O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eB eto nte ch n o l o g i ecement 2002 382Het onderzoek maakt deel uit vanhetwerkvanCUR-commissieB79`Zelfverdichtend beton'. Dezecommissie moet een Aanbevelingopstellen voor het construerenmet zelfverdichtende betonspe-cie. Laboratoriumexperimentenmoesten informatie bieden voorhet opstellen van rekenregels.Experimenteel is de druk onder-zocht die door zelfverdichtendebetonspecie en een referentiebe-tonspecie B 35 worden uitgeoe-fend op diverse hoogteniveausvan een ronde stalen kolombekis-ting.Ookisdeinvloedvandestijg-snelheidonderzocht.Doelvanhetonderzoek was het vergelijkenvan een zelfverdichtende met een`gebruikelijke' betonspecie.O p z e t o n d e r z o e kHet laboratoriumonderzoek om-vatte twee proefseries: ??n methet referentiemengsel B 35 (con-sistentiegebied 3, milieuklasse 2),en ??n met een zelfverdichtendmengsel B 35 (consistentiegebied4, milieuklasse 2). De mengsels,waarinhoogovencementCEMIII/B42,5Nwastoegepast,werdenge-leverd op sterkte, consistentiege-bied en milieuklasse. Het zelfver-dichtend mengsel bevatte 300 kgcement/m3, betonzand 0-4 mm,ongebroken grind 4-16 mm, su-perplastificeerder en poederkool-vliegas; water-bindmiddelfactor0,54; hoeveelheid materiaal < 250mm: 200 l/m3.De series omvatten in totaal zesronde ongewapende kolommendie in vier sessies werden gestort.De proefstukken hadden eengelijke diameter en een streef-hoogte van 3 m (fig. 1). Bij het re-ferentiemengsel was sprake vantwee identieke kolommen (streef-waarde stijgsnelheid 2 m/h, tril-len met trilnaald). De serie methet zelfverdichtend mengsel om-vatte vier kolommen: twee iden-tieke exemplaren voor zowel eenstreefwaarde van de stijgsnelheidvan 2 m/h als van 10 m/h. Tijdenshet storten werden de species indeze kolommen niet mechanischverdicht. De stijgsnelheden wa-ren met opzet ver uiteenliggendgekozen.De twee gebruikte kolombekis-tingen hadden een diameter van650 mm en een hoogte van ruim3,0 m. In de wanden waren op vijfniveaus openingen aangebrachtwaarin druksensoren werden ge-plaatst: 0,1 m, 0,35 m, 0,6 m, 1,0m en 1,5 m vanaf de onderkantvan de bekisting (fig. 1). Perniveau waren twee openingen be-schikbaar, hart-op-hart 0,1 m,zodat de door de specie uitgeoe-fende druk per niveau door tweesensoren kon worden geregis-treerd. Als de resultaten van tweeop hetzelfde niveau gelegen sen-soren voldoende dicht bij elkaarlagen, zou worden besloten bij devolgende storts ??n sensor perniveau te plaatsen en twee ko-lommen tegelijk te storten. Om-dat een even aantal kolommenmoest worden gestort, zou bij delaatste stort ??n kolom wordengestort. Daardoor was het moge-lijk daar weer twee sensoren perniveau te plaatsen. De vier stortszouden dan omvatten:? stort 1 - ??n kolom zelfver-dichtende betonspecie B 35;10 m/h; twee sensoren perniveau;? stort 2 - twee kolommen refe-rentiemengsel B 35; 2 m/h;??n sensor per niveau;? stort 3 - twee kolommen zelf-verdichtende betonspecieB 35; 2 m/h; ??n sensor perniveau;? stort 4 - ??n kolom zelfver-dichtende betonspecie B 35;10 m/h; twee sensoren perniveau.P r o e f s t u k k e n ,c o n d i t i o n e r i n g e nb e p r o e v i n gDe in totaal zes kolommen wer-den in de beproevingshal van hetStevinlaboratorium gestort (om-gevingstemperatuur20?C).Debe-tonspecie werd per truckmixer inde hal aangevoerd en via de stort-goot in de bekisting gestort. Devalhoogte ten opzichte van de on-derzijde van de bekisting wascirca 4 m. Elke kolom had eenvolume van circa 1 m3. Het refe-rentiemengsel werd in een hoe-veelheidvan2,25m3geleverd,vol-doende voor het storten van detwee kolommen. Van de zelfver-dichtende betonspecie werd perkeer 3 m3geleverd, de minimum-hoeveelheid die de betoncentralevan dit mengsel produceerde.De sensoren (STS type ATM/F25met voorliggend membraan) wa-ren zodanig in houders aange-Horizontale belasting doorzelfverdichtende betonspeciedr.ir.drs. C.R. Braam, TU Delft, faculteit CiTG, StevinlaboratoriumHet ontwerp van een bekisting is mede gebaseerd op de krachten die tijdenshet storten en verdichten van de betonspecie erop worden uitgeoefend. Diekrachten zijn afhankelijk van veel factoren zoals mengseleigenschappen en?kenmerken, omgevingscondities, bekistingsgeometrie en -afmetingen enverwerkingswijze [1]. Bij zelfverdichtende mengsels wordt, zoals inmiddelsbekend, geen verdichtingsenergie verbruikt. Dat kan aanleiding geven totandere horizontale krachten op de bekisting dan bij de tot dusver `gebruikelij-ke' mengsels. Aan de TU Delft werd onderzoek gedaan naar de horizontalebelasting op een kolombekisting.1 | Afmetingen van dekolommen en positie vande druksensoren(maten in m)3,00,60,50,40,20,20,1O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eB eto nte ch n o l o g i ecement 2002 3 83bracht, dat het membraan, dat incontact kwam met het mengsel,zichbevondterplaatsevandebin-nenzijde van de bekistingswand.Hiertoe waren gaten in de bekis-ting geboord waarin een houderwas gelast. In de houder werd eensensor geschroefd of deze werdafgesloten.Tegelijkmethetstortenvandeko-lommen werden kubussen (150mm) gestort voor druk- en splijt-proeven. Na het ontkisten werdende kubussen opgeslagen in eenklimaatkamer (20 ?C en 99% RV).Beproeving had plaats op 28 da-gen ouderdom. Van de zelfver-dichtende betonspecie werd hetvloeigedrag onderzocht door uit-vloeimaat en trechtertijden tebepalen.R e s u l t a t e nZelfverdichtende betonspecieIn figuur 2 is de gemiddelde opeen bepaald niveau geregistreerdespeciedruk weergegeven voor dekolom die met een streefwaardevan de stijgsnelheid van 10 m/hwerd gestort (stort 1). De kolom-hoogte van 3,0 m werd bereikt naongeveer 0,26 uur; de gemiddeldestijgsnelheid was dus 11,5 m/h.Het verschil tussen de resultatenvan twee op hetzelfde niveau ge-plaatste sensoren was gemiddeld3 ? 4%. Dit verschil werd vol-doende gering bevonden om bijstorts 2en3??n sensor per niveaute plaatsen.De resultaten van de later gestorteidentiekekolom(stort4)zijnweer-gegeveninfiguur3.Ookhierishetgemiddelde resultaat getoond.Deze kolom was 3,05 m hoog. Inbeide storts werd na circa 0,1 uureenkortepauzeingelastomdathetstortproces iets sneller verliep dangewenst; het direct uit de truck-mixer storten was niet `tot op decentimeter' te beheersen. Hetstorten nam ongeveer 0,31 uur inbeslag, derhalve een gemiddeldestijgsnelheid van 9,8 m/h.speciedruk[kN/m2]tijd [uur]zelfverdichtend mengsel - stort 1speciedruk[kN/m2]tijd [uur]zelfverdichtend mengsel - stort 4tijd [uur]zelfverdichtend mengsel - stort 3aspeciedruk[kN/m2]tijd [uur]zelfverdichtend mengsel - stort 3bspeciedruk[kN/m2]2 | Speciedruk als functievan de tijd na beginstorten; stort 1: zelfver-dichtend mengsel B 35,streefwaarde stijgsnel-heid 10 m/h, vulhoogte3 m3 | Speciedruk als functievan de tijd na beginstorten; stort 4: zelfver-dichtend mengsel B 35,streefwaarde stijgsnel-heid 10 m/h, vulhoogte3,05 m4 | Speciedruk als functievan de tijd na beginstorten; storts 3a en 3b:zelfverdichtend mengselB 35, streefwaarde stijg-snelheid 2 m/h, vulhoog-te 3,08 m (a) en 3,0 m (b)O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eB eto nte ch n o l o g i ecement 2002 384Figuren 4a en 4b tonen de resul-taten van het storten met eenstreefwaarde van de stijgsnelheidvan 2 m/h (stort 3). De resultatenvan beide kolommen zijn weer-gegeven. E?n kolom was na 1,58uur gevuld tot een niveau van 3,08m (gemiddelde stijgsnelheid 1,9m/h); de andere was na 1,54 uurgevuld tot 3,00 m (gemiddeldestijgsnelheid 1,9 m/h).De grootste geregistreerde specie-drukken zijn vermeld in tabel 1.Tabel 2 bevat de resultaten van demetingen die aan de mengselsvan de drie storts zijn verricht. Devolumieke massa was gemiddeld2297 kg/m3(reeks: 2292-2300kg/m3).ReferentiemengselDe beide kolommen van het refe-rentiemengsel zijn in ??n keergestort (stort 2, kolomhoogten 3,0m). In de figuren 5a en 5b zijn degemeten speciedrukken weerge-geven. Na circa 0,4 uur is voor heteerst kort getrild, circa 10 secon-denperkolom.Omdatnacirca0,6uur was geconstateerd dat hetstorten iets voorliep op schema,werd circa 10 minuten gepau-zeerd. Daarna werden de kolom-men in `porties' van circa 0,1 mverder gevuld. Bij beide kolom-men werd het niveau 3,00 m nacirca 1,5 uur bereikt; de gemid-delde stijgsnelheid was dus 2,0m/h.Omdat vooral tijdens het laatsteuur van het storten het juist ge-storte mengsel als een `kegel' ophet oppervlak bleef staan, moestvoor elke niveaumeting wordengetrild. De toename van de spe-ciedruk komt dus voor rekeningvan zowel het storten als van hettrillen; de invloed van het trillenverdwijnt al snel als met trillenwordt gestopt. Dit is vooral goedte zien in het laatste half uur vanhet storten in de curve voor hetniveau`0,1m'.Methetverstrijkenvan de tijd nam de benodigde tril-tijd toe (afname van de valenergieen opstijven van het mengsel). Detoename van de speciedruk doorhetverdichtenliepoptot4kN/m2.De grootste geregistreerde specie-drukken zijn vermeld in tabel 1.De zetmaat van het mengsel was120 mm, de schudmaat 400 mm,de volumieke massa 2360 kg/m3.De druk- en splijttreksterkten vande kubussen, meegestort tijdensstorts 2, 3 en 4 zijn vermeld intabel 3.B e s p r e k i n g r e s u l t a t e nReferentiemengselDe maximale horizontale drukuitgeoefend door betonspecie opkolombekistingen kan wordenberekend met de formule van Er-tingshausen [2]. Bij consistentie-gebied 3 geldt voor een volumie-ke massa van 2400 kg/m3:pmax= 36 v1/4(1)Tabel 1 | Maximale speciedruk op vijf niveaus; storts 1 en 4: ??n kolom, twee metingen per niveau; storts 2 en 3: twee kolommen,??n meting per niveaustortnr. mengsel stijg- max. speciedruk kolom-snelheid (kN/m2) hoogte(m/h) (m)0,10 m 0,35 m 0,60 m 1,00 m 1,50 m1 zelfver- 11,5 65,1 60,5 56,8 45,7 37,5 3,00dichtend 66,0 59,4 56,2 45,3 34,64 zelfver- 9,8 62,5 57,5 53,9 44,2 35,2 3,05dichtend 59,1 56,3 52,9 44,3 32,03 zelfver- 1,9 52,8 50,0 50,4 43,3 35,2 3,08dichtend 1,9 46,5*) 49,6*) 44,3 39,1 32,0 3,002 referentie 2,0 61,4 60,3 55,4 45,3 35,4 3,002,0 62,4 61,6 54,3 46,3 34,5 3,00*) Dit is waargenomen bij het storten, dus geen zetfout.Tabel 2 | Eigenschappen vloeibetonspecie; resultaten bij aanvang storten, behalve (.) wat duidt op een aanvullende waarneming 30 min. naaanvang storten; uitvloeimaat afgerond op 5 mm; - = niet gemeten)stortnr. stijgsnelheid specietemp. luchtgehalte uitvloeimaat trechtertijd`kleine' trechter `grote' trechter(m/h) (?C) (%) (mm) (s) (s)1 11,5 15,8 3,0 635-610 5,6 1,74 9,8 - - 535-540 9,3 2,63 1,9 21,8 4,9 810-755 13,3 4,1(21,1) (680-690) (16,9) (4,3)Tabel 3 | Sterkten van de kubussen (150 mm). Alle waarden zijn het gemiddelde van drieresultatenstortnr. mengsel druksterkte splijttreksterkte(N/mm2) (N/mm2)2 referentie 41,0 3,563 zelfverdichtend 50,8 5,334 zelfverdichtend 46,6 4,53O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eB eto nte ch n o l o g i ecement 2002 3 85waarin:pmaxis de maximale druk uitge-oefend door de betonspecie(kN/m2);v is de stijgsnelheid (m/h).Omdat de kolomafmeting nietkleiner is dan 450 x 450 mm2,behoeft geen reductie in rekeningte worden gebracht. Bij een stijg-snelheid van 2,0 m/h is de basis-waarde dan pmax= 42,8 kN/m2. Devolumieke massa was 2360kg/m3. De maximale druk is rechtevenredig met de volumiekemassa, dus moet worden gere-kend op pmax= 42,1 kN/m2.In het onderzoek werden maxi-mumwaarden gevonden van 61,4en 62,4 kN/m2(tabel 1).Bij een hydrostatische drukverde-ling is ter hoogte van de onderstesensor (0,1 m uit de onderzijdevan de kolom), bij een zwaarte-krachtsversnelling van 9,8 m/s2,de horizontale druk 67,1 kN/m2(stijghoogte 3,0 m).Zelfverdichtende betonspecieBij zelfverdichtende betonspecieis het niet toegestaan NEN 6722zonder meer te gebruiken. Hetvoorschrift geeft aan dat het bijtoepassing van een verdichtings-vrije betonspecie mogelijk is datde uitgangspunten voor de bere-kening van de horizontale belas-ting moeten worden aangepast.Wordt daarentegen toch uitge-gaan van NEN 6722, dan volgt bijhettoepassenvanformule(1)voorstort 1 (stijgsnelheid 11,5 m/h)eenbasiswaardepmax=66,3kN/m2.De volumieke massa van de zelf-verdichtende betonspecie was2300 kg/m3, hetgeen resulteert inpmax= 63,5 kN/m3.Uit het experiment volgdepmax= 66,0 kN/m2(tabel 1).Op basis van een hydrostatischedrukverdeling wordt op hetniveauvandeonderstesensoreendruk van 65,4 kN/m2berekend(stijghoogte 3,0 m).Bij de stort met zelfverdichtendebetonspecie en een stijgsnelheidvan 9,8 m/h (stort 4) werd een ietslageremaximalehorizontaledrukgeregistreerd dan bij stort 1, na-melijk 62,5 en 59,1 kN/m2. De be-rekening volgens Ertingshausengeeft voor v = 9,8 m/h een drukvan 61,0 kN/m2.Eenhydrostatischedrukverdelingresulteert in een druk van 66,5kN/m2(stijghoogte 3,05 m).De stort met een stijgsnelheid van1,9 m/h (stort 3) leidt met deformulevanErtingshausentoteenbasiswaarde pmax= 42,3 kN/m2.Rekeninghoudendmetdeinvloedvan de volumieke massa is danpmax= 40,5 kN/m2.Experimenteel werd pmax= 52,8 en46,5 kN/m2geregistreerd; hydro-statisch:67,2en65,4kN/m2(stijg-hoogte resp. 3,08 en 3,0 m).C o n c l u s i e sBij zelfverdichtende betonspecieblijkt dat, zowel bij een stijgsnel-heid van circa 2 m/h als 10 m/h,de maximale horizontale belas-ting op ronde kolombekistingenmet een diameter van 650 mmkan worden berekend door uit tegaanvaneenhydrostatischedruk-verdeling.De drukken uitgeoefend door be-tonspecie zijn al jaren onderwerpvan onderzoek. Het hier beschre-ven onderzoek dat relatief geringvan omvang was, kan uiteraardniet de informatie bieden waar-mee alle vragen betreffende druk-ken door zelfverdichtende beton-specie kunnen worden beant-woord. Wel geven de onderzoeks-resultaten aan in welke richtingde antwoorden moeten wordengezocht. L i t e r a t u u r1.Handboek bekistingen,Stubeco, 1991.2.NEN 6722: VoorschriftenBeton Uitvoering (VBU).NEN, Delft, uitgave in de loopvan 2002.speciedruk[kN/m2]tijd [uur]referentiemengsel - stort 2aspeciedruk[kN/m2]referentiemengsel - stort 2btijd [uur]5 | Speciedruk als functievan de tijd na beginstorten; storts 2a en 2b:referentiemengsel B 35,streefwaarde stijgsnel-heid 2 m/h, vulhoogte3,0 m.