prof.drs.E.M.TheissingCentraal Laboratorium, Verenigde BedrijvenBredero NV, MaarssenBetonsamenstellen in hetMidden-OostenEen Nederlandse aannemerschrijft in op eengroot betonwerk in het Midden-Oosten. In deberekening van de constructie kiest hij eenbetonkwaliteit meteen karakteristieke druk-sterkte van 27 N/mm2. In Nederland is eendergelijke kwaliteit te bereiken met 320 kgcement per m3beton. Bij een water-cementfactor van 0,55 kan hij dan rekenenop een zetmaat van 100 mm op de bouw-plaats. Deze gegevensgebruikt de calculatorvoorde prijsbepaling van de offerte. Het werkwordt de aannemer gegund. Dan begint debouw. De vereiste druksterkte van de proef-kubussen wordt op geen stukken na ge-haald. Stagnatie is het gevolg. De deskundi-gen, die in allerijl worden opgeroepen, ko-men tenslotte op een samenstelling die80 kgmeer cement per m3kost. Bij een prijs van hetcement, die ongeveer drie maal zo hoog ligtals in Nederland, tikt de verhoging stevigaan. Bovendien is er de ellende veroorzaaktdoor stagnatie.Deze geschiedenis geeft weer wat in een ietsandere vorm telkens weer terugkeert. Eenanalyse van het falen ?sdaarom opzijn plaats.In die analyse spelen temperatuur en mate-riaal een rol.TemperatuurDe specie bereikt in het Midden-Oosten nahet mengen 's zomers een temperatuur vanmeestal tussen de30?Cen 35?C. De tempera-tuur kan nog iets hoger zijn als het toeslag-materiaal uitsluitend vanuit het oppervlakvan de voorraadberg wordt genomen of ietslager wanneer de voorraad overdekt is. Detemperatuurvandespecieophetwerk wordtnog hoger als de truckmixer bijvoorbeeldeen half uur moet rijden.Een hoge temperatuur heeft drie conse-quenties voor de specie en het beton.1. Hoe hoger de verhardingstemperatuur,hoe lager de druksterkte na 28 dagen. Ver-beek en Helmuth vonden voor beton, bijl 0?Cverhard, een gemiddelde druksterkte van 42N/mm2. Voor beton met eenzelfde samen-stelling bij 40 ?C verhard, bedroeg de sterkteslechts 35 N/mm2. Dit gegeven is van belangvoor de sterkte van het beton in de construc-tie. Het gaat hier in eerste instantieechteromde kubusdruksterkte. Ook in een warm kli-maat wordt de kubus volgens de meestevoorschriften bij een temperatuur tot 25 ?Copgeslagen. Op de bouwplaats is de bewaar-temperatuur echter vaak hoger dan op decentrale. Het verschil in druksterkte van ku-bussen verhard bij 20 ?C (volgens NEN 3861)en bij 30 ?C bedraagt niet meer dan 1,5N/mm2.De moraal die hieruit getrokken wordt luidtdan: voor de controleproef aandacht beste-den aan een opslagtemperatuur die gemid-deld niet hoger wordt dan 30 ?C en die nietaan te grote temperatuurschommelingenonderhevig is. Als opslag onder water naontkisten geoorloofd is, dan isdateen goedemaatregel. Vooral in de zomer is een natteopslag van kubussen op het werk van grootbelang. Meer nog dan op het werk zelf kan deplastische krimp in een kubus in de eerstedag tot scheuren leiden of tot ontoelaatbarevervormingen (foto 1). De verdamping vanwater kan het dan van de aanvoer naar hetbovenoppervlak winnen. De plastischekrimp is des te groter als de korrelverdelingvan het toeslagmateriaal discontinu is. In hetMidden-Oosten heeft men vaak te makenmet redelijk grof grind en fijn zand. De ku-bussen moeten snel na het vervaardigen inde vochtige ruimte worden gebracht of met-een zeer goed worden afgedekt.Voorde verhardingsproef heeft een vochtigeopslag buiten bij hogetemperatuurzin.alsersnel ontkist moet worden.De sterktenal dagwordt namelijk bij hogere temperatuur welveel beter. Voor de vereiste karakteristiekesterkte van 27 N/mm2kan men beter eenwater-cementfactor kiezen, die in Nederland28,5 N/mm2zou opleveren.14. NabeschouwingVervolg van blz. 639De in dit artikel gegeven berekeningsmethode zou de indruk kunnen wekken dat de optre-dende doorbuigingen in het algemeen vrij exact zijn te berekenen. Dit zou ook zo zijn als degrootheden, die de doorbuiging bepalen, exact bekend zouden zijn. Er dient echter van teworden uitgegaan, dat de genoemde grootheden aan spreiding onderhevig zijn. Behalvespreiding in de treksterkte, optredende belastingen e.d. worden de werkelijk optredendedoorbuigingen in sterke mate bepaald door de mate, waarin o.a. scheurvorming, krimp enkruip tot ontwikkeling komen. Veel van deze invloeden zijn grotendeels afhankelijk vantoevalsfactoren, zoals bijvoorbeeld de weersomstandigheden tijdens de bouw, het tijdstipvan ontkisten, het binnen- en buitenklimaat tijdens het gebruik e.d. Met de gegeven bereke-ningsmethode is vooral bedoeld een rekencode te introduceren, die kan dienen als een meeralgemene basis voor de beoordeling van de stijfheid van betonconstructies, vallend binnenhet toepassingsgebied van de VB 1974.LiteratuurEr wordt voorts op gewezen dat de uitwerking van de rekenmethode tot een slankheidseisvoor gewapend beton alleen bedoeld is om daarmee te toetsen of aan de doorbuigingseisenvan de TGB-Algemeen wordt voldaan. Wanneer om bepaalde redenen - bijvoorbeeld hetv1. Th.Monnier en P.W. van de Haar, De door-buiging van gewapend-betonconstructies;Cement 1977, nr. 8 en 9oorkomen van scheurvorming in scheidingswanden - een kleinere doorbuiging wenselijkis, kan een berekening volgens de algemene methode worden uitgevoerd. Omdat de slank-heid echter lineair evenredig is met de toelaatbare (relatieve) doorbuiging, kan ook desla2. W.A. de Bruin, Bepaling van 'de buigstijf-heid' van gewapend beton; Cement 1981 nr.10nkheidsformule worden toegepast. Uitgaande van bijvoorbeeld f = 0,002 l plaats van0,004 l en fbij = 0,0015 l ( in plaats van 0,003 l) kan de slankheidsformule worden toegepastindien de factor 15 wordt vervangen door 7,5.3. TNO-rapport BI-77-51, De doorbuigingvan liggers van gewapend beton in het ge-bruiksstadiumCement XXXIV (1982) nr. 10 6401Zaagsnede van een bezweken kubus. Debovenste centimeters (links) zijn doorplastische krimp ongeveer 0,4 mm korterdan de onderste laag. De proef kubusbezwijkt daarom het eerst aan de onderkant(wanneer de drukrichting loodrecht op destortrichting staat)2. Belangrijke invloed heeft de temperatuurop de zetmaat van de specie onmiddellijk namengen. Vanaf 15 ?C gaat de zetmaat van despecie met iedere 10 graden er ongeveer2 cm op achteruit. Bij 35 ?C kan men dusrekenen op een zetmaat die 4 cm lager is dandie bij 15?C. De hoeveelheid waterdie aan despecie moet worden toegevoegd om de zet-maat te verhogen tot de gewenste, is bij 35 ?Congeveer 30% hoger en bij 40 ?C zelfs 90%hoger dan de hoeveelheid water die bij 15 ?Cmoet worden toegevoegd.Om bij 15?C de zetmaat 40 mm te verhogen isongeveer 7 liter water perm3beton nodig. Bij35 ?C is dit ongeveer 10 liter water per m3beton.Omdat voor handhaving van de sterkte dewater-cementfactor niet mag wijzigen, moetdus ook het cementgehalte met hetzelfdepercentage omhoog als het watergehalte.3. Een derde gevolg van dehoge temperatuurbestaat uit een verhoogde teruggang van dezetmaat in de tijd. Een verlies aan verwerk-baarheid treedt ook bij 'gewone' tempera-tuur op. De grootte van dit verlies is eenfunctie van soort, klasse en zelfs merk ce-ment. Hoe hoger de oorspronkelijke zetmaatis, des te groter is de teruggang met de tijd.Bij hoge temperatuur treedt dit effect in ver-sterkte mate op.De teruggang is te compenseren door meerwatertoe te voegen. Indien de specie 1 uur nahet mengen wordt verwerkt, iscirca7% extrawater nodig. Het minste extra water is nodigals dit op de bouwplaats vlak voor het ge-bruik wordt bijgemengd. Voor deze proce-dure wordt echter vaak geen toestemmingverleend.Bij toevoeging direct bij het eerste mengen ismeer nodig, omdat de teruggang dan snellerverloopt. Moet de sterkte gehandhaafd wor-den, dan moet de samenstelling zo wordengekozen, dat de water-cementfactor on-danks de watertoevoeging gelijk blijft aan deoorspronkelijke.Om een beton met een karakteristieke sterk-te van 27 N/mm2te vervaardigen moet dus:eersf een water-cementfactor worden geko-zen van 0,54 in plaats van 0,55 om het verliesaan sterkte bij hoge temperatuurtecompen-seren,daarna ?10 liter wateren 20 kg cement wor-den toegevoegd aan de oorspronkelijkemengverhouding om na het mengen een ge-lijke zetmaat van 100 mm te houden,tenslotte de hoeveelheden water en cementmet nog eens ongeveer 10 liter worden ver-hoogd om de teruggang van de zetmaat tecompenseren die in het eerste uur kan optre-den.Voor de oorspronkelijke samenstelling wasnodig per m3beton: 320 kg cement en 176liter water. De waterhoeveelheid moet wor-den verhoogd met 2x10 liter en komt dusongeveer op 196 liter. Bij een water-cementfactor van 0,54 betekentdit dat 365 kgcement per m3vereist is. Dit geldt bij gebruikvan dezelfde toeslagmaterialen als waarmeein Nederland zou worden gewerkt.MaterialenWas de teruggang van de zetmaat met de tijdafhankelijkvan het gebruikte cement, ook detoeslagmaterialen spelen een rol in de ver-werkbaarheid.Meestal blijkt, dat in het locale toeslagmate-riaal veel fijn materiaal aanwezig is. Fijn toe-slagmateriaal vereist meer water, dus nogmeer cement om de vereiste sterkte te berei-ken. Zo zou het cementgehalte in dit gevalvoorbeeld kun nen oplopen tot 380 kg per m3.Het is begrijpelijk dat er is gezocht naar hulp-stoffen die de achteruitgang van de zetmaatmet de tijd wat zouden kunnen beperken.Vooral wanneerde hulpstof de beginbindingvertraagt, zou men kunnen hopen dat daar-mee de zetmaat beter op peil blijft. Het blijktechter, dat plastificeerders, vertragendeplastificeerders en superplastificeerders deteruggang weinig be?nvloeden.Dat komt omdat verlies in zetmaat kennelijkevenredig is met de hoeveelheid cement diein het plastische stadium hydrateert. In ditstadium vindt in de eerste 15 minuten eenaantal snelle reacties plaats. Inde resterendetijd van deze periode is de activiteit van hetcement laag (dormant period).Plastificeerders en bindtijdvertragers ver-lengen deze perioden. Omdat zij echter nietde snelle eerste hydratatie uitstellen, wordtook het verlies aan zetmaat dat door de hy-dratatie ontstaat, bijna niet be?nvloed. Hoehoger de oorspronkelijke water-cementfac-tor, hoe sterker de hydratatie, dus ook hoesterker het verlies. De extra hoeveelheid wa-ter kan daarom beter vlak voor het eigenlijkgebruik van de specie worden toegevoegd.De toepassing van plastificerende hulpstof-fen die al of niet vertragen, leidt dus niet totminder verlies aan verwerkbaarheid met detijd. Hulpstoffen kunnen echter de totalehoeveelheid water verlagen. Ook hulpstof-fen kunnen het beste worden toegevoegd opde bouwplaats en zo de teruggang in dezetmaat weer opheffen. Op deze wijze kandus een grote besparing van de extra hoe-veelheid (duur) cement worden verkregen.Schematisch is de zetmaat als functie van hetnodige water te zien in figuur 2.Resum?Resumerend kan gesteld worden, dat eenaannemer reeds v??r de inschrijving inzichtmoet hebben in een aantal factoren die dekostprijs van het beton zullen be?nvloeden:- Kan het toeslagmateriaal of de specie wor-den beschermd tegen te lange inwerking vande zon?- Kunnen proefkubussen nat en koel be-waard blijven?- Welk cement, als er tenminste te kiezenvalt, is het minst gevoelig voor het veri ?es aanzetmaat bij hoge temperaturen, wanneer hetcement wordt gebruikt in de specie?- Hoeveel water moet op het werk wordentoegevoegd om de vereiste zetmaat weer teherstellen en met welk plastificeermiddelwordt deze hoeveelheid wateren dus dehoe-veelheid cement zo gering mogelijk?- Mag op de bouwplaats een afgesprokenhoeveelheid hulpstof en water worden toe-gevoegd?- Hoeveel cement is er nodig om bij de uit-eindelijke hoeveelheid mengwater eenwater-cementfactor te krijgen die voldoendesterkte waarborgt?- Valt het te overwegen om een hulpstof toete passen die niet alleen plastificeert maardie ook enigszins vertraagt om te zorgen datook het afwerken van het beton mogelijkblijft?De beantwoording van deze vragen vereist inveel gevallen het maken van proefsamen-stellingen (geschiktheidsproeven), vooralomdat de resultaten van de combinatie vaneen bepaald merk cement met een bepaaldehulpstof niet steeds tevoren bekend is.2Waterbehoefte als functie van dezetmaat, bijverschillende temperaturen. Het verlies insterkte bij hogere temperaturen wordt groternaarmate de zetmaat hoger is gekozenCement XXXIV (1982) nr. 10 641