Chemische hulpstoffen voor betonspecie *)InleidingHet is soms noodzakelijk bepaalde eigenschappen van betonspecieof van beton te wijzigen of te versterken. Op deze wijze kan men:a. de verwerkbaarheid verbeterenb. ontmenging tegengaanc. het uitvoeren van betonwerk bij lage temperaturen of in tro-pische klimaten mogelijk makend. de weerstand tegen agressieve inwerkingen vergroten, enz.Voor al deze gevallen zijn chemische hulpstoffen ontwikkeld enin de handel gebracht. Een verandering van specie-eigenschappenzal dikwijls ook de eigenschappen van het verkregen beton wijzi-gen, en omgekeerd. Zo geeft bijv. een hulpstof, die de verwerk-baarheid van betonspecie verbetert terwijl de water-cement-faktor kan worden gereduceerd, tevens een vergroting van deeindsterkte van het verharde materiaal.Voor betonspecie zijn er hulpstoffen, die:a. de verwerkbaarheid verbeteren ofb. de bindtijd wijzigen.Voor beton zijn er hulpstoffen, die:a. de water-cementfaktor reduceren en daardoor de eindsterktevergroten,b. de kapillariteit verminderen en daardoor de dichtheid en debestendigheid verbeteren ofc. de slijtweerstand en de buigtreksterkte vergroten.Volgens de betreffende duitse voorschriften (D/N 51043) wordt er, opgrond van het verschil in werking, onderscheid gemaakt tussen: . plasti-ficeermiddelen, die tevens een hoeveelheid fijn verdeelde lucht inbrengen(luftporenbildende Betonverfl?ssiger) en b. luchtinbrengende hulpstoffen(luftporenbildende Betonzusatzmittel).In ons land, waar dergelijke richtlijnen voor het onderzoek en de toepas-sing van hulpstoffen alsnog ontbreken, is deze onderverdeling niet ge-bruikelijk.De genoemde duitse voorschriften hebben bovendien betrekking opplastificeermiddelen (Betonverfl?ssiger) en op stoffen, die de dichtheidvan beton vergroten (Betondichtungsmittel). Onlangs is voorgestelddergelijke richtlijnen ook op te stellen voor hulpstoffen, die bevriezingtegen gaan (Frostschutzmittel) of de bindtijd wijzigen (Abbindebeschleu-niger und -verz?gerer) zie Prof. . Walz, '?ber den heutigen Stand derPr?fung von Betonzusatzmitteln', Zement-Kalk-Gips, okt. '56, blz. 437/440.Binding en verhardingVoor een goed begrip van de werking van dergelijke chemischehulpstoffen dient men inzicht te hebben in de chemische processenvan binden en verharden van cement. Hoewel deze processen,evenals trouwens de werking van de meeste chemische hulp-stoffen zelf, nog niet volledig bekend zijn, kan men zich er tochreeds een goede voorstelling van vormen.Het is bekend, dat cement bij volledige hydratering slechts ca.22 gew. % water chemisch kan binden. Indien men alleen dezebenodigde hoeveelheid als aanmaakwater toevoegt, is het mengselte droog en kan niet worden verwerkt (water-cementfaktor =0,22). Daarvoor is een extra hoeveelheid water nodig, die inprincipe de funktie van 'smeermiddel' heeft, d.w.z. het waterdient om de onderlinge wrijving tussen de verschillende korrelste verminderen. Hoe groter deze watertoevoeging is, des tebeter wordt de verwerkbaarheid.Bij de chemische reaktie van cement met water vormen de cal-ciumsilicaten gelvormige stoffen (gehydrateerde silicaten), terwijlde calciumaluminaten waterhoudende kristallijne stoffen doenontstaan (gehydrateerde aluminaten). De vroegere theorie?n vanLe Chatelier (kristallijne struktuur) en van Micha?lis (kolloi-dale struktuur) worden thans over het algemeen beide aanvaard,m.a.w. verhard cement kan worden beschouwd als een mengselvan kristallen, die door een gelvormige massa zijn aaneengekit.Onderzoekingen m.b.v. elektronenmikroskopen geven sommigeonderzoekers echter aanleiding tot de theorie van Le Chatelierterug te keren, waarbij verhard cement wordt beschouwd te zijnopgebouwd uit submikroskopische kristallen.Bij de verharding van cement kan men 3 fasen onderscheiden:1. aanmaaktijd, 2. bindtijd en 3. de eigenlijke verhardingstijd.Bij het aanmaken met water treedt in het cement nog niet dadelijkeen merkbare reaktie op. Gedurende de aanmaaktijd wordt despecie gemengd, getransporteerd en gestort.De binding vangt aan bij het begin van de hydrolyse van de cement-deeltjes (d.i. de ontleding door de inwerking van water); decementreaktie is dan begonnen. De kern van elk cementdeeltjewordt door een geleiachtige massa omgeven, dle steeds groterwordt. Deze massa omhult (vertint) vervolgens ook de verwerktetoeslagmaterialen. Al het aanwezige water bevindt zich aanvanke-lijk in deze gel.Tijdens de verharding wordt de hydratering voortgezet. De ge-vormde gels drogen uit en krimpen, terwijl kristallen worden af-gescheiden. Het daarbij vrijkomende water kan dienen voor deverdere hydratering. De kristalvorming geeft samen met de ver-harding van de gels de eigenlijke sterkte aan verhard cement.Deze sterkte is des te groter naar mate het `in-elkaar-groeien'van de kristallen toeneemt.Uiteraard zijn de drie genoemde fasen niet scherp te onder-scheiden, omdat er verschillende overgangstoestanden voorko-men. In de laatste fase wordt het eigenlijke verharde cement ge-vormd. De vele kristallen zijn in elkaar gegroeid en worden aan-een gekit door een waarschijnlijk amorfe massa (de zgn. geldeel-tjes, waartussen zich echter nog pori?n bevinden). De sterkte-vorming wordt nog geholpen door de carbonatering van de kalk,die bij de cementreaktie vrij komt en die een grote affiniteit(bindingsneiging) tot het in lucht aanwezige koolzuur vertoont.Bij deze reaktie wordt calciumcarbonaat gevormd.Verhard cement bevat dus een fijnvertakt stelsel van holle ruim-ten, die met de waterhoudende pori?n in verbinding staan.Bij de beschreven processen wordt door cement max. 22 gew.%water gebonden; de rest van het aanmaakwater zal grotendeelsmoeten verdampen. Daar bij het krimpen van de gels een volume-vermindering optreedt en omdat al het water aanvankelijk in dezegels aanwezig is, zal de krimp groter zijn naar mate meer aanmaak-water is gebruikt. De krimpsnelheid wordt vergroot door deaanwezigheid van de gevormde kapillairen (zgn. verdampings-kanalen), waardoor de verdamping wordt versneld1).De verdampingssnelheid neemt toe bij verhoging van de tempera-tuur en bij vermindering van de relatieve vochtigheid van de om-geving. Indien de verdamping te snel plaats vindt, kan het voor debinding benodigde water te vroeg worden onttrokken, waardoorvooral aan het oppervlak krimpscheuren, 'afzanden' en andere ge-breken kunnen ontstaan. Het is daarom noodzakelijk pas ge-storte betonspecie gedurende enige tijd vochtig te houden entegen uitdroging te beschermen. Voor het laatste geval kan menop het betonoppervlak een film van een speciale vloeistof aan-brengen (anti-verdampingsmiddel, membrane curing compound),waardoor het water praktisch niet of slechts door diffusie kan ont-wijken.Omdat beton dus meer water bevat dan chemisch door hetcement is te binden, verdient het aanbeveling om na te gaan: inwelke toestanden het water in beton voorkomt, wat ermee ge-beurt en in hoeverre een overmaat een nadelige uitwerking heeft.Bij temperaturen boven 0 ?C onderscheidt men in het algemeen3 toestanden:a. vloeibaar (kan verdampen en bevriezen; is onderhevig aan dezwaartekracht)b. vast (is gebonden, bijv. kristalwater; kan door intensieve ver-warming worden verdreven, waardoor het karakter van destof verandert)c schijnbaar vast (zgn. adhesief of hechtwater; geeft een zgn.waterfilm, kan door verhitting worden verdreven zonder dathet karakter van de stof verandert; is niet onderhevig aan dezwaartekracht)*) Ontleend aan `Chemische Betonzusatzmittel' door Ing. P. Grallert,Beton-Zement-Markt, okt., nov. en dec. 19561) Andere faktoren, die de krimp be?nvloeden, zoals cementgehalte, fijntevan maling, toeslagmateriaal e.d. mogen hier onbesproken blijven.Cement 9 (1957) Nr. 3-4 121Het vaste water kan evenals het schijnbaar vaste water niet be-vriezen, omdat het in'gebonden toestand' aanwezig is. Het aan-maakwater in beton komt in deze 3 toestanden voor: o. vloeibaarin de grotere pori?n, b. vast, als fysisch of chemisch gebondenwater bijv. in 3C2O . Al203. 6H20 en Ca(OH)2 en c. schijnbaarvast, als hechtwater aan het oppervlak en als waterfilm op dekapillairwanden.Van de totale hoeveelheid aanmaakwater zijn in hoofdzaak hetchemisch gebonden (vaste) en het vloeibare water van belang.Indien men het schijnbaar vaste hechtwater verwaarloost, bevatbeton met 300 kg cement en een water-cementfaktor -- 0,65 (dusmet een totale waterhoeveelheid van 195 I, waarvan ca. 66 I che-misch gebonden, d.i. ca. 22% van het cementgewicht), ongeveer129 I water, dat te verdampen is. Bij deze verdamping ontstaaner in het beton kapillairen en pori?n, waarvan de wanden met eenwaterfilm (hechtwater) zijn bedekt. Daar de kapillairen zelf geendruk kunnen opnemen, is het duidelijk, dat bij een grotere kapit-lariteit een geringere sterkte zal voorkomen, d.w.z. onder overi-gens gelijke omstandigheden veroorzaakt een toenemende w.c.f.een kleinere druksterkte, bovendien levert een grotere w.c.f.een grotere krimp. Omdat agressieve stoffen door de kapillairenin het beton kunnen dringen, vermindert een grotere kapillariteitde weerstand tegen agressieve inwerkingen, dus een kleinerew.c.f. geeft een grotere bestendigheid. Evenals een vergrotewatertoevoeging veroorzaakt ook een grotere hoeveelheid fijn-verdeelde lucht een verminderde druksterkte, omdat ook deluchtpori?n zelf geen druk kunnen opnemen, m.a.w. een vergrootluchtgehalte geeft een verminderde sterkte.Indien men uitgaat van de eisen, die aan goed beton worden ge-steld, komt men, gelet op het voorgaande, tot de volgende con-clusies:hoge druk- en buigsterkte........................................ kleine w.cf.geringe krimp .......................................................... kleine w.c.f.grote bestendigheid ................................................. kleine w.c.f.goede aanhechting staal/betond.w.z. grote dichtheid ........................................... kleine w.c.f.Aan betonspecie moeten daarom de volgende eisen worden ge-steld: goede verwerkbaarheid bij een zo laag mogelijk water-gehalte.BetonspecieHulpstoffen, die de verwerkbaarheid verbeterenOnder de verwerkbaarheid van betonspecie verstaat men de ar-beid, die onder de gegeven omstandigheden noodzakelijk is omde uitwendige wrijving (bekisting, wapening e.d.) en de inwendigewrijving (verdichtingsweerstand) te kunnen overwinnen. Bij eengrotere vloeibaarheid (plasticiteit) wordt deze weerstand ge-ringer. De plasticiteit wordt in hoofdzaak bepaald door: korrel-grootte en -vorm, cementgehalte, waterbehoefte van het cementen de hoeveelheid aanmaakwater. Bij eenzelfde hoeveelheid toe-slagmateriaal en bij konstante korrelverdeling en cementsoort isde te verrichten hoeveelheid arbeid afhankelijk van het gehalteaan cement en aan water, dus van de hoeveelheid 'smeermiddel'.Onder overigens gelijke omstandigheden kunnen de eigen-schappen van dit smeermiddel door toevoeging van chemischehulpstoffen worden be?nvloed.l. plastificeermiddelenEen waterdruppel heeft de neiging om de bolvorm aan te nemenonder invloed van de oppervlaktespanning, d.i. een zich aan hetoppervlak bevindende kracht, die de vloeistof het kleinste opper-vlak wil geven. Bij normale temperatuur bedraagt deze krachtbij water 73 dyn/cm of 7,5 mg/mm. Indien men door toevoegingvan een of andere stof de oppervlaktespanning vermindert, is de'bolvormende kracht' niet meer voldoende en zakt de bol in elkaar.De druppel zal dan een groter oppervlak kunnen bevochtigen.Stoffen, die een dergelijk resultaat opleveren, zijn vooral bekenduit het wasproc?d?, waarbij zij ervoor zorgen, dat het wasgoedsnel en volledig doornat wordt gemaakt, terwijl de vuildeeltjesvan het goed worden opgelicht.Door toevoeging van geschikte hulpstoffen aan het aanmaakwaterwordt de oppervlaktespanning van het water verminderd, waar-door het cement beter wordt bevochtigd en de gevormdecementlijm een grotere 'smerende werking' krijgt.122Door toevoeging van dergelijke hulpstoffen verkrijgt men --bijeenzelfde watergehalte-- betonspecie, die vloeibaarder (plasti-scher) is en daardoor gemakkelijker is te verwerken. Bovendienwordt de vorming van grindnesten tegengegaan, zodat men zeergelijkmatig beton kan vervaardigen.Indien men de plasticiteit konstant wil houden, kan men de hoe-veelheid aanmaakwater beperken, waardoor het vloeibare, d.i.het pori?nvormende, water wordt verminderd. Door de ver-kleining van de water-cementfaktor be?nvloedt men de sterktein gunstige zin.Chemische hulpstoffen, die betonspecie vloeibaarder makenzonder daarbij lucht in te brengen, heten plastificeermiddelen(wetting agents, Betonverfl?ssiger). Zij zijn zowel in vaste als invloeibare vorm in de handel. De verwerking, die overigens zeereenvoudig is, bedraagt, overeenkomstig de aanwijzingen van defabrikant en afhankelijk van de gebruikte cementsoort, ca. 0,4--0,8% van het cementgewicht. De poedervormige stoffen wordengewoonlijk in de ophaalbak aan het speciemengsel, de vloeistoffenmeestal in het aanmaakwater toegevoegd. In het laatste geval ver-dient het aanbeveling, na bepaling van cement- en watergehalte,een buffervoorraad aan te leggen.De plastificeermiddelen zijn in het gebruik betrekkelijk veilig engeven ook bij verlenging van de mengtijd zelden een verminde-ring van de eindsterkte, omdat er meestal geen fijnverdeelde luchtwordt ingebracht. Overmatige doseringen, die natuurlijk niettoelaatbaar zijn, veroorzaken dikwijls een later begin van debinding. In de zomer en in het algemeen bij hogere temperaturenis dit van weinig belang, in de winter en bij lage temperaturenechter wel. In het laatste geval is het dan ook gewenst een enander van te voren te onderzoeken, omdat bij een eventueel lateraanvangende warmtegevende reaktie de betonspecie het gevaarloopt te sterk af te koelen en te bevriezen.2. luchtinbrengende hulpstoffenDergelijke stoffen worden ook air-hulpstoffen, air-entraining-agents, Luftporenbildner of L.P.-Stoffe genoemd. Zij zijn meestalsamengesteld uit bepaalde harszepen, die door vermenging vanharsachtig poeder met loog zijn verkregen (verzeept).De werking van dergelijke hulpstoffen berust op de verminderingvan de oppervlaktespanning van het water en bovendien op hetvasthouden van een hoeveelheid fijnverdeelde lucht. De mikro-skopisch kleine luchtbelletjes schijnen als'kogellagertjes' dienst tedoen, die de inwendige wrijving van de specie verminderen endaardoor de verwerkbaarheid verbeteren. Daar de toeslagmateria-len als door 'luchtkussens' worden gedragen, vermindert de kansop ontmenging en de vorming van grindnesten. De hoeveelheidkleine luchtbelletjes, waarvan de diameter gewoonlijk ca. 0,1 mmbedraagt, moet in beton niet groter dan 4--5% zijn. Afhankelijkvan de besparing aan aanmaakwater moet bij overschrijding vandeze grens met een meer of minder grote sterkteverminderingrekening worden gehouden.Dergelijke hulpstoffen verbeteren niet alleen de verwerkbaarheidvan betonspecie, maar hebben ook een gunstige invloed op deeigenschappen van het verharde materiaal (sterkte, kapillariteit,vorstbestendigheid e.d.).Bij de verwerking zijn de luchtinbrengende hulpstoffen vrijwelgeheel afhankelijk van de dosering, de mengtijd en de heersendetemperatuur. Een goede toepassing vereist een nauwkeurigecontrole op de hoeveelheid ingebrachte lucht, voor welk doelspeciale meetinstrumenten zijn vervaardigd. Bovendien dientmen de mengverhouding, de korrelverdeling en de korrelvormvan het toeslagmateriaal voor elke toepassing zo gunstig mogelijkte kiezen.Het is niet alleen mogelijk, maar men is ook verplicht om bijgebruik van air-hulpstoffen het gehalte aan fijne toeslag te redu-ceren. Deze vermindering kan ongeveer 1,3 maal zo groot zijn alshet volume ingebrachte lucht. Onder overigens gelijke omstandig-heden blijkt eenzelfde hoeveelheid air-hulpstof een groter lucht-gehalte te leveren, indien meer fijne toeslag aanwezig is.Deze hulpstoffen zijn zowel in poeder- als in vloeibare vorm in dehandel. Het gebruik bedraagt gewoonlijk minder dan 0,1% vanhet cementgewicht. Omdat slechts een kleine hoeveelheid moetworden gebruikt, waarbij een grote nauwkeurigheid moetworden betracht, leveren de fabrikanten kleine meetdoppen,Cement 9 (1957) Nr. 3-4waarvan het gebruik evenveel aanbeveling verdient als de bestu-dering van de algemene gebruiksaanwijzingen. Op grotere bouw-werken is het gewenst een automatische doseerinstallatie op demenger aan te brengen, waardoor de menselijke faktor praktischis uitgeschakeld.Overmatige doseringen leiden over het algemeen tot sterkte-vermindering en bijna nooit tot een verlenging van de bindtijd.Een verlenging van de mengtijd heeft hetzelfde effekt als een over-dosering, nl. een te groot luchtgehalte, dus een sterkteverminde-ring. Het mengen dient met konstante snelheid te geschieden.3.luchtinbrengendeplastificeermiddelenOm de onzekere be?nvloeding van de sterkte te voorkomen heeftmen gedacht aan een kombinatie van plastificeermiddelen (sterkte-vermeerdering) en luchtinbrengende hulpstoffen. Deze gedachteleidde tot de vervaardiging van de zgn. luchtinbrengende plastifi-ceermiddelen (luftporenbildende Betonverfl?ssiger), waarvan dewerking gelijk is aan de bovengenoemde stoffen.Dergelijke hulpstoffen maken een grote waterbesparing mogelijk,terwijl een beperkte hoeveelheid fijnverdeelde lucht wordt ver-kregen. Zoals ook uit het begrip water-Iucht-cementfaktorblijkt, zal er geen sterktevermindering optreden, indien de hoe-veelheid ingebrachte lucht gelijk is aan of kleiner is dan de hoe-veelheid bespaard water. De voor dit doel ontwikkelde hulp-stoffen voldoen over het algemeen aan deze eis, zodat men bij hunverwerking geen rekening behoeft te houden met een eventuelesterktevermindering; integendeel, afhankelijk van de gegevenomstandigheden, kan men een min of meer grote sterktevermeer-dering verwachten. De toepassing van deze stoffen is dus onge-vaarlijk voor het beton. Zij voldoen aan de eisen voor lucht-inbrengende hulpstoffen, maar dank zij het verminderde lucht-gehalte geven zij een grotere betondichtheid. De toevoeging vandeze poedervormige of vloeibare hulpstoffen, waarvan de dose-ring gewoonlijk 0,5--0,8% van het cementgewicht bedraagt, ge-schiedt op dezelfde wijze als bij het gebruik van plastificeer-middelen.Voor overdosering zijn dergelijke hulpstoffen minder gevoeligdan de. luchtinbrengende hulpstoffen. Het resultaat daarvan isechter ook hier een verlenging van de bindtijd. Langere meng-tijden hebben nagenoeg hetzelfde effekt als overdoseringen,echter in mindere mate dan bij de zuivere air-hulpstoffen.Volgens de duitse 'Richtlinien zur Pr?fung von Betonzusatzmit-teln' (1954) worden aan de bovengenoemde hulpstoffen de vol-gende eisen gesteld:plastificeermiddelen: watervermindering min. 5%, sterkte-vermeerdering min. 8%;luchtinbrengende hulpstoffen: luchtgehalte min.4%, water-vermindering niet vereist, druksterktevermindering max. 10%;luchtinbrengende plastificeermiddelen: luchtgehaltemin. 3%, watervermindering min. 5%, druksterkte onveranderdof groter.Hulpstoffen, die de bindtijd regelenDe warmte, die bij de reaktie van cement met water ontstaat,wordt hydratatiewarmte genoemd. De totale hoeveelheidwarmte, die bij volledige hydratatie vrijkomt bedraagt ca. 90kcal/kg cement. Bij de warmteafgifte kan men eerst een aanloop-tijd waarnemen, waarna zeer snel de maximum temperatuurwordt bereikt, die zich dan langzaam aan de temperatuur van deomgeving gaat aanpassen. De meeste warmte wordt geleverd doorde reaktie van de aluminaten en in mindere mate door die van deSilikaten. Aluminiumcement, dat voor een belangrijk gedeelte uitcalciumaluminaat bestaat, levert verhoudingsgewijs dan ook demeeste warmte, waarvan gebruik kan worden gemaakt bij de uit-voering van betonwerk bij lage temperaturen. Bij dergelijkewerkzaamheden is vooral de hoeveelheid vrijkomende warmteper tijdseenheid van groot belang.Door afkoeling aan het oppervlak en ten gevolge van de betrekke-lijk slechte warmtegefeiding van beton kunnen vooral In grotebetonmassa's aanzienlijke temperatuurverschillen voorkomen,die scheurvorming kunnen veroorzaken.Bij slanke betonconstructies vloeit de warmte snel af, waardoor bijlage temperaturen het materiaal eerder zal kunnen bevriezen.Omdat de reaktiesnelheid afhankelijk is van de temperatuur, kanCement9(1957)Nr.3-4men de binding en de verharding versnellen of vertragen, bijv.door het gebruik van warm aanmaakwater resp. door het toe-passen van koelbuizen. De binding kan echter ook worden gere-geld door de toevoeging van bepaalde hulpstoffen. Uiteraard kanmen ook de keuze van de cementsoort hierdoor laten bepalen.1. bindingsversnellersDe toepassing van dergelijke stoffen is noodzakelijk bij het dichtenvan lekken, het vastzetten van machines op betonfunderingen, enz.De hulpstoffen, die daarvoor zijn te gebruiken, bevatten als voor-naamste bestanddeel' meestal metaalchloriden (calcium-, alumi-nium- en ijzerchloride) en soms waterglas of soda. In het laatstegeval is het gewoonlijk poedervormige materiaal gemengd meteen vulstof (calciumcarbonaat of Silikaten).De werking van calciumchloride berust op de vorming van cal-ciumoxychloride, dat katalytisch (versnellend) op de cement-reaktie werkt, waardoor de binding eerder begint en eerderwordt be?indigd. Bij grote concentraties van de hulpstof komt dehydrateringswarmte in zeer korte tijd vrij, zodat bindtijden tot30 sec mogelijk zijn.Omdat verschillende cementsoorten op dezelfde bindingsver-sneller verschillend reageren, verdient het aanbeveling de wer-king daarvan vooraf te onderzoeken. Men vervaardigt daartoe eenaantal roef kegels, waarvan men de dosering, de bindtijd en hettemperatuurverloop noteert. Indien reeds korte tijd na de toe-voeging van het aanmaakwater een opvallende temperatuurver-hoging optreedt, is een bepaalde cementsoort geschikt voor toe-passing in snelbindende specie. Bij het bepalen van de verhoudingcement/hulpstof voor de gewenste bindtijd dient men er rekeningmee te houden, dat vers cement beter reageert dan oud cementen dat bij een extra watertoevoeging de binding langzamer ver-loopt.Tot de groep van de bindingsversnellers behoren ook de stoffen,die bevriezing tegengaan (Frostschutzmittel), waarmee men opeen betrekkelijk goedkope manier het uitvoeren van betonwerkbij lage temperaturen mogelijk kan maken. Dergelijke stoffen,waarvan de toepassing soms met andere maatregelen, bijv. ver-warmen van het aanmaakwater, wordt gecombineerd, bevattenmeestal calciumchloride. De werking berust gedeeltelijk op deversnelling van de reaktie cement/water en gedeeltelijk op devriespuntverlaging van het resterende water.Bij het probleem van het roesten van de wapening door de aan-wezigheid van dergelijke vriespuntverlagende hulpstoffen moetworden opgemerkt, dat het betonstaal alleen kan roesten, indienlucht en vocht kunnen inwerken. Is dit niet het geval, dan zal ergeen roestvorming optreden.Door de aanwezigheid van metaalzouten en gelijktijdige inwer-king van lucht en vocht wordt de corrosie inderdaad iets versneld;de snelheid daarvan is zelfs onder de meest ongunstige omstandig-heden vrij gering en wordt meestal sterk overschat. Deze meningwordt gedeeld door verschillende internationale onderzoekers,zoals Abrams, Duriez, Thuilleaux, Gr?n, Klemmer, Burg-g raf e.a. Volgens de reeds in 1938 opgestelde ASTM 82--38 is inAmerika de toevoeging aan betonspecie van max. 2% calcium-chloride toegestaan. In Rusland, Alaska en andere noordelijk ge-legen landen is de toepassing van dergelijke stoffen algemeen ge-bruikelijk.Bij de verwerking verdient het aanbeveling de voorschriften vande fabrikant volledig op te volgen. De verstrekte gegevens hebbenuiteraard alleen betrekking op het onderhavige produkt en kun-nen niet zonder meer op een ander fabrikaat worden toegepast.2. bindingsvertragersDe bindingssnelheid van cement is afhankelijk van de tempera-tuur. In tropische klimaten en bij uitzonderlijk hoge zomertem-peraturen kan het soms noodzakelijk zijn, de versnelde reaktiesenigszins af te remmen, omdat anders op het stort specie moetworden verwerkt, die reeds is gaan binden. Bij het uitvoerenvan massabeton kan het dikwijls gewenst zijn, de ontwikke-ling van de bindingswarmte langzamer te doen verlopen, opdatgeen ongewenste temperatuurverschillen optreden, die totscheurvorming kunnen leiden. De stoffen, die voor dit doel ge-bruikt kunnen worden, bevatten meestal fosforzuur. Er zijnenkele hulpstoffen, die alleen het begin van de binding vertragen,125wat vooral van belang kan zijn, indien men stortvoegen wil voor-komen. Afhankelijk van de dosering kan men op deze wijze hetbegin van de binding enkele uren tot zelfs enkele dagen uitstellen.Bij de uitvoering van massabeton kan men dergelijk effect ookbereiken door het aanbrengen van koelhuizen, die na het eindevan de warmteontwikkeling worden volgestort.BetonDe belangrijkste betoneigenschappen, die men wenst te be?n-vloeden zijn: druk- en buigtreksterkte, waterdichtheid, krimp enkruip. De daartoe te gebruiken hulpstoffen be?nvloeden in eersteinstantie de druksterkte en de waterdichtheid, terwijl als neven-verschijnselen ook de krimp en de kruip worden be?nvloed.Van de genoemde eigenschappen blijkt de druksterkte van hetgrootste belang te zijn. Hen moet dan ook streven naar een zogroot mogelijke sterkte met zo min mogelijk cement. Daarbijdient aandacht te worden besteed aan de gebruikte korrelverde-ling en de toegepaste zeef krom me.Bij het samenstellen van betonspecie, kolgens het principe van'zo klein mogelijk pori?nvolume', zal men in staat zijn een zeersterk beton te vervaardigen, omdat de sterkte wordt verkregendoor het opgevulde 'skelet' van de toeslagmaterialen, waarin debetrekkelijk kleine cementhoeveelheid bijna uitsluitend als kit-middel dienst doet. De beschikbare materialen maken het vrijwelonmogelijk, op deze wijze betonspecie samen te stellen. Boven-dien wordt op de meeste bouwwerken slechts met drie of somszelfs met twee frakties gewerkt. De behoefte aan kitmiddel, dusaan cement, wordt hierdoor aanmerkelijk groter, zodat hetcement in de te bereiken druksterkte een beslissende rol gaatspelen. Omdat de sterkte van verhard cement bij een groterwatergehalte en bij meer pori?n en kapillairen vermindert, zullenhulpstoffen, die de water-cementfaktor verkleinen zonder even-tueel daarbij al te veel lucht in te brengen, de sterkte kunnenvergroten.Hulpstoffen, die de water-cementfaktor verkleinen1. plastificeermiddelenDe werking van dergelijke hulpstoffen is in het voorgaande naderuiteengezet. De toepassing kan alleen slagen, indien de mogelijk-heid tot waterbesparing volledig wordt uitgebuit. Gewoonlijkkan men rekenen op een watervermindering van 8--10% en eendruksterktevermeerdering van 10--20%. Bepalend voor dezesterktetoeneming is ook de gebruikte cementsoort, omdat ver-schillende cementen, ondanks overigens vrijwel overeenkomstigeeigenschappen en gedragingen, op eenzelfde plastificeermiddelverschillend kunnen reageren. De dichtere pakking van de toe-slagmaterialen, die gewoonlijk kan worden bereikt en waardoorhet volumegewicht van het beton toeneemt, verbetert de aan-hechting van de wapening en reduceert de krimp en de kruip.Indien men de druksterkte konstant houdt, kan men bij de toe-passing van plastificeermiddelen tot het verminderen van hetcementgehalte overgaan. Met de gekozen toeslagmaterialen enhet nauwkeurig bepaalde watergehalte dient men een en andervooraf te onderzoeken.Over het algemeen kan men rekenen op een cementbesparingvan 5%, zodat de verwerking van plastificeermiddelen nog voor-deliger wordt dan alleen al op grond van de verbeterde verwerk-baarheid. IJzerportlandcement en hoogovencement blijken bijdergelijke toepassingen minder hulpstof te vereisen dan portland-cement.2. Iuchtinbrengende plastificeermiddelenIndien, men voor hetzelfde doel luchtinbrengende plastificeer-middelen wenst toe te passen, is het noodzakelijk om de bereik-bare voordelen van geval tot geval na te gaan, omdat bij de ver-werking daarvan een hoeveelheid fijnverdeelde lucht wordt in-gebracht, die tot sterktevermindering kan leiden. Bij het toe-voegen van dergelijke hulpstoffen dient men dan ook zeer nauw-keurig te werken. De hoeveelheid tucht moet worden vastgesteld,zodat men bij het vooraf bepalen van de te verwachten eind-sterkte gebruik kan maken van de zgn. water-lucht-cementfaktor.Gebleken is, dat de ingebrachte lucht eenzelfde invloed op desterkte uitoefent als een vergrote watertoevoeging.Hulpstoffen, die de kapillariteit verminderenZoals in het voorgaande is uiteengezet, bevat verhard cement eenfijnvertakt stelsel van kapillairen. Tot de zgn. kapillaire verschijn-selen behoort het opstijgen van water e.d., waarbij de stijghoogteafhankelijk is van hun diameter. Agressieve stoffen, die in waterzijn opgelost, kunnen door de kapillairen in het materiaal dringen.Indien echter in een kapillair een plaatselijke verwijding aanwezigis, wordt de stijghoogte tot daar toe beperkt. Ook bepaalde'waterafstotende' stoffen op de wanden van de kanaaltjes kunneneen kapillaire neerdrukking tot gevolg hebben, waardoor dekapillaire opstijging wordt tegengewerkt.Agressief water, dat in beton is binnengedrongen, kan op drieverschillende wijzen inwerken: chemisch, chemisch-fysisch enfysisch.Bij chemische aantastingen veroorzaken de reaktieproduktengeen fysische werking, zoals bijv. kristallisatiedruk. (Voorbeeld:het 'oplossen' van cement in zoutzuur, de inwerking van kool-zuurhoudend water.)Bij chemisch-fysische aantastingen, die in de natuur het meestvoorkomen, leveren de reaktieprodukten wel een fysische wer-king, die meestal door de kristallisatiedruk van de nieuwgevorm-de stoffen ontstaat. (Voorbeeld : de inwerking van sulfaathoudendwater.)Bij zuiver fysische inwerkingen vinden geen reakties met decementkomponenten plaats, de aantasting geschiedt door op-lossen en/of kristalvorming. (Voorbeeld : bevriezen en ontdooien.)Een merkwaardig voorbeeld van de aantasting van beton is deinwerking van sulfaathoudend water, dat door de kapillairen diepin het materiaal kan dringen, zodat er reakties met de cement-komponenten kunnen optreden. De voornaamste reaktie vindtplaats tussen het sulfaat (calcium-, magnesium-, natriumsulfaate.d.) en de aluminiumkomponenten van het cement, waarbijcalciumaluminaatsulfaat wordt gevormd, dat 31 molekulen kristal-water bevat. De fysische werking wordt dan veroorzaakt door devolumevermeerdering van de nieuwgevormde stoffen. In eersteinstantie treedt er een vergrote dichtheid op, maar na verloopvan enige tijd wordt de struktuur van het materiaal losgewerkten kunnen scheuren ontstaan. In principe wordt het materiaaldaarbij op trek belast.Enigszins anders verloopt het proces van de aantasting door kool- -zuurhoudend water. Het onoplosbare calciumcarbonaat, dat isgevormd door opneming van koolzuur uit lucht, wordt door hetin water aanwezige koolzuur omgezet in het oplosbare calcium-bicarbonaat. Na verdamping van het water wordt het bicarbonaat,dat naar het oppervlak is gevoerd, door afgifte van koolzuur weeromgezet in onoplosbaar caldumcarbonaat. Laatstgenoemde stofvormt de zgn. witte uitslag.Ook het zuiver fysische proces van de aantasting van beton doorbevriezing is afhankelijk van de kapillariteit. Bij de bevriezingvan het in de pori?n aanwezige water ontstaat een volumever-groting van ca. 9%. Door de gevormde ijskristallen wordt hetmateriaal op trek belast, wat op een gegeven moment tot scheur-vorming kan leiden.luchtinbrengende hulpstoffen en -plastificeermiddelenDaar de zuighoogte in de kapillairen door de aanwezigheid vanverwijdingen wordt beperkt, moet het mogelijk zijn de 'zuig-kracht' van het beton door het inbrengen van luchtpori?n te ver-minderen. Door de aanwezigheid van fijnverdeelde lucht blijkt debestendigheid van beton in dit opzicht dan ook aanmerkelijk teworden verbeterd. De schijnbare paradox, dat beton beter isindien het een grotere dichtheid bezit en dat het bestendiger isindien een hoeveelheid lucht wordt ingebracht, vindt dus zijnverklaring in de verminderde kapillaire werking, die door deluchtpori?n wordt tot stand gebracht. Bovendien zullen dezepori?n de kristallisatiedruk als een soort 'buffer' kunnen op-vangen, zodat de belasting op trek aanzienlijk wordt verminderd.Door Powers en Hellmuth is aangetoond, dat de verbeterdevorstbestendigheid in een dergelijk geval in belangrijke mate af-hankelijk is van de verdeling en de onderlinge afstand van deluchtpori?n.De toepassing van dergelijke hulpstoffen levert ook een vergroteweerstand tegen de inwerking van zout (voor gladheidsbestrijdinggebruikt) en tegen de aantasting door agressief water.128 Cement 9 (1957) Nr. 3-42. hulpstoffen, die de dichtheid vergrotenDergelijke stoffen verminderen de zuighoogte in de kapillairen.Zij kunnen niet worden gebruikt om beton met een slechtekorrelopbouw in beton van goede kwaliteit om te zetten. De toe-passing is beperkt tot het geven van 'the finishing touch' aanbeton, dat in principe goed is samengesteld. De aktieve bestand-delen worden meestal gevormd door een of andere zeep, bijv.aluminiumstearaat. Bovendien zijn nog vulstoffen aanwezig, diede pori?n moeten verstoppen. Er zijn ook hulpstoffen, diekollo?daal kiezelzuur bevatten.De dosering van de vloeibare en pastavormige stoffen geschiedtmeestal per hoeveelheid aanmaakwater, de poedervormige ge-woonlijk per hoeveelheid cement. Overdosering leidt in velegevallen tot sterktevermindering, omdat de verzeepte stoffentot luchtvorming overgaan en een overmaat aan stearaat een tegrote hoeveelheid 'vettig materiaal' oplevert. De stoffen metkollo?daal kiezelzuur veroorzaken praktisch geen sterktevermin-dering, meestal echter wel een vergrote krimp.Volgens de duitse 'Richtlinien zur Pr?fung von Betonzusatz-mitteln' (1954) wordt vereist: druksterktevermindering max.20%, vermindering in wateropneming min. 20%.Hulpstoffen, die de slijt- enbuigtreksterkte vergroten1)Dergelijke hulpstoffen bevatten als essentieel bestanddeel eenkunststof, meestal polyvinylacetaat; zij worden als emulsie aan despecie toegevoegd. Volgens Amerikaanse onderzoekingen gevenionenvrije emulsies, met deeltjes van 0,001--0,005 mm, de besteresultaten. Evenals de hoeveelheid water is ook de hoeveelheidpolyvinylacetaat van invloed op de betoneigenschappen. Daaromverdient het aanbeveling ook de zgn. PVA-cementfaktor te gaangebruiken. Bij een waarde van 0,2 blijken de beste resultaten te1) zie ook ing. G. J. Hamer, 'Met kunststof gelegeerd beton', Cement 8(1956) Nr. I3-I4, blz. 327/330worden bereikt, in het bizonder voor wat betreft de buigtrek- entreksterkte, de slijtweerstand en de druksterkte. De krimpneemt echter opvallend toe. Vooral voor reparaties aan beton-oppervlakken is het van belang, dat bij toenemend PVA-gehaltede aanhechting aan oud beton in belangrijke mate beter wordt,evenals trouwens de elasticiteit. Bij een PVA-cementfaktor = 0,2kan men de treksterkte tot het 10-voudige vergroten, de aan-hechting aan de wapening tot het 2-voudige, de slijtweerstandtot het 9-voudige en de hechting aan oud beton tot het 10-voudige.Door de toevoeging van PVA wordt de verwerkbaarheid eerderbeter dan slechter; onder bepaalde omstandigheden hebben dezehulpstoffen zelfs enige plastificerende eigenschappen.Bij de verwerking moet men er op letten, dat de toevoeging vaneen grotere hoeveelheid de binding vertraagt, omdat PVA op hetverloop van de binding en in het bizonder op de gelvorming in-werkt.De nabehandeling van beton, waarin PVA is verwerkt, dient ge-heel anders te geschieden dan bij normaal beton. Men behoeft hetbetonoppervlak niet gedurende enige tijd vochtig te houden,omdat de gunstige werking van PVA van een betrekkelijke snelleuitdroging afhankelijk is.Door de betrekkelijke hoge prijs blijft de toepassing beperkt totbepaalde werkzaamheden, zoals het repareren van betonopper-vlakken en het aanbrengen van dunne slijtlagen. Beton, waarinPVA is verwerkt, moet niet al te lange tijd aan temperaturenboven 100 ?C worden blootgesteld, omdat anders door het week-worden van het thermoplastische kunsthars een schadelijkewerking kan worden uitgeoefend.Volgens recente onderzoekingen wil men ook andere kunst-stoffen, zoals polyethyleen, toepassen. Na de verwerking moethet beton dan echter worden verwarmd, omdat dan pas een ver-smelting van de kunststof mogelijk is, die grotere dichtheid enbestendigheid veroorzaakt. De ontwikkeling en de toepassingvan dergelijke hulpstoffen staat echter nog in de kinderschoenen.v.d.V.(vervolg van blz. 118)9. vereiste betonspecietemperaturen bij de molen en op hetstort; hoe deze te verwezenlijken;10. omschrijving wanneer en hoe het verse beton af te dekken,eventueel kunstmatig te verwarmen, nazorg aan vers gestortbeton, enz.B. Sociale maatregelen:1. schaftlokalen, timmerloodsen, buigloodsen, enz., toiletten,wasgelegenheid, droogruimte voor kleren, verwarming enventilatie van een en ander;2. kledingverstrekking, en de mate waarin;3. bescherming van de arbeider tegen felle koude en wind;4. goede verlichting van het werk en de toevoerwegen;5. veiligheid op het werk;6. extra transportkosten (bijv. tramkaarten, busvervoer), enz.C. Technische maatregelen van blijvende aard:vorstvrije opslagplaatsen voor vorstgevoelige materialen,enz. (o.a. cement), dekzeilen, rietmatten, stoomvoorzie-ningen, slangen, transportmiddelen, enz.D. Technische maatregelen van tijdelijke aard:I. duur van de aanwezigheid van een verwarmingsinstallatievoor ontdooien van zand, grind, enz.; bepalingen omtrentgebruik;2. aanwezigheid van materialen en grondstoffen om onafhanke-lijk van transportmoeilijkheden door te kunnen werken;hoeveelheden eventueel op te geven door de directie;tijdige aanwijzing en beschikbaarstelling van voldoende op-slagterrein;3. wijze van opslag;4. maken van extra bekistingen, enz.;5. verhoogd verbruik van hulpmaterialen, enz.;6. tijdelijke afdichtingen van openingen, tijdelijke voorzieningenen/of wijzigingen aan definitieve installaties, een en ander omdeze vervroegd dienbaar te maken tijdens de bouwwerken,enz.E. Maatregelen op financi?el en administratief gebied:1. duidelijke omschrijving welke maatregelen met en welkezonder verrekening zijn ;2. vastlegging van de gegevens, die bij de verrekening moetenworden overgelegd of tussentijds gezamenlijk moetenworden opgemaakt;3. eventuele vergoedingen voor prestatieverliezen ;4. verhoging van de eenheidsprijzen van te verrichten dienstenen/of te vervaardigen constructiedelen, eventueel afhankelijkvan de temperatuurtrappen als onder A. 2 bedoeld; enz.Hannover Messe 1957De Hannover Messe zal dit jaar worden gehouden van 28 april tot7 mei. In totaal zal 240 000 m2overdekte expositieruimte en140 000 m2buitenterrein ('Freigel?nde') beschikbaar zijn, waarruim 4 000 deelnemers hun fabrikaten en Produkten zullen expo-seren. Voor de beton- en bouwwereld en voor de betonwaren-industrie vormen ongetwijfeld de op het buitenterrein gedemon-streerde machines en werktuigen voor grondverzet, materiaal-transport en -verwerking en voor komplete fabrieksinrichtingene.d. het belangrijkste gedeelte van deze jaarbeurs.Nadere inlichtingen worden verstrekt door de Nederlands-DuitseKamer van Koophandel, Jan van Nassaustraat 3, 's-Gravenhage.In een volgende aflevering van Cement zal een beschrijving wordengegeven van de op deze Messe aanwezige machines, hulpmiddelenen werkmethoden, die voor de betonbouw en de betonwaren-Cement 9 (1957) Nr. 3-4industrie in ons land geheel nieuw zijn of hier in een oudereuitvoering worden toegepast.Internationale expositie van machines en werktuigen voorde betonwarenindustrieTer gelegenheid van het Tweede Internationale Congres betref-fende Betonwaren te Wiesbaden van 23 t/m 28 juni I957 (zie voor-lopige aankondiging in Cement 8 (1956) Nr. 23-24, blz. 594) wordtin dezelfde periode in Wiesbaden een internationale expositie vanmachines en werktuigen voor de betonwarenindustrie gehouden.Daarbij zal ook ruimte zijn gereserveerd voor een afdeling toeslag-materialen en hulpstoffen, die gebruikt worden voor de vervaar-diging van betonwaren en sierbeton.Nadere inlichtingen worden verstrekt door het 'Bundesverbandder Betonsteinindustrie e.V.', Schumannstrasse 4-6, Bonn en doorBauverlag, Kleine Wilhelmstrasse 7, Wiesbaden (16).131