ing.R.T. de VreeCementfabriek Idrnulden CEMIJ BV,IjmuidenBetonsamenstelling enverhardingscontrole voor degietbouwDe samenstelling van een betonspecie isover het algemeen gebaseerd opeisen metbetrekking tot:- verwerkbaarheid;- karakteristieke sterkte;- duurzaamheid.Bij het samenstellen van een betonspeciebestemd voor de gietbouw dient echter ookrekening te worden gehouden met de vereis-te sterkte op het over het algemeen vroegetijdstip waarop ontklst moet worden. Hoeweldeze eis voor een constructiedeel niet veran-dert met de toegepaste uitvoeringsmethode,vindt momenteel het ontwerp van een beton-speciebestemd voor de 'koude gietbouw'op duidelijk andere wijze plaats als die voorde 'warme gietbouw'. Daarom eerst iets overdeze twee methoden.Warme gietbouwOnder 'warme gietbouw' wordt verstaan dievorm van gietbouw waarbij op de een of an-dere wijze aan het beton in de bekistingwarmte wordt toegevoerd. Doel van deze be-handeling is het versnellen van de verhardingvan het beton.Voor deze wijze van uitvoering wordt de be-tonspeciesamenstelling meestal gekozel) opbasis van de karakteristieke sterkte die .hetbeton moet hebben (d.w.z. na 28 dagen). Omte zorgen dat het beton op het tijdstip vanontkisten de vereiste ontkistingssterkte be-zit, wordt de betontemperatuur zover opge-voerd dat ook aan deze eis voldaan wordt.Gebleken is dat het gebruik van hoogoven-cement in deze toepassing, zeker als de be-tontemperatuur om de gewenste entkis-tingssterkte te bereiken boven de 40?C uit-komt, de voorkeur verdient. Bij deze relatiefhoge temperaturen reageert het hoogoven-cement aanmerkelijk sneller dan een port-landcement van dezelfde klasse. Men zoukunnen zeggen dat de enige aanpassing vande speciesamenstelling ten behoeve van dewarme gietbouw het gebruik van hoogoven-cement is.Het bereiken van de gewenste ontklstinqs-sterkte vindt plaats door verhoging of verla-ging van de maximum betontemperatuur,dus door langer of korter warmte toe te voe-ren.H?t probleem van deze maar eigenlijk ookvan de andere uitvoeringsvormen van giet-bouw is het meten van de sterkte van hetCement XXXVII (1985)nr. 5beton in de bekisting. Deze 'gemeten' sterk-te is bepalend voor het feit of al dan niet ont-kist kan worden.Recente ontwikkelingen in de betontechno-logie hebben de mogelijkheid geopend omdeze voor de uitvoering zo belangrijke waar-de beter vast te stellen. Daardoor is het bo-vendien mogelijk geworden om door sturingvan de betontemperatuur in samenhang metde gekozen betonspecie, het bouwproces teoptimaliseren.Koude gietbouwOnder 'koude gietbouw' wordt verstaan diemethode van gietbouw waarbij door middelvan andere methoden dan het verwarmenvan het gestorte beton tot de gewenste ont-kistingssterkte wordt gekomen. Omdat deverhardingstemperatuur hierbij niet in dehand wordt gehouden, anders dan door iso-latie van de bekisting, zal door middel vande te kiezen speciesamenstelling het gewen-ste doel moeten worden bereikt.De betontechnoloog heeft daarvoor de vol-gende middelen voorhanden:- gebruik van een snel reagerend cement(bijvoorbeeld portlandcement klasse C,maar ook mengsels hiervan met hoogoven-of portlandcement klasse A);- verlagen van de water-cementf,actor;verhogen van de betonspecietemperatuurdoor gebruik van warm aanmaakwater ofzelfs stoom.Gebruik van de vrijkomende hydratatie-warmte om de betontemperatuur op peil tehouden of zelfs iets te verhogen draagt bijdeze vorm van gietbouw over het algemeenveel bij om het gewenste doel te bereiken.Isolatie van de gebruikte bekistingen is in de-ze gevallen een noodzaak.Evenals bij de warme gietbouw, vormt ookhier het bepalen van de sterkte van het betonin het constructiedeelhet grootste probleemom tot een optimale samenstelling en uitvoe-ring te komen. Maar ook hier worden mo-menteel andere technieken toegepast diezowel de uitvoerder als debetontechnoloogin staat stellen op basis van de geformuleer-de eisen aan het beton betrouwbaarder werkaf te leveren.OntkistenVoor het bepalen van het tijdstip van ontkis-ten geven de Voorschriften Beton 1974/1984twee methoden aan.303De eerste is gebaseerd op een wachttijdvoordat ontkist mag worden, afhankelijk vande cementsoort en de temperatuur. Bij giet-bouw heeft het geen zin om op basis van de-ze methode tot het bepalen van het tijdstipvan ontkisten te komen. Het bouwtempo zouhierdooronaanvaardbaar worden be?nvloed.Detweede methode is gebaseerd op een 'ge-meten' betonsterkte, bijvoorbeeld door mid-del van de verhardingsproef of niet-destruc-tief onderzoek. Met opzet is het woord 'ge-meten' tussen aanhalingstekens geplaatst.In feite wordt niet de sterkte van het betonin het betreffende constructiedeel gemeten,maar wordt een schatting gemaakt van desterkte van het beton in het werk.De verhardingsproef is in de loop der jarenhet meest gebruikt voor de bepaling van deontkistingssterkte. Het gebruik van niet-des-tructieve methoden, zoals de schiethamer,komt ook wel voor. De onduidelijkheid vande norm over de interpretatie van de hiermeegemeten waarde en de onnauwkeurigheidvan de methode zelf staan een algemeen ge-bruik in de weg.De meting van de betonsterkte door middelvan de verhardinsproef is echter ook niet ergnauwkeurig. Ten gevolge van voornamelijkverschillen in de specie- en betontempera-tuur in de kleine kubus en het relatief grotebouwwerk kan de werkelijke betonsterkte inde constructie aanmerkelijk afwijken van degemeten kubusdruksterkte. De optredendeafwijkingen kunnen zowel positief als nega-tief zijn.In de VB wordt rekening gehouden met dezeonnauwkeurigheid. Door het criterium waar-aan voldaan moet worden om te kunnen ont-kisten van de nodige veiligheden te voorzien,wordt voorkomen dat in geval van positieveafwijkingen in de proefkubusresultaten tevroeg ontkist zou worden. Na bestuderingvan de in de VB geformuleerde ontkistings-criteria zou men zelfs tot de conclusie kun-nen komen dat het ontkistingscriterium van14 N/mm2 als gemiddelde sterkte van 3 ver-hardingskubussenhoort bij een minimalesterkte in de constructie van 6 N/mm2? De'veiligheidsmarge' is in dat geval dus meerdan 100%. Het zou erop neerkomen dat, alshet mogelijk zou zijn aan te tonen dat hetbeton in de constructie op elke plaats eendruksterkte heeft groter dan 6 N/mm2, inprincipe wordt voldaan aan de eis van de VB,ook al zou de verhardingsproef niet de ge-J1-2Apparatuur voor het meten van hettemperatuurverloop in verhardend beton1. Zogenaamde rijpheidsschijf, eentemperatuurschrijver met een sensor aande onderzijde2. Zogenaamde rijpheidscomputer,waarmee metingen op verschillendeplaatsen worden vertaald in rijpheid entevens de verwarming (en eventueelwaterbak) wordt gestuurdwenste waarde van 14 N/mm2of meer aan-geven.Voorzichtigheidshalve moet echter wordenopgemerkt dat de VB wat dit onderwerp be-treft, niet geheel eenduidig is. De norm ver-dient hier aanvulling, zeker waar het de be-trouwbaarheid van de gevolgde meetmetho-den betreft en de wijze waarop dit aspect inhet ontkistingscriterium is opgenomen.Als ontkist kan worden bij lagere sterkteni-veaus, zoals bijvoorbeeld het geval is bijwanden (niet-dragende constructiedelen), isde via de verhardingsproef gemeten sterkteeigenlijk nog minder bruikbaar om te bepa-len of aan het ontkistingscriterium wordtvoldaan. De VB eist dat voor wanden eensterkte, gemeten als gemiddelde van drieverhardingskubussen, van 3,5 N/mm 2aan-getoond moet zijn. Door snelle afkoeling vande specie in de kubusmal zal de sterkteont-wikkeling van het beton daarin achter gaanlopen bij die van het beton in de constructie.Daardoor zullen onnodig lange ontkistings-tijden ontstaan.Cement XXXVII (1985)m.5Zowel bij koude als bij warme gietbouw zaleen betere schatting van de werkelijke aan-wezige sterkte van het beton in de construc-tie een groot voordeel betekenen. Het bepa-len van het ontkistingstijdstip en/of de toe tepassen betonkwaliteit is daardoor eenvoudi-ger. Andere werkwijzen dan tot nu gebruike-lijk worden daarmee mogelijk.De methoden die gebruikt kunnen wordenvoor deze betere schatting van de werkelijkin de constructie aanwezige sterkte zijn devolgende:1. 'verbeterd' verhardingsonderzoek;2. druksterktebepaling uit het temperatuur-verloop.Hoewel deze methoden qua uitvoering nogalvan elkaar afwijken, zijn ze gebaseerd ophetzelfde uitgangspunt, namelijk de invloedvan de temperatuur op de sterkte-ontwikke-ling van beton.Het is het verschil in temperatuur tussen hetbeton in de kubus en dat inde bekisting datverantwoordelijk is voor de grote onnauw-keurigheid van de traditionele verhardings-proef. Opheffen van het temperatuurverschilleidt tot methode 1, berekening van de in-vloed van het verschil leidt tot methode 2.Verbeterd verhardingsonderzoekVoor dit onderzoek worden evenals bij hettot nu gebruikelijk verhardingsonderzoek 3kubusmallen gevuld met specie. De verbete-ring wordt tot stand gebracht door deze ku-bussen niet 'ergens op het bouwwerk' maarin een waterbad te plaatsen waarvan de tem-peratuur door middel van een regelaar gelijkwordt gehouden aan die van het verharden-de beton in de bekisting. De toegepaste re-gelaar staat bekend onder de naam 'Delta-Tregelaar' of soms 'Differentiaal thermostaat'.De kubussen in de waterbak worden zodoen-degedwongen op dezelfde manier te verhar-den als het beton in de bekisting en zullendaarom een zeer getrouw beeld geven vande sterkte aldaar.304Om te kunnen ontkisten zou het volgende cri-terium gebruikt kunnen worden:3 s > grenswaardewaarin:= gemiddelde druksterkte van driekubussens = standaardafwijking berekend uit dezedrie3 = vermenigvuldigingsfactorvooreenonderschrijdingskans van 5% en driekubussengrenswaarde= de doorde constructeur bepaaldewaarde waarboven de sterkte van hetbeton in deconstructie minimaal moetliggen.De methode is erg nauwkeurig. Zij heeft ech-ter als bezwaar dat het werken met het water-bad op een bouwwerk in een aantal gevallenbezwaarlijk of onuitvoerbaar is. Het zal dui-delijk zijn dat de resultaten van deze proefniet meer vergelijkbaar zijn met die van hettraditionele verhardingsonderzoek.Sterktebepaling uit hettemperatuurverloopNaast de cementkwaliteit en de water-ce-mentfactor heeft de temperatuur een zeerbelangrijke invloed op de sterkeontwikkelingvan beton. Voor wat betreft de beginsterktekan deze invloed berekend worden door ge-bruik te maken van de methode van de 'ge-wogen rijpheid'. Uitgaande van een gemetensterkteontwikkeling bij een bekende tempe-ratuur kan berekend worden welke sterkteop een bepaald moment bij een bepaaldetemperatuur zal zijn bereikt.Van ditprincipe kan gebruik worden gemaaktvoor het bepalen van de werkelijke aanwezi-ge sterkte in een constructie. Daartoe zal vanhet gebruikte beton een grafiek voorhandenmoeten zijn die de relatie tussen de gewogenEgewogen rijpheid3IJkgrafiek, waarin de relatie tussensterkteontwikkeling en gewogen rijpheid isvastgelegd voor een bepaaldebetonsamenstel/ing. De water-cementfactor is een variabele en kanworden afgelezen uitgaande van degewenste ontkistingssterkte en deberekende rijpheid op het tijdstip vanootkistenrijpheid en de druksterkte van hetbeton aan-geeft. Deze grafiek, bekend als de ijkgrafiek,wordt over het algemeen samengesteld aande hand van metingen bij 20?C.In BETONlEK is deze methode uitgebreidaan de orde gesteld. Voor verdere informatieover het onderwerp gewogen rijpheid, deachtergronden en wijze van werken, wordtdaarom naar dat artikel verwezen (1).Door op het bouwwerk met behulp van daar-voor geschikte apparatuur de temperatuurvan het verhardende beton te meten, kan uitdeze gemeten temperatuur de rijpheid bere-kend worden (een moderne meetmethodemet behulp van een zgn. 'rijpheidscomputer'isbeschreven in Cement 1985 nr. 1,blz. 64).Uit de ijkgrafiek wordt vervolgens afgelezenwelke druksterkte bij de gevonden rijpheidbehoort.Uiteraard is deze waarde ook een schattingvan de sterkte in het werk. Ervaring met dezemethode op projecten waarbij ook het verbe-terd verhardingsonderzoek werd toegepast,heeft geleerd dat deze schatting een re?elbeeld geeft van de werkerlijkheid. Gevondenafwijkingen liggen in een band van plus ofmin 15% van de werkelijke sterkte. Dezenauwkeurigheid is ruim voldoende om demethode als zeer bruikbaar te kenmerkenvoor zowel een alternatief voor het traditio-nele verhardingsonderzoek als een basiswaarop een mengsel-samenstelling in het al-gemeen, maar voor de gietbouw in het bij-zonder kan worden ontworpen.Het maken van de ijkgrafiek, het uitvoerenvan de daarvoor benodigde proeven en hetverstrekken van de? benodigde gegevensvoor het uitvoeren van de berekening van degewogen rijpheid is een taak die op het ter-CementXXXVII (1985)nr. 5rein van de betonleverancier ligt. Deze zalvan elk mengsel de ijkgrafiek (met gegevensvan recente datum) aan de uitvoerder en toe-zichthouder beschikbaar moeten stellen.Met beide methoden is in de praktijk al erva-ring opgedaan; nuttige informatie daaroveris te vinden in Iit. 2 en 3.Tot voor kort betrof het altijd grotere bouw-werken waar het mogelijk was een nieuwemethode uit te testen omdat voldoende des-kundige begeleiding aanwezig was. De op-gedane ervaringen hebben inmiddels ookgeleid tot experimenten op kleinere schaal,met name in de gietbouw. Hierover is inmid-dels reeds gepubliceerd (4) en ongetwijfeldzullen meer publikaties volgen.Beton voor de gietbouwZoals reeds eerder werd opgemerkt is de ge-wogen rijpheid, gecombineerd met deijkgra-fiek, een ideaal middel om een beton specie-samenstelling te ontwerpen voor de giet-bouw. Voor vrijwel alle temperatuursom-standigheden kan:of wel een geschikt mengsel worden sa-mengesteld,- dan wel worden geconcludeerd dat geenmengsel kan wordengemaaktdat aan de ge-stelde eisen zal voldoen.Het principe van de ontwerpmethode is alsvolgt: De betontechnoloog heeft op basisvan een aantal geschiktheidsproeven de re-latie tussen de gewogen rijpheid en de druk-sterkte van een of meerdere betonsamen-stellingen vastgelegd. Hij zal daarin variatiesin water-cementfactor en cementsoort heb-ben opgenomen. De verkregen ijkgrafieken(??n voor elke cementsoort) bevatten daar-om meerdere lijnen, voorelkewater-cement-factor ??n. Figuur 3 geeft aan hoe zo'n ijkgra-fiek er dan uit ziet.Uitgaande van een na te streven minimumwaarde als ontkistingssterkte zal voor elkewater-cementfactor de benodigde gewogenrijpheid kunnen worden afgelezen om dezesterkte te bereiken.Als de verhardingstemperatuur bijbenade-ring bekend iS,kan ook berekend wordenwelke gewogen rijpheid op het tijdstip vanontkisten bereikt zal zijn. Met deze rijpheiden de gewenste ontkistingssterkte kan in el-ke ijkgrafiek, dus voor elke cementsoort af-zonderlijk worden bepaald welke maximumwater-cementfactor moet worden aange-houden om aan de gesteldeeisen te voldoen.Infiguur 3 is ook aangegeven hoe deze bepa-ling plaatsvindt.Warme gietbouwVoor de warme gietbouw heeft gebruik vandeze methode de volgende consequenties:1. De kosten van het opvoeren van de be-tontemperatuurom op het tijdstip van ont-kisten de gewenste sterkte te bereiken, kun-nen in evenwicht worden gebracht met deprijs van de te gebruiken betonspecie. Eenlagere water-cementfactor en daarmee eenhoger cementgehalte zal de stookkosten be-perken, maar de speciekosten opvoeren.Overleg tussen betonleverancier en uitvoer-der kan leiden tot een optimale oplossing.2. De verhardingsproef moet op het bouw-305werk vervangen worden door een meting vanhet temperatuurverloop van het verhardendebeton. Ontkistenkan plaatsvinden als de be-nodigde rijpheid is bereikt.Uiteraard zal overde keuze van de meetplaats van de tempera-tuur en de minimale ontkistingssterkte over-leg met de verantwoordelijk constructeurmoeten plaatsvinden.Koude gietbouwDe uitvoering volgens dekoude-gietbouw-methode zal met betrekking tot de betonsa-menstelling als volgt kunnen verlopen:1. Op basis van het verwachte temperatuur-verloop in het verhardende beton - rekeninghoudend met de omgevingstemperatuur,isolatie van de bekisting en dikte van de be-tonconstructie - moet worden berekend wel-ke rijpheid te verwachten is op het momentvan ontkisten. Op basis van de beschikbareijkgrafieken kan dan worden bepaald welkespeciesamenstelling (water-cementfactoren cementsoort) aan de gestelde eis voor deontkistingssterkte zal voldoen.2. De verhardingsproef moet worden ver-vangen door meting van het temperatuurver-loop van het verhardende beton. Als echterde omgevingstemperatuur noch de specie-samenstelling zich wijzigt, zou voor een con-structiedeel waarvan is aangetoond dat vol-doende sterkte wordt ontwikkeld ook dezemeting achterwege kunnen blijven. Zodraveranderingen optreden, zal weer moetenworden gemeten.Ook in dit geval zal in overleg met de con-structeur de keuze van de meetplaats en deminimale ontkistingssterkte worden be-paald.3. Veranderingen in de betontemperatuurten gevolge van veranderingen in de omge-vingstemperatuur of aanpassingen van debekisting, kunnen alleen door aanpassingvan de speciesamenstelling worden opge-vangen.Voor zowel de warme als de koude gietbouwgeldt dat in geval van twijfel over de juistheidvan de geschatte sterkte in de constructie ingeen geval gebruik gemaakt mag wordenvan de traditionele verhardingsproef. Dezezal meer vragen oproepen dan beantwoor-den. De enige juiste beslissing in zo'n gevalis het uitvoeren van het verbeterd verhar-dingsonderzoek.Controle op de kwaliteit van de geleverde be-tonspecie moet pfaatsvindenin de beton-centrale. Dit onderzoek levertgegevens voorhet actueel houden van de ijkgrafiek en debereikte karakteristieke sterkte.Literatuur1. Gewogen rijpheid in de praktijk; Betoniek6/20, november/december 19842. P. van den Berg, Verhardingscontrole vandikke betonconstructies; Cement 1982 nr. 9,blz. 535-5383. P.C.Prins en R.W. de Sitter, Praktischetoepassing van de rijpheidsmethode, Ce-ment 1984 nr. 1, blz. 26-304. A.Slaats, Betonsterkte bepalen met eenrijpheidsschijf; Bouwwereld 1983 nr. 10, blz.49-515. A.Slaats, Rijpheidsschijf in de praktijk;Bouwwereld 1983 nr. 12, blz. 36-37