? ? uitvoeringstechniek ? betontechnologieir.M.W.A.M. van Ha/deren, HBW, GoudaIn de praktijk blijkt het storten en verdichten van betonspecie nog weleens problemen opte leveren. Onvoldoendeverdichtingkan optreden op plaatsen in de constructie die slechtbereikbaar zijn voor een trilnaald, zoals onderspar~ngen in wanden en bij hogewapenings-dichtheden. Bij constructies die wel goed bereikbaar zijn kan men zich soms afvragen ofer wel voldoende of misschien te lang is getrild.Het ontwerpen van betonmengsels die gestort kunnen worden zonder te verdichten, zouhier een oplossing kunnen bieden.ERVARINGENMETZELF-VERDICHTENDBETONVERSLAG VAN PRAKTIJKPROEVENCEMENT1995j6Enkelejaren geleden is de Group Technologyvan HBG een onderzoek gestart naar beton-mengseis in de sterkteklasse B 25 / B 35,die zonder verdichting gestort zouden kun-nen worden. In Nederland houdt ook deStichting ProduktOntwikkeling Betonmortel(SPOB) zich met deze ontwikkeling bezig.? normale sterkteontwikkeling in verbandmet ontkisten in een etmaalcyclus (na 16uur kubusdruksterkte > 3,5 N/mm2);? samengesteld uit bij Nederlandse beton-centrales gangbare grondstoffen;? concurrerende kostprijs.Het onderzoek naar zeer vloeibare beton- Zelf-verdichtende betonmengsels zijn 'nor-mengsels is een afgeleide toepassing van male' cementgebonden grindbetonmeng-het onderzoek naar hoge sterkte beton. Bij seis. Met behulp van hulpstoffen wordt dehet hoge sterkte beton was het gelukt vloei- vloeibaarheid aanzienlijk verhoogd. Om debare mengsels te ontwerpen met een hoge mengsels stabiel te houden moet een vul-stabiliteit, waardoor problemen tijdens het stof worden toegevoegd.storten werden voorkomen.Globaal komt de mengselreceptuur neer op:De beoogde voordelen van zelf-verdichten- ? cementgehalte overeenkomend met nor-de betonmengsels zijn: maal beton;? gemakkelijk storten van moeilijke con- ? water-cerhentfactor 0,45 - 0,55;structies; ? zand/grindmengsel met een grootste kor-? verbeteren van de kwaliteit van de beton- relafmeting van 16 tot 20 mm;constructie (constante dichtheid); ? hulpstoffen voor de verwerkbaarheid;? hoge oppervlaktekwaliteit, waardoor ach- ? vulstof voor de stabiliteit.teraf geen reparatie nodig is;? verminderen van de fysieke belasting van Met opzet wordt in dit artikel geen kant-de stortploeg; en-klaar recept gegeven voor zelf-verdich-? besparen op arbeid. tend beton. De exacte receptuur is afhanke-lijk van de gebruikte grondstoffen en kan vanMengselonderzoekBij aanvang van het onderzoek zijn de rand-voorwaarden geformuleerd waaraan hetmengsel moest voldoen:? zelf-verdichtend;? sterkteklasse B 25 / B 35;? een uur na aankomst op het werk nog ver-werkbaar;locatie tot locatie verschillen. Uit ervaring isgebleken dat het eenvoudig overnemen vaneen receptuurvan deene naardeandere be-toncentrale aanleiding kan geven tot andermengselgedrag en dientengevolge tot te-leurstellingen. Dit zou de verdere ontwikke-ling van dit produkt niet ten goede komen.~15? ? uitvoeringstechniek ? betontechnologie0) Mal met glasplaat ter beoordeling van stromingsgedrag en vul- @ Storten wanden in woningbouwIingsvermogenHet HBG-onderzoek is gestart in het labora-torium. Aan de hand van kleine mengsel-proefjes is onderzoek uitgevoerd naar hetcementgehalte, hetvulstofgehalte en de op-timale dosering hulpstoffen. Een deel vanhet onderzoek in deze fase is uitgevoerddoor Mebin-ATA.Nadat de receptuur in grote lijnen bekendwas, werden wat grotere hoeveelheden aan-gemaakt. Daarmee werden stortproefjes uit-gevoerd in een kleine houten mal (400 x600x100mm3) meteen glasplaataan devoorzij-de. In de mal werd een wapeningsnetje metafstandhouders geplaatst. Het beton werdmet behulp van een emmer door een stort-Tabel 1pijpje in de mal gestort. Door hetglas kondenhet stromingsgedrag en het vullingsvermo-gen van het mengsel worden beoordeeld(foto 1).Na enige tijd gaven de laboratoriumproevenvoldoende inzicht en vertrouwen om hetmengsel in de praktijk te gaan beproeven.PraktijkonderzoekHistorisch gezien worden hoog vloeibare be-tonmengsels niet vertrouwd. Hoge vloei-baarheid wordt vaak geassocieerd met dehoeveelheid water in het beton, en veel wa-ter geeft een slechte kwaliteit.Met het oog op acceptatie door de praktijkvan zelf-verdichtende betonmengsels en omMet zelf-verdichtend beton gestorte constructies.... constructiE~) , aannemerkennis en ervaring op te doen met het produ-ceren en verwerken, heeft HBG bij enkelegroepsmaatschappijen praktijkonderzoekuitgevoerd. Zo zijn op een aantal projectenconstructies gestort met zelf-verdichtendbeton (tabel 1). Bij de voorbereiding en uit-voering waren de betonmortelleveranciersop de?diverse locaties graag bereid hun ken-nis en ervaring in te brengen.Kernwand schoolgebouwOp het eerste project is een 3 m hoge wandgestort met behulp van een kubel. Tengevol-ge van boven de wand uitstekende wape-ningsstekken bedroeg de valhoogte bij aan-vang 4 m. Hierdoor werd tijdens het stortenbetoncentralekerrwanct,schO?lg~bOuwWanderiw?niogbouw.11129"240HBIVI!lntervam de B20' Delft.,balken onder brugdek"consi:ru~tieve druklMg.op kanaalpiaaWloeren16tntervam:,,/ ','i:'HBW.HBWBefu, ,L1trechtTr~.in$portbetOf\,. Diemen?de/Boo; Delft.CEMENT1995j6extra lucht ingesloten. Het mengsel bleekniet in staat die extra lucht uitte drijven. Ookde sterkteontwikkeling bleek vertraagd tezijn ten opzichte van het normaal op dit pro-ject toegepaste mengsel.Metdeze ervaring is in het laboratorium aan-vullend onderzoek uitgevoerd. Om extraluchtinsluiting door de valhoogte te voorko-men, werd besloten te gaan storten met eenpomp. Dit is in het laboratorium bij het stor-ten van een kolom (0200 mm, h = 1,5 m)gesimuleerd door een 4 m lange pvc-stort-pijp te gebruiken.De ronde kolom had een perfect oppervlak.Om het inwendige van de kolom te controle-ren is deze in stukken gezaagd. Ook in het in-wendige van de kolom kwam geen overmatigingesloten lucht voor. De ingestorte spiraal- ? Veel kleine luchtbellen in wandoppervlaken langswapening bleken geheel omhuld tezijn.Wanden woningbouwMet een verbeterd mengsel en met een be-tonpomp zijn twee wanden gestort op eenwoningbouwproject bij Intervam. Tervoorbe-reiding op het storten werd enkele dagendaarvoor bij de centrale een geschiktheids-onderzoek uitgevoerd. Het mengsel aldaarwas veel minder vloeibaar dan in het labora-torium. Later bleek dat de centrale werktemet zeezand en -grind. Door de meer hoeki-ge korrelvorm werd het mengsel mindervloeibaar. Ook de bij de centrale aanwezigevliegas had andere eigenschappen.Pas na een forse verhoging van de hulpstof-doseringwerd hetgewenste mengselgedragverkregen.Het storten van de wanden verliep snel eneenvoudig. De 8 m lange wanden werdenvanuit het midden volgepompt (foto 2). Hetmengsel stroomde onder een afschot van20 ? 30 mm per m in de kist. De wanden wer-den goed gevuld en er kwamen geen stort-fouten in voor. In het oppervlak kwam echterwel een groot aantal kleine (2-6 mm) lucht-holten voor (foto 3).De stortmethode had goed gewerkt. Weder-om was de sterkteontwikkeling vertraagdten opzichte van het op het project toege-paste conventionele mengsel. De kwaliteitvan het oppervlak voldeed niet aan de ver-wachtingen.CEMENT1995/6@ Storten balken onder tegen brugdekBalken onder brugdekIn juni 1994 moesten op een HBW-projectonder een bestaande brug twee extra opleg-gingen worden gemaakt. De gewapend-be-tonbalken (600 x 800 x 7500 mm3 ) bleveniets vrij van het brugdek. De tussenruimtetussen balken en brugdekliggers werd opge-vuld met rubberoplegblokken in een stellaagvan krimpvrije mortel.De balken konden niet op een conventionelemanier worden gestort. Zelf-verdichtend be-ton bood hier een oplossing.Aanvankelijk zouden de balken vanaf ??nkopzijde worden volgepompt (foto 4). In depraktijk bleek de balk te lang om vanaf ??nzijde te vullen. Het afschot bedroeg 20 ? 30mm perm.Het vullen van de eerste balk ging vrij moei-zaam en duurde ongeveer drie kwartier. Nahet leereffectvan devoorgaande en aanpas-sing van de bekisting, verliep het storten vande tweede balk perfect. Deze balk was in 10minuten gestort.De balken behoefden pas na enkele dagente worden ontkist, zodat de enigszins ver-traagde sterkteontwikkeling geen probleemopleverde. Het uiterlijk van de balken vol-deed aan de verwachtingen. ~17? ? uitvoeringstechniek ? betontechnologie? Afwerken constructieve druklaag op kanaalplaatvloerenConstructieve druklaag op kanaalplaatvloe- verliep niet geheel naar wens. De bij dezeren stort direct betrokkenen moesten nog erva-Eind 1994 moest HBM in de nieuwbouw van ring opdoen. Wederom bleek de gevoelig-een gevangenis 70 mm dikke druklagen aan- heid van hetmengsel voor kleine veranderin-brengen op kanaalplaatvloeren. In de cellen gen in bijvoorbeeld grondstoffen en doserin-was weinig werkruimte om de druklagen op gen. Enige overdoseringvan de hulpstofleid-traditionele manier aan te brengen. Boven- de alsnel tot segregatie. Het gevolg hiervandien werd een grote vlakheid ge?ist. In totaal was dat het mengsel vast kwam te zitten inmoestopvierbouwlagen, ineen krappetijds- de pompleiding. Ook op de vloer was eenplanning, ruim 3000 m2 druklaagworden ge- overmatig geplastificeerd mengsel niet testort. verwerken. Door ontmenging sloeg hetHet mengsel werd met een betonpomp op mengsel vast op de vloer.de vloer gepompt. Met de rubber slang aanhet einde van de leiding werd de betonspe- Om bij de volgende vloeren problemen tecie zo goed mogelijk verdeeld en vervolgens voorkomen, werd besloten voorafgaand aanwerd met behulp van harken en ander hand- elk stort 's ochtends op de centrale eerstgereedschap nog wat beter verdeeld en vlak 2 m3aan te maken en te beoordelen op ver-gestreken. Tot slot werd een drijfrei licht werkbaarheid. Met de opgedane ervaringschuddend over het oppervlak getrokken kon aan de hand van de uitvloeimaat het(foto 5). Hierdoorwerd hetthixotrope gedrag mengsel worden beoordeeld. Pas als hetvan het mengsel geactiveerd en vloeide het mengsel voldoende vloeibaar ?n stabieloppervlak vlak en dicht. was, kon gestart worden met de produktie.van een stort de receptuur te onderzoekenbij de centrale die gaat leveren.Bij voorkeur produceert de centrale eencharge van 2 m3met de aanwezige grond-stoffen. Dit mengsel moet worden beoor-deeld op verwerkbaarheid en stabiliteit. Te-vens biedt dit het personeel van de centralede gelegenheid kennis te maken met hetnieuwe produkt en de specifieke eigen-schappen ervan.De verwerkbaarheid en de stabiliteit van hetmengsel worden be?nvloed door de variatieen verschillen in de diverse grondstoffen.Korrelvorm en gradering van het toeslagma-teriaal, eigenschappen van de vulstof en dewerkingvan de hulpstoffen zijn de belangrijk-ste factoren.De werking en samenstelling van hulpstof-fen is nogondoorzichtig. De werkingsduurenbijwerkingen van hulpstoffen of combinatiesdaarvan, en de interactie met verschillendesoorten cementen vulstoffen is nog nietdui-delijk. Hier zouden hulpstoffenleverancierseen betere ondersteuning moeten bieden.Het moeilijke aan hoog vloeibare mengselsis het behalen van een zo hoog mogelijkevloeibaarheid met behoud van stabiliteit. Dehoeveelheid water in een mengsel speelteen grote rol. Te weinig water geeft onvol-doende verwerkbaarheid en te veel watergeeft verlies aan stabiliteit. De bandbreedtein de waterbehoefte in deze mengsels isminder dan 5 ? 10 liter per m3. Het is daaromnoodzakelijk het vochtgehalte van de toe-slagmaterialen voortdurend goed te ken-nen.Totdat een betoncentrale en de (onder)aan-nemer meer kennis en ervaring met dit typemengsels hebben opgedaan, verdient hetBij aankomst op het werk werd elke mixerge- aanbevelingop hetwerk elke mixerte contro-De verwerkbaarheids-eigenschappen bij hetverwerken in vloeren zijn kritisch. Te weinigfij-ne delen geeftaanleiding tot ontmenging. Teveel fijne delen maakt het mengsel erg cohe-sief, waardoor het bijvoorbeeld aan een drij-frei kleeft. Hierdoor kan nietde gewenste op-pervlaktekwaliteit worden bereikt.Indien de hoge verwerkbaarheid gepaardcontroleerd op verwerkbaarheid. Een mixermocht pas lossen als de uitvloeimaat groterwas dan 600 mm en het mengsel visueelstabiel was (foto 6).Het storten van de laatste twee vloeren ver-liep snel, eenvoudigen meteen goed eindre-sultaat.leren op constantheid van de verwerkbaar-heid. Dit kan heel eenvoudig via het bepalenvan een uitvloeimaat.Hiervoor gebruikt men de kegel van Abramsen een schudtafel. De kegel kan op de ge-bruikelijke manier worden gevuld. Bij het be-palen van de zetmaat blijkt dat het beton ineen grote 'pannekoek' uitvloeit. Voor stortengaat met verlies aan stabiliteit, treedt ont- Ervaringen zonderverdichtingmoetdeuitvloeimaatgro-menging op en zakken de zware delen uit. In deze fase van ontwikkeling is het voor een ter zijn dan 600 mmo De zetmaat geeft bij ditsuccesvolle toepassing van zelf-verdichtend soort hoogvloeibare mengsels geen zinvolleHet storten van de eerste twee bouwlagen beton van groot belang, v??r de uitvoering indicatie meer voor de verwerkbaarheid.18 CEMENT1995/6Om hetinsluiten van extra luchtdooreen val-hoogte te voorkomen, verdient het voorkeurhet zelf-verdichtend beton te verwerken meteen pomp. In de praktijk is het storten meteen pomp steeds snel en probleemloos ver-lopen.Doorde hoge dosering hulpstofis de sterkte-ontwikkeling van deze mengsels enigszinsvertraagd. Met name in koudere periodenkan daardoor de ontkistingssterkte soms na16 uur niet gehaald worden.Dit is te compenseren door een sneller ce-ment te gebruiken, maar een fijner cementheeft echter invloed op de verwerkbaarheid.De verschillende hulpstoffen hebben op hunbeurteen andere uitwerking bij hoogovence-ment dan bij portlandcement.De gemiddelde 28-daagse kubusdruksterk-? Uitvloeimaatte van de in de praktijkproeven toegepaste geven tot onvoldoende verwerkbaarheid of zelf-verdichtend beton in het verschiet.mengsels bedroegmeerdan 50 N/mm2. Het verlies aan stabiliteit.hogere sterkteniveau in vergelijking met de SPOB voert momenteel onderzoek uit naarop de diverse projecten toegepaste conven- Bij toepassing in wanden is het vermogen de genoemde problemen. Het zelf-verdich-tionele mengsels, kan worden verklaard uit van het mengsel om lucht uit te drijven nog tend beton bevindt zich dus nog in een ont-hethogeregehaltef?nedelen (dichtheid kor- onvoldoende gebleken. wikkelingsfase en is daarom nog niet breedrelstructuur) en het toepassen van een puz- Voor behoud van stabiliteit van hetverse be- te introduceren.zolane vulstof. ton is een hooggehalte aan fijne delen nood- Vooralsnog moeten toepassingen dus wor-zakelijk. Het mengsel wordt hierdoor (zeer) den gezien als praktijkproeven, die met veelKosten cohesief. Dit heeft tot gevolg dat ook kleine kennis en ervaring dienen te worden bege-In principe kan zelf-verdichtend beton voor luchtbelletjes die tijdens produktie, trans- leid. Het gaat daarbij dus niet om een meng-alle betonconstructies worden toegepast. port en verwerken in het beton zijn gekomen, seisamenstelling alleen, maar om het gehe-Het beton is echter duurder dan conventio- in de pasta worden vastgehouden. Ie proces.neel beton door de aanpassingen van hetmengsel.Stel dat in 1994voor een B25 -mengsel 150gulden per m3 moest worden betaald. Doortoevoeging van vul- en hulpstoffen zou 1 m3zelf-verdichtend beton circa 20% extra kos-ten.De meerkosten zouden moeten worden ge-compenseerd door een hogere produktkwa-liteit en besparingen op arbeid (sneller stor-ten, kleinere stortploeg). De verwachting isdat, vanwege de hogere kosten, ook in detoekomst niet alle beton zal worden verdron-gen door zelf-verdichtend beton.ConclusiesHet ontwerpen van zeer vloeibare beton-mengseis is een optimalisering van een zohoog mogelijke verwerkbaarheid met be-houd van stabiliteit. Variaties in grondstoffenDe ontluchtingscapaciteit van het mengselmoet nader worden onderzocht.Voor een succesvolle introductie van eennieuw materiaal gelden als voorwaarden:? het nieuwe materiaal lost een probleemop;? en/of het nieuwe materiaal levert een be-sparing op.Uit hetvoorgaande mag duidelijkzijn datzelf-verdichtend beton een aantal malen eenprobleem heeft opgelost. Daar waar traditio-nele stortmethoden tekort schoten, kon zelf-verdichtend beton succesvol worden inge-zet. Dit vergde echter een intensieve bege-leiding.Wanneerwat meerervaring metzelf-verdich-tend beton is opgedaan, kunnen wellicht intoekomstige toepassingen ook besparingenop arbeid worden behaald.Indien de genoemde problemen worden op-of in doseringen kunnen vrij snel aanleiding gelost, ligt een succesvolle toekomst voorCEMENT1995/6?19