Het volumegewicht van zand en grinddoor U.D.C. 666.972.123.2.531.755zand en, grind: volumegewichtir. K r e ij g e r (Instituut T.N.O. voor Bouwmaterialen en Bouwconstructies)InleidingUit daarover gestelde vragen blijkt het, vooral voor betonmor-telbedrijven, van belang te zijn om te weten wat het volumege-wicht is van zand en grind, los gestort in de vrije ruimte.Hoewel de G.B.V. 1962 in artikel 13 aanwijzingen verstrekt overvolumegewichten van zand en grind, namelijk:voor zand met vochtgehalte < 3% 1450 kg/m3voor zand met vochtgehalte 3-7% 1350 kg/m3voor zand met vochtgehalte > 7% 1400 kg/m3voor grind onafhankelijk van het vochtgehalte 1600 kg/m3,vraagt men zich toch af, welke volumegewichten hiermee pre-cies bedoeld zijn. Gezien het feit dat de vermelde waarden inde plaats komen van experimenteel te bepalen volumegewich-ten (hoe?), kan de geldigheid ervan worden betwijfeld ten aan-zien van de waarden zoals die 'in de hoop' aanwezig zijn.Reeds in 1953 werd door de schrijver van dit artikel het begrip'vo/umegew/cht' nader onderzocht en, gezien bovengenoemdebelangstelling van de betonmortelbedrijven, schijnt het thanswenselijk te zijn om in grotere kring bekendheid te geven aande resultaten van dat onderzoek.Achtereenvolgens zal nader worden ingegaan op: 7. de bepa-ling van het volumegewicht (wijze van vullen, wijze van afstrij-ken en de grootte van het meetvat), 2. het empirisch verbandtussen korrelverdeling en volumegewicht en de invloed van hetvochtgehalte van het toeslagmateriaal op het volumegewichthiervan.Bepaling van het volumegewichtHet is duidelijk dat de factoren die bij de bepaling van hetvolumegewicht een rol spelen, zijn:a. de wijze van vullen van het meetvat,b. de wijze van afstrijken van het meetvat,c. de grootte van het meetvat.De handelingen genoemd onder a. en b. dienen zodanig teworden uitgevoerd dat de invloed van de persoon, die hetvolumegewicht bepaalt, zo gering mogelijk is. Zonder op deweinig interessante onderzoekdetails nader in te gaan, kan deconclusie ervan worden vermeld. De voor de praktijk meestgeschikte methode is:Het meetvat dient te worden gevuld met behulp van een krui-deniers- of suikerschep en wel zodanig, dat steeds een nage-noeg horizontaal oppervlak van het toeslagmateriaal in hetmeetvat aanwezig is. Men houdt de schep dus direct bovenhet meetvat en Iaat de korrels hiervan afglijden, terwijl men deschep zodanig boven het meetvat beweegt, dat na elke schepeen zo goed mogelijk horizontaal oppervlak wordt verkregen.Op deze wijze gaat men door tot het oppervlak van de korrelsboven de wand van het meetvat uitkomt.Het afstrijken van het meetvat vindt vervolgens plaats met eenhouten afstrijkplaat (dikte 18 mm), die onder een hoek van 45?aan ??n zijde is afgeschuind (fig. 1).fig. 7. afstrijkplaatNatuurlijk dient de afstrijkplaat eengrotere lengte te hebbendan de diameter van het te gebruiken meetvat. Men beweegtdan de plaat, met de scherpe kant naar voren, ??nmaal overde wand van het meetvat heen waardoor het overtollige mate-riaal wordt afgeschoven.Ten slotte wordt het meetvat gewogen en wordt het gewichtvan de inhoud vastgesteld door het gewicht van het lege meet-vat van het eerder gevonden gewicht af te trekken. Het volume-gewicht volgt uit het aldus berekende gewicht door dit te delendoor de inhoud van het gebruikte meetvat. Na het schoonmakenvan het meetvat, is dit weer gereed voor een volgende proef.Deze wijze van handelen geldt voor zowel vochtig als droogmateriaal. Is men uitgegaan van vochtig materiaal dan dienthiervan het vochtgehalte te worden bepaald en moet vervolgensvan het gedroogde materiaal, nadat dit tot kamertemperatuurafgekoeld is, nogmaals het volumegewicht worden gemetenop de in het voorgaande beschreven wijze.Thans de grootte van het meetvat. Het is duidelijk dat bij hetgebruik van meetvaten van verschillende grootte, als gevolgvan het zgn. wandeffect, ook verschillende resultaten wordengevonden, die echter een wetmatig verband met elkaar hebben.Door gebruik te maken van deze wetmatigheid kunnen volume-gewichtbepalingen in meetvaten van verschillende groottetoch onderling worden vergeleken, terwijl ook het volumege-wicht in de vrije ruimte hieruit kan worden afgeleid.Theoretisch blijkt de invloed van het wandeffect als volgt tezijn:fig. 2. invloed van hetwandeffectStel dat een zekerehoeveelheid korrels tegen dewand rust endenk een vlak a--a' evenwijdig aan de wand (fig. 2). In dit vlakwordt een oppervlakte S genomen, terwijl Sk de oppervlakte vande door S doorgesneden korrels voorstelt. De verhoudingis dan gelijk aan het volumegewicht, als het soortelijk gewichtvan de korrels voorstelt.Uit de formule blijkt dat ter plaatse van de wand het volume-gewicht nul is.Wordt het vlak a-a' van de wand verwijderd dan zal S|< toe-nemen tot een constante waarde, wat dus ook voor het volume-gewicht geldt, zodat na een bepaalde afstand het wandeffectverdwenen is.Het lijkt redelijk om dit wandeffect afhankelijk te stellen vande oppervlakte van het meetvat en van de grootste korrelaf-meting D van het onderzochte materiaal. De evenredigheids-factor wordt gesteld.Voor een cilindrisch meetvat met diameter d en hoogte h zalde volumereductie als gevolg van wandeffect dus bedragen:282 Cement XV (1963) Nr. 5fig. 3. verband tussen de volumegewichten van grind,bepaald in meetvaten van verschillende grootte(in deze figuur staat 'maaszeef' in plaats van 'draadzeef')Voor D wordt per definitie genomen de korrelafmeting dieovereenkomt met de opening van de denkbeeldige d r a a d zeefwaarop 15% van de korrels blijft liggen. Zoals bekend, is deverhouding plaatzeefopening/draadzeefopening = 1,2. Zou dusde denkbeeldige zeef waarop 15% blijft liggen een pi a a tzeefzijn, dan dient deze waarde nog door 1,2 gedeeld te worden omD te vinden.kan worden berekend voor de verschil-ft alende genormaliseerde litermaten, waarvoor geldt h = d. Tabel 1geeft de afmetingen en ?-waarden voor de serie meetvaten diein aanmerking komt.meetvat ?l 1l 2l 5l 10l 50lh = d=[cm] 8,6 10,8 13,7 18,5 23,3 40,0 = [cm"'] 0,699 0,555 0,438 0,324 0,258 0,150tabel 7. berekening van het wandeffect voor litermatenDe evenredigheidsfactor K kan dus worden gevonden uit volumegewichten van korrels van eenzelfde groep en hetzelfdesoortelijk gewicht bepaald in meetvaten van verschillendegrootte.fig. 4. korrelverdelingen van zand en grindfig. 5a. volumegewicht in de vrije ruimte als functie vanfijnheidsmodulus en vochtgehaltefig. 5b. vo/umegew/chf als functie van de fijnheids-modulusUit het verrichte onderzoek bleek dat de theoretisch berekendeinvloed van het wandeffect uitstekend overeenkomt met dewerkelijk gevonden waarden. De factor blijkt voor de ver-schillende korrelfracties als volgt te vari?ren:korrelgroep 23 --46 mm K = 0,10511,2 -- 23 mm K = 0,1085,6 --11,2 mm K = 0,1242,8-- 5,6 mm K = 0,145Voor korrels < 2,8 mm blijkt het wandeffect te kunnen wor-den verwaarloosd, en heeft de grootte van het meetvat dusgeen invloed meer op de waarde van het volumegewicht.In de praktijk gaat het echter niet om deze beperkte korrel-groepen doch om zand en grind. Voor zand blijkt dan datcorrectie als gevolg van wandeffect niet nodig is indien gebruikwordt gemaakt van de 10-litermaat.Ook blijkt dat het verschil van v10 ten opzichte van Vo (resp.volumegewicht gemeten met 10-litermaat en gemeten in oneindiggroot meetvat) nog slechts 0,6% bedraagt en van dezelfde ordevan grootte is als de fout in het bepalen van V10 zelf.Voor grind is wel correctie ten aanzien van het wandeffectno Jig. Uit de verrichte proeven blijkt voor de waarde 0,150Cement XV (1963) Nr. 5 283te kunnen worden aangehouden zodat geldt voor de genor-maliseerde litermaten:welk verband grafisch in fig. 3 (blz. 283) is weergegeven.Voor een gegeven waarde van D (zie de definitie op blz. 283)en een gegeven volumegewicht bepaald in ??n van de genor-maliseerde litermaten is dan dus af te leiden het volumegewichtin een willekeurig andere litermaat evenals het volumegewichtin de vrije ruimte.Empirisch verband tussen korrelverdeling en volumege-wicht voor droog en vochtig materiaalWorden de korrelverdelingen van de Nederlandse toeslag-materialen bezien, zoals de handel deze levert (dus bijv. duin-zand, metselzand, betonzand, grindzand, spramex en grind),dan blijken deze alle een continue korrelverdeling te vertonen.In fig. 4 zijn de 'korrelverdelingsgebieden' weergegeven voorduinzand, maaszand, grindzand en grind, zoals deze werdenontvangen door het I.B.B.C.-T.N.O. en waaruit door het labora-torium de verschillende korrelfracties worden verkregen (doorzeven). Uit de gesplitste gebieden, geldend voor de ?aren 1957t/m 1959 en 1960 t/m 1962, blijkt tevens dat de algemeen ge-hoorde uiting, dat het toeslagmateriaal in de loop der ?arenkleiner is geworden, in dit incidentele geval inderdaad aan-toonbaar is. Tevens blijkt echter het continue karakter van dekorrel verdelingen.Hoe grover het toeslagmateriaal, des te groter de grootstekorrelafmeting en des te groter de fijnheidsmodulus.Gezien dit feit werd nagegaan, in hoeverre het volumegewichtten aanzien van deze continu?teit een min of meer empiriscnverband vertoonde.In fig. 5a is het verband gegeven tussen het volumegewicht ende fijnheidsmodulus van het toeslagmateriaal. Voor het drogemateriaal blijkt duidelijk, dat met toenemende grofheid (Fmvan 1 tot ca. 3) een nagenoeg rechtlijnige toename van het vo-lumegewicht (V10 = bepaald in 10-litermaat) gepaard gaat;een maximaal volumegewicht wordt gevonden voor het grovegrindzand, terwijl de indruk wordt verkregen dat daarna hetvolumegewicht weer daalt. Voor een empirische correlatie isde spreiding , aangegeven voor 0% vocht, niet bijzonder grootte noemen. De uit de gemeten volumegewichten berekendewaarden voor het volumegewicht in de vrije ruimte zijn even-eens in fig. 5a getekend.Duidelijk blijkt dat voor een bepaling van het volumegewichtmet behulp van een 10-litermaat, vanaf een Fm = 3,5 het wand-effect een rol begint te spelen ?n dat met name voor het grindnog een behoorlijke correctie nodig is.Eveneens zijn in fig. 5a getekend de volumegewichten bij ver-schillende vochtgehalten, ??/o, 1%, 2% en 8%, terwijl ten slotteook de lijn voor het minimum volumegewicht ? wordt gegeven.Bij laatstgenoemd gewicht blijkt bijv. voor duinzand een mini-male waarde te worden bereikt voor ca. 5% vocht, bij maas-zand voor ca. 4% vocht, bij betonzand voor ca. 3% vocht, bijgrindzand voor ca. 2,5% vocht en bij grind voor ca. 1,5% vocht.In fig. 5b zijn de volumegewichten geldend in de vrije ruimtegegeven als functie van de fijnheidsmodulus en het vochtge-halte. Indien dus de volumegewichten niet worden bepaald,kunnen met behulp van de figuren 5a en 5b de gewensteori?nterende waarden worden afgelezen.ENCI-Jubileum-PrijsvragenTechnische Hogeschool te DelftP r i j s v r a g e nte beantwoorden v??r 7 maart 1964 door studerenden aan, ofafgestudeerden van een Nederlandse Technische Hogeschool.De Senaat der Technische Hogeschool maakt bekend, dat doorde Commissie voor de ENCI-Jubileumprijsvraag de volgendeprijsvragen worden uitgeschreven, waarvan echter slechts ??n,naar de keuze van de inzender(s) mag worden beantwoord.Prijsvraag XIaGevraagd wordt een studie over de meetmethoden van derheologische eigenschappen van betonspecie.ToelichtingDe studie zal dienen te omvatten:? een omschrijving van de rheologische eigenschappen en vanhet belang hiervan voor de betontechnologie;? de eisen waaraan bedoelde meetmethoden dienen te vol-doen (onder meer reproduceerbaarheid);? een kritische beschouwing van de bekende meetmethodenen hun waarde in de praktijk;? eventuele voorstellen ter verbetering van de bestaande' me-thoden resp. voorstellen voor nieuwe methoden.In de eerste plaats is gedacht aan een literatuurstudie; eigenervaring c.q. proefnemingen worden echter zeer op prijs ge-steld.(Te raadplegen: onder meer N 3051 en N 1009).Prijsvraag XlbGevraagd wordt een studie over kunstmatige toeslagmateria-len van licht gewicht bestemd voor lichtgewicht constructie-beton.ToelichtingGedacht wordt aan een kritische verhandeling waarbij verschil-lende soorten toeslagmaterialen, die in aanmerking komenvoor het vervaardigen van lichtgewicht constructiebeton, wor-den vergeleken (gesteld wordt een volumegewicht van tenhoogste 1800 kg/m3).Hierbij dienen naar voren te komen:? de eisen waaraan de toeslagmaterialen moeten voldoen inverband met de eigenschappen van het beton, waarbij zoweltechnische (zoals sterkte, volumegewicht, vorstbestendigheid)als economische aspecten moeten behandeld worden;? de fabricagemethodieken van deze materialen en de invloedhiervan op het verwerkte produkt in technisch en economischopzicht.Het antwoord op een prijsvraag moet in tweevoud met eenandere hand dan die van de inzender(s) of met een schrijf-machine in de Nederlandse taal zijn geschreven. Het antwoordmoet v??r 1 maart 1964 worden toegezonden aan de ad-ministratie van de afdeling der Weg- en Waterbouwkunde,Oostplantsoen 25, Delft met opgave van een correspondentie-adres van de inzender(s). Het moet getekend zijn met eenspreuk of een ander kenteken en daarbij moet gevoegd wor-den een verzegeld briefje, dat diezelfde spreuk of hetzelfdeteken tot opschrift heeft en de naam, het studievak of de func-tie en het eigen adres van de ?nzender(s) bevat. Het is de be-doeling dat in het algemeen een antwoord wordt ingezondendoor ??n persoon, doch in bijzondere gevallen kan dit ge-schieden door twee of ten hoogste drie personen gezamenlijk.In dat geval dient bij het motto dit aantal te worden vermeld.Omstreeks 16 september 1964 zal het oordeel van de Senaatover de ingekomen antwoorden worden bekend gemaakt. Deprijzen worden in een besloten bijeenkomst uitgereikt.De prijzen zijn groot f 3000,-- en f 1500,--; zij kunnen op ad-vies der Commissie voornoemd echter ook op andere wijzeonder de inzenders worden verdeeld. De Commissie heeft ookhet recht te adviseren een of meer prijzen niet toe te kennen.Na de bekendmaking van de uitslag wordt ??n exemplaar vande bekroonde inzending doorgezonden aan de Directie van deENCI, terwijl het andere exemplaar blijft berusten bij de af-deling der Weg- en Waterbouwkunde.De Directie van de ENCI heeft het recht om bekroonde ant-woorden te publiceren op de wijze welke zij daartoe verkiest.Overigens blijft het auteursrecht op de inzendingen bij deschrijvers berusten.Niet-bekroonde antwoorden worden teruggezonden aan hetopgegeven correspondentie-adres.Namens de Senaat der Technische Hogeschool,H. J. d e W ij s, Rector MagnificusP. M. H e e r t i e s , Conrector-Secretaris284 Cement XV (1963) Nr. 6