momentbepaaltde overgangvan de on-gescheurde fase (eerste vrij steile tak infiguur 7) naar de gescheurde fase (twee-de minder steile tak in figuur 7). Tenaanzien van scheurwijdte en gemiddel-de scheurafstand werd geen significantverschil vastgesteld tussenBNS enBHS.Belangrijk voor het vervormingsgedragvan betonconstructies is de waarde vande elasticiteitsmodulus E'b. Bij kolom-men bepaalt E'b niet alleen de axialeverkorting, doch eveneens de uitbui-Cement 1991 nr. 5ging. De uitbuiging aan de top van eenhoog gebouw onder invloed van dewind dient, evenals de maximale ver-snelling, beperkt te blijven tot zekeregrenzen die afhankelijk zijn van het ge-wenste comfort van de bewoners en hetgebruik van bepaalde installaties. Vol-gens de Amerikaanse voorschriftengeldt:Eb = 3320ji;; + 6900 (4-)zodat wanneer l'eil verdubbelt van 4-0naar 80 N/mm2, E'b toeneemt met eenfactor 1,31.DuurzaamheidOnder meer tengevolge van de hogeplasticiteit van de betonspecie kan bijBHS een goede verdichting worden be-reikt. Te zamen met de lage water-ce-mentfactor en het hoge cementgehaltewordthiermee een grote duurzaamheidverkregen. Belangrijk is ook hetpori?n-dichtend effect van additieven zoalsvliegas en silicafume. Aldus neemt depermeabiliteit vanBHS sterk af, evenalsde mogelijkheid van diffusie voor kool-zuurgas en chloriden.KostprijsOp voorhand wordt wellicht gedachtdat BHS een duur materiaal is. Een ob-jectieve kostprijsvergelijking toont aandat de extra kosten vrij beperkt zijn. Inde eerste kolom van tabel 4- is een aantalsterkteklassen opgenomen, waarbij inhet geval van1'eilk = 90 N/mm2even-eens toevoeging van silicafume wordtbeschouwd.De prijs PI geldt voor een m3beton, ge-leverd op de bouwplaats. Uitgaande vaneen richtprijs in Belgi? van 24-00 BF/m3voor klasse C 30 loopt deze systematischop tengevolge van het toenemend ce-mentgehalte en de toegevoegde hulp-stoffen en additieven. De maximale re-latieve toename (P11P1 3o) bedraagt 2,4-2.Wordt nu de prijs van een m3gewapendbeton beschouwd (P2), dan is, uitgaandevan een basisprijs van 25 000 BF/m3, derelatieve toename slechts 14-%. Voor opdruk belaste elementen is deze meer-prijs onmiddellijk terug te verdienendoor vermindering van de vereistedwarsdoorsnede. (In de Nederlandse si-tuatie zullen de verhoudingsgetallenniet wezenlijk anders zijn.)Echter, de aanvangsinvestering is geenzinvol beoordelingscriterium. Veel be-langrijker zijn de te bereiken voordelenten aanzien van bouwsnelheid, nuttigvloeroppervlak, duurzaamheid enz.Ongenuanceerd opteren voor de laagsteaanvangsinvestering zal dikwijls de uit-eindelijke kostprijs hoger doen uitko-men, bijvoorbeeld tengevolge van bij-komend onderhoud. Bij de aanvang in-vesteren in een zo hoog mogelijke kwa-liteit biedt dus voordelen.TenslotteBeton met hoge sterkte is in feite eenhoogwaardige versie van een vertrouwdmateriaal dat tot stand kon komendankzij de technologische ontwikkelingop het gebied van hulpstoffen en addi-tieven.Beton met hoge sterkte (BHS) biedt devolgende voordelen:- in hoge gebouwen kunnen de kolo-mafmetingen beperktblijven, watvanbelang is voor de bruto/netto verhou-ding van het vloeroppervlak;- de grote sterkte en duurzaamheidmaakt BHS bij off-shore platformsconcurrerend ten opzicht van staal;- bij voorgespannen bruggen kunnengrotere overspanningen worden ge-realiseerd;- de snellere sterkte-ontwikkelingmaakt een grotere bouwsnelheid mo-gelijk;- in het algemeen en bij courante con-structies in hetbijzonder, wordt eenverhoogde ductiliteit bij buiging, eengrotere duurzaamheid en een betergebruiksgedrag verkregen.De beperkte toename van de aanvangs-investering zal meestal ruimschootsworden gecompenseerd door de beteregebruikswaarde.Beton met hoge sterkte is dus een toe-komstgericht materiaal dat tegemoetkomt aan de eisen van de hedendaagseeisenin de betonbouw: grote bouwsnel-heid, slanke constructies en grote duur-zaamheid.Literatuur1. Lambotte, H. en L. Taerwe, The useof high-range water-reducers for highstrength concrete. Proceedings ERM-CO-Congres, Stavanger, 1989.2. Anderson, E, 72-Story High-Risewith 83 MPa Fly Ash Concrete - A Case(vervolg op blz. 18)17INIEUWE BETONSOORTEN ICOLLOIDAAL BETONing.A.M.Hendriksma, Mebin BV, afdeling MarktontwikkelingH.H.M.Soen, Mebin BV, afdeling Technologische AdviezenCollo?dale betonspecie heeft een zodanige samenhang dat bij vrije val door watergeen ofpraktisch geen uitspoeling optreedt. Deze hier wel heel kort beschreveneigenschap maakt collo?daal beton eenvoudig toepasbaar in veel situaties onder ofaan het water. Collo?daal beton is ruim 15 jaar geleden in Duitsland ge?ntroduceerdals nieuw materiaal voor de waterbouw. In Nederland is het materiaal nu bijna 10jaar bekend. In deze periode is veel ervaring opgedaan in zeer verschillendetoepassingen [1].Dit artikel geeft een overzicht van de mogelijkheden, materiaaleigenschappen enontwikkelingen.Collo?daal beton. Wat is dat? Denaamgeving is afgeleid van hetGriekse woord 'kolla', wat lijmbetekent. Collo?den zijn lijmachtigestoffen. Deze eigenschap heeft vooral temaken met de toestand waarin dergelij-ke stoffen zich bevinden.Collo?daal zijn die stoffen waarvan dedeeltjesgrootte ligt tussen de afmetin-gen van moleculen en van nog net metde microscoop zichtbare deeltjes. Der-gelijke uiterst kleine deeltjes zullen ineen suspensie niet uitzakken, maar vrij-wel onbeperkt blijven zweven. Bevateenvloeistofveel collo?daledeeltjes, danvertonen deze ten gevolge van aantrek-kingskrachten aan het oppervlak eensterke samenhang.In betonspecie komt het effect in grotelijnen op het volgende neer: de samen-hangvan collo?dale betonspecie is zoda-nig, datbij vrije val doorwater geen uit-spoeling optreedt [2,3].Hettoepassingsgebied ligtvoordehand:overal waar beton onder water moetworden gestort is collo?daal beton eengoede oplossing. Daarnaast kan collo?-daal beton, door zijn specifieke eigen-schappen, zorgen voor nieuwe toepas-(vervolg van blz. 17)History. ACI Special Publication 114,1989.3. Russell, H, Ed., High-StrengthConcrete. ACI Special PublicationSP-87, ACI, Detroit, 1985.4. Holand, 1., S. HeIland, B. Jakobsen,R. Lenschow, Eds., Utilization of HighStrengthConcrete. SymposiumProcee-dings, Stavanger, 1987.5. Hester, W, Ed., High-StrengthConcrete: Second InternationalSympo-18singsmogelijkheden van beton in denatte waterbouw. De hulpstoffen dieworden gebruikt om betonspecie dezecollo?dale eigenschap te geven, bestaanin hoofdzaak uit natuurlijke polymerendie zijn gemodificeerd voor het gebruikin beton. De meest gebruikte basis voorcollo?dale hulpstoffen is methylcellu-lose.RegelgevingIn mei 1990 is door CDR de Aanbeve-ling 18 'Collo?daal beton' uitgegeven.Waar mogelijk verwijst deze aanbeve-ling naar de VBT 1986. Immers, na ver-harden onderscheidt collo?daal betonzich niet ofnauwelijks van normaal be-ton. Verschillenzijner vooral in de plas-tischefase, waarhetsterkafwijkendver-werkingsgedrag en de grote samenhangbij toepassen onder of aan water zichmanifesteert.CDR-Aanbeveling 18 vormt dan ookeen aanvulling op de VBT 1986 en be-handelt vooral de specie-eigenschap-pen, in het bijzonderde keuring en con-trole van het uitspoelgedrag [4].Typen collo?daal betonBij collo?daal beton kunnen op grondsium. ACI Special Publication SP-121,ACI, Detroit, 1990.6. Russell, H, High strength concretein North America. FIP Notes 1987/4.7. Bennenk, HW en J.W Frenay,Hoogwaardig beton - Onderzoek entoepassingen. Cement 1987, nr. 10.8. Lambotte, H, Beton met hogesterkte. Referaat 8e Belgische Betondag1988.9. Lambotte, H en L. Taerwe, Fatigueofplain high strength concrete subjec-van de structuur van het materiaal tweetypenworden onderscheiden, namelijk:- het gesloten type;- het open type.Het gesloten type onderscheidtzich vannormale betonspecievrijwel uitsluitendin het verwerkingsgedrag. Het open ty-pe heeft een geheel eigen karakter.Open collo?daal beton bestaat in feiteuit met cementpasta verlijmde grovetoeslagkorrels.Specie-eigenschappenPlastischgedragHetafwijkende speciegedragvancollo?-dale betonspecie met dichte structuur(gesloten type) komt tot uiting bij bepa-ling van de consistentie met de zetmaat.Na het optrekken van de kegel blijft despecie gedurende enige tijd nazakken.Door dit 'trage' gedrag lijkt de speciewatstug, maar nietteminblijktde specieeen zodanig vloeigedrag te hebben datze nietverdichthoeft teworden. De zet-maatligtbij circa 200 mmoBij aankomstop de bodemvloeitde specie moeiteloosuit en omhult daarbij het wapenings-staal en eventuele hindernissen als ste-nen volledig [2,3].ted to flexural tensile stresses. Procee-dings Symposium 'Utilization of HighStrength Concrete', Stavanger, 1987.10. Taerwe, L., Brosheid en ductiliteitvan beton met hoge sterkte. Ingediendvoor publikatie in Cement 1991, nr.6.11. Lambotte, H. en L. Taerwe, Deflec-tion and cracking ofhigh-strength con-crete beams and slabs. ACI Special Pu-blication SP-121, WT. Hester Ed., De-troit, 1990.Cement 1991 nr. 5