themaBetonsterkte in de praktijk7201328themaBetonsterkte inde praktijkDe constructeur hanteert in zijn ontwerpbetonsterkten die sterk kunnen afwijken van desterkte in de praktijk. Dit kan leiden tot onbeheerstescheurvorming. Door meer overleg tussenconstructeur, aannemer en betontechnoloog kandit worden voorkomen. Meer overleg zou bovendienkunnen resulteren in een (technisch) duurzamerontwerp. Dit onderwerp wordt uitgebreidbehandeld in het Stufib/Stutechrapport`Betonsterkte vs. Duurzaamheid'.1Toelichting op Stufib/Stutech-rapport`Betonsterkte vs. Duurzaamheid'Betoniek 15/20In Betoniek 15/20 ?`Living aparttogether'gaat het net als ditCementartikel over de samenwer-king tussen constructeur, aanne-mer en betontechnoloog. In dezeBetoniek is voor de betontechno-loog en aannemer uitgelegd watde rol van de constructeur is inhet bouwproces. De uitgave is tevinden op www.betoniek.nl. In dit Cementartikel gaat het ookom de rol van de betontechnoloog, zodat ook de construc-teur beter kan anticiperen op de stappen die in de uitvoe-ring worden gezet.Betonsterkte in de praktijk 72013 29In de bouwwereld bestaat al geruime tijd de behoefte duurza-mer te bouwen. Daarnaast is er veel ongenoegen over detelkens terugkerende scheurvorming in plaatvormigeconstructieonderdelen (vloeren en wanden), vooral in deutiliteits- en woningbouw (foto 2). De veranderingen in desamenstelling van het beton(mengsel) sinds de verschijningvan NEN-EN 206-1 en de Nederlandse invulling daarvan inNEN 8005, hebben daarop de nodige invloed. Als gevolg vandeze ontwikkelingen is het initiatief ontstaan een Stufib/Stutech-studiecel op te richten om de relatie tussen betons-terkte en duurzaamheid te onderzoeken. Dit heeft geresul-teerd in het Stufib/Stutech-rapport `Betonsterkte vs. Duur-zaamheid ? relatie tussen sterkte en duurzaamheid vanbeton' (Stufib-rapport 20).BouwprocesBij het proces om een betonconstructie te maken, zijn globaaldrie partijen betrokken: constructeur, aannemer en betontech-noloog. Zij maken samen een betonconstructie die idealitervoldoet aan de eisen die een opdrachtgever en het bevoegdgezag hieraan stellen. De betonconstructeur ontwerpt eenbetonconstructie en geeft aan welke betonsterkteklasse daarbijmoet worden aangehouden en welke milieuklassen van toepas-sing zijn. De aannemer heeft daarnaast wensen aangaandebijvoorbeeld de verwerkbaarheid en het tijdstip van ontkisten.Met deze informatie gaat de betontechnoloog aan de slag omeen betonsamenstelling te ontwerpen die voldoet aan dezeeisen en wensen. Vervolgens zorgt de aannemer ervoor, datdeze betonsamenstelling op de juiste wijze wordt verwerkt.Het resultaat is uiteindelijk de gewenste betonconstructie.Alle partijen houden zich hierbij aan de voor hen relevantenormen (fig. 3).Karakteristieke druksterkteIn de hedendaagse betonpraktijk wordt beton geleverd op basisvan prestatie-eisen, vastgelegd in een betonsterkteklasse en(een) milieuklasse(n). Deze worden voorgeschreven door deconstructeur. Om aan de betonsterkteklasse te voldoen, geldteen karakteristieke sterkte-eis op 28 dagen. Dit is een onder-grens, er wordt geen bovengrens gesteld. Het is een statistischewaarde die wordt bepaald uit metingen van de druksterkte opproefkubussen of -cilinders na 28 dagen verharding (ondergenormaliseerde omstandigheden). De toetsing is omschrevenin BRL 1801 (tabel 1).In veel gevallen is deze benadering voldoende. Toch wordenook veelvuldig de nadelen ervaren van het slechts stellen vandeze karakteristieke druksterkte-eis. In de praktijk valt dewerkelijke betonsterkte immers vaak veel hoger uit danwaarmee in het constructieve ontwerp rekening wordt gehou-ing. Ab van den BosABT bv1 Voorbeeld van een wandproject waar druksterkte op 28 dagen nietmaatgevend hoeft te zijn2 Scheurvorming is een veelvoorkomend probleemDuurzaamheidDe term duurzaamheid heeft in het Nederlands een dubbelebetekenis en kan daardoor verwarrend werken. Enerzijds kan eentechnische duurzaamheid (Engels: durability) worden bedoeld.Dit is het voldoende bestand zijn tegen de omgevingsomstan-digheden (milieu) en het kunnen tegengaan van degenererendewerking hiervan in de loop der tijd. Ten aanzien van deze techni-sche duurzaamheid bestaat onder andere de milieuklasse-eis,om een voldoende dicht beton te verkrijgen. Anderzijds wordtmet duurzaamheid het behoud van de natuur en de planeet(Engels: sustainability) bedoeld. Hiertoe moeten zo min mogelijkgrondstoffen (bijv. portlandcementklinker), energie en CO2-emis-sie bij het ontwerp, de productie en de realisatie van de beton-constructie worden gebruikt. In de rapportage gaat het ombeide soorten duurzaamheid. De technische duurzaamheid vande dichtheid van het betonskelet en het al of niet ontstaan vanscheuren als een groot`lek'in deze duurzaamheid. Daarnaastgaat het ook (in mindere mate) om het milieu en het verminde-ren van de hoeveelheid CO2-uitstoot indien dat mogelijk is.Tabel 1 Eisen aan metingen betonsterkte op basis van BRL 1801sterkteklasse 1 monster per minimaal1) maximaal1)C12/15 tot C30/37 LC12/13 tot LC25/28 150 m31 per dag 3 per dagC30/37 tot C45/55 LC25/28 tot LC45/50 75 m31 per dag 3 per dagC45/55 tot C60/75 LC45/50 tot LC70/77 50 m31 per dag 6 per dagC60/75 tot C100/115 LC70/77 t/m LC80/88 40 m32 per dag 12 per dag1) productiedagenNb.:Wat opvalt is dat de grens is gelegd bij C30/37 en niet, zoals we gewend waren, bij C28/35. Dit komt omdat we inNederland gezamenlijk besloten hebben om de Eurocode te volgen die de cilindrische druksterkte per klasse 5 MPa verhoogt.Daarmee zijn de klassen C28/35 en C53/65, die we als Nederland tot heden hanteerden komen te vervallen. Gebruik dezeklassen dus ook niet meer en bepaal aan de hand van de eisen of een klasse lager of hoger gekozen moet worden.2themaBetonsterkte in de praktijk7201330ontwerp(constructeur)Eurocodebetonconstructieuitvoering(aannemer)EN 13670levering(beton-technoloog)EN 206-10,010,020,030,040,050,060,0XA2; 320; 0,5 XA3; 340; 0,45 XC1; 260; 0,65 XC2; 280; 0,60 XC3; 280; 0,55 XC4; 300; 0,50 XF2; 300; 0,45 XF4; 320; 0,45sterkte[N/mm2]duurzaamheidsklasse; cementgehalte [ kg/m3]; water-cementfactor [-]min maxFck+1,48s sturingrekenwaarde EC2wcf;sterkte (theoretisch)0,45(4%);500,50;520,55;480,60;440,65;410,70;380,45;58 2)3 Relatie tussen ontwerp, technologie en uitvoering en de bijbehorende normen4 Invloed van milieuklasse en water-cementfactor op de sterktesterkte te genereren. Het vervangen van bijvoorbeeld 25% CEMIII (hoogovencement) door CEM I 52,5 R (portlandcement)leidt al tot een sterkteverhoging na 28 dagen van circa 5 MPa.Als laatste factor wordt genoemd het feit dat beton in de prak-tijk in de loop der tijd sterker wordt, doordat het na 28 dagennog niet volledig heeft gereageerd. De nagroei van de sterkte na28 dagen kan aanzienlijk zijn. Deze extra sterkte is nog teweinig onderzocht om vooraf rekening mee te kunnen houden.Door het uitvoeren van onderzoek kan dit beter inzichtelijkworden gemaakt. Een voorbeeld hiervan is het grootschaligebetononderzoek van RWS naar de druksterkte in de Neder-landse kunstwerken, dat een veel hogere sterkte laat zien danmocht worden verondersteld [1].De werkelijke sterkte van het beton in de constructie wordtdus niet bepaald door de gekozen betonsterkteklasse. In hetStufib/Stutech-rapport zijn figuren opgenomen om dit teillustreren (fig. 4).Al deze facetten kunnen leiden tot een te sterk beton, wat eenvergrote kans op krimpscheuren tot gevolg kan hebben. Ook isbij een minimaal gewapende constructie het risico op brossebreuk aanwezig. Het is dus zinvol informatie over de daadwer-kelijke sterkte vooraf op te vragen (bijv. contractueel/besteks-matig), zodat hierop kan worden gestuurd.Gevolgen constructeurDe rol van de constructeur ligt meestal veel vroeger in hetproces dan de uitvoering start. Daarom is het voor de construc-teur moeilijk te anticiperen op omstandigheden tijdens deuitvoering. Door echter te begrijpen welke keuzen in deuitvoering logischerwijs worden gemaakt, kan hiermee in hetontwerp wel degelijk rekening worden gehouden. Dit spitst zichtoe op de milieuklassen en de gevolgen daarvan voor hetden. Hoofdoorzaak hiervan is de invloed van de water-cement-factor (of water-bindmiddelfactor) op de betonsterkte, eenrelatie die voor de constructeur vaak niet afdoende bekend is.Deze water-cementfactor volgt deels uit eisen ten aanzien vantechnische duurzaamheid, uitgedrukt in milieuklasse(n). Dezemilieuklassen resulteren in een bovengrens van de water-cementfactor waarmee voor een belangrijk deel ook de sterktewordt bepaald.Maar ook eisen voortvloeiend vanuit de uitvoering (tijdstip vanhet ontkisten, aanwezige voorspanning of wensen met betrek-king tot de verwerkbaarheid) kunnen leiden tot een hogereeindsterkte dan de betonsterkteklasse aangeeft. Ook het klimaat(zomer/winter) kan een aanleiding zijn om meer (vroege)342) De theoretisch te verwachten waarde met de formule van BuistBetonsterkte in de praktijk 72013 3155 Gereedliggende wapening voor een vloer met verhinderde vervormingBetonleverancier / betontechnoloogDe betontechnoloog kan helpen bij het inschatten van dewerkelijke betonsterkte. Het probleem is echter dat vaak nogniet bekend is welke centrale het beton zal gaan leveren voorhet betreffende project. Door in het contract/bestek eisen op tenemen, kunt u de uitvoering een extra duwtje de goede kant opgeven. Bijvoorbeeld door een sterkte-eis te formuleren op eenlater tijdstip dan 28 dagen.De betontechnoloog kan en wil meestal wel afwijken van de28-daagse sterkte-eis, maar is in de praktijk gebonden aan zijngecertificeerd beton waar hij (ook) aan moet voldoen.Er zijn grofweg drie manieren waarop een betontechnoloogzijn mengsel kan leveren:betonmengsel en daarmee voor de uiteindelijke werkelijkedruksterkte in de praktijk.De constructeur moet een minimumwapeningseis bepalen ombros bezwijken te voorkomen. Het is onveilig om dit op basisvan een te lage betonklasse te doen. Zeker bij plaatvormigeconstructieonderdelen (vloeren en wanden) waarbij (uitdro-gings)krimp in de praktijk vaak maatgevend is voor de uitein-delijke bruikbaarheidsgrenstoestand (SLS), is het voorafkennen van de werkelijke te halen sterkte van belang. Eenhogere betonsterkte bij een gelijkblijvend wapeningspercentageleidt namelijk tot onvoldoende beheerste (wijdere) scheurvor-ming, omdat het beton bij een hogere trekspanning zal scheu-ren.Waar een constructeur rekening mee kan houden, is dat eenbepaalde milieuklasse altijd leidt tot een bepaalde minimalesterkteklasse. Uiteraard zijn er, zoals eerder aangegeven, nogmeer invloeden op de exacte sterkte.Om dit inzichtelijk te maken, is in het Stufib/Stutech-rapportvan een aantal veelvoorkomende milieuklassen de gemetensterkte genoteerd (tabel 2). Deze sterkten zijn dus ondergren-zen exclusief de verhogende effecten uit de uitvoering en exclu-sief de doorgroei na 28 dagen.Uit de tabel is op te maken dat het gebruik van een water-cementfactor van circa 0,55 of lager, altijd tot minimaal eenC30/37 zal leiden. Het rekenen met C20/25 is dan ook nietvoor de hand liggend voor deze milieuklassen.Tabel 2 Gemeten sterkte van een aantal veelvoorkomende milieuklassenwcf milieuklasse minimale sterkte [MPa]minimaal gemiddeld teverwachten [MPa]te verwachtenRisico [MPa]0,45XD3, XS2, XS345 50 >60XF2, XF4, XA30,5XC4, XD2, XS142 47 >55XF3, XA20,55 XC3, XD1, XF1, XA1 35(40) 45 >500,6 XC2 33(40) 40(45) >450,65 XC1 32(37)0,7 X0 te klein volume geleverdBetonsterkte in de praktijk7201332thema67conform de betonsterkteklasse C../.. na .. dagen in plaats van 28dagen. Door de druksterkte te testen of rijpheidsmetingen uit tevoeren, kan in het werk worden bepaald of de sterkte isgehaald.De contracttekst voor een plaat die aan verhinderde krimponderhevig is, zou dan bijvoorbeeld als volgt kunnen wordenomgeschreven:Betondruksterktewaarde conform de betonsterkteklasse C30/37na 91 dagen in plaats van 28 dagen, milieuklasse XC4 (dus eenwcf