I IONDERZOEKKRUIP EN RELAXATIE INVERHARDEND BETONir.R.A.Vonk. TU Eindhoven, faculteit der Bouwkundeir.K. van Breugel. TU Delft, faculteit der Civiele TechniekDe oorzaken van scheurvorming in verhardend beton zijn algemeen bekend. Zo ookde constructieve en betontechnologische maatregelen om de kans op scheurvormingte beperken. Anders is het gesteld met het kwantificeren van de spanningen envervormingen in verhardend beton. Kruip en relaxatie blijken sterk bepalend voorde kans op scheurvorming. Bij de Technische Universiteit Delft is in een studiegetracht de relatie tussen enerzijds kruip en relaxatie en anderzijds hethydratatieproces in een rekenmodel te beschrijven. De studie, bekroond met deStudieprijs 1987, wordt in deze bijdrage samengevat.In jong, verhardend beton treden temperatuur- en vol-umeveranderingen op als gevolg van het exotherme ver-hardingsproces. Wanneer de volumeveranderingen wor-den verhinderd treden er spanningen op, die zo hoog kunnenoplopen dat er een grote kans op scheurvorming ontstaat. Fi-guur 1geeft een klassiekvoorbeeld van een constructie waar-bij scheurvorming als gevolg van hydratiespanningen zeer re-eel is: een trogliggerbrug, waarvan de wanden monoliet opeen reeds verharde bodemplaatworden gestort. De krimp vande wanden wordt belemmerd door de bodemplaaten scheur-vorming moet worden gevreesd.Gebleken is dathetrheologischgedragvan beton (kruip en re-laxatie) sterk bepalend is voor de kans op scheurvorming inverhardend beton. Het kwantitatief voorspellen van dit ge-drag is vooralsnog een moeilijke zaak. Reden om dezeproble-matiek hier nog eens voor het voetlicht te halen.OnderzoekskaderAan deTechnische UniversiteitDelftwordtsinds 1979onder~zoek verricht naar temperatuur- en spanningsontwikkelin-gen inverhardend beton. Dit onderzoek heeft geresulteerd inberekeningsmethoden voor het bepalen van de hydratatie-graad, de bij hydratatie vrijkomende warmte en deontwikke-ling van materiaaleigenschappen als functie van de hydrata-tiegraad [1,3,5]. Hierdoorishet mogelijk geworden omspan-1 Scheurvorming in de wanden vaneen trogligger bij gefaseerd stortenvan bodemplaat en wanden, met eenindicatie van het mogelijketemperatuur- en spanningsverloop inde wandenningsberekeningen uit te voeren voor verhardend beton, dekans op scheurvorming te bepalen, de kans op het stukvriezenvan verhardend beton in te schatten en het ontkistingstijdstipvan een constructie-onderdeel te bepalen [2, 4, 6]. Veel moei-lijker dan het voorspellen van het spanningsverloop is hetvoorspellen van de kruip van verhardend beton. De redenhiervoor kan snelworden ingezienwanneer eenkruipbereke-ning en een relaxatieberekening met elkaar worden vergele-ken. Een grote absolute fout in de berekende kruip van zeerjong beton, de fase waarin de kruip groot is, blijft manifest alseen zeer groot verschil tussen berekende en optredende ver~vorming. Daarentegen zal van een grote absolute fout in deberekende relaxatie van jong beton op den duur nauwelijksiets terug te vinden zijn. Immers de in eerste instantie opge-wekte spanningen zijn dan nog maar klein terwijl de relaxatiegroot is. Zo komthet, datwel eens ten onrechte aan een op heteerste gezicht bevredigende spanningsberekening voor ver-hardend beton de conclusie wordt verbonden dat men hetrheologischgedragvan betonop dejuistewijze heeftbeschre-ven. Om aan deze fout te ontkomen is een studie verricht naarhet rheologisch gedrag van beton met een duidelijk accent ophet veel moeilijker te bepalen kruipgedrag van verhardendbeton [5].Rheolog?sch gedrag van betonRheologischgedragvan betonwordt meestal bestudeerddoorScheurvormingCement 1988 nr. 7/8-----t~__,,.e---Verhardend BetoncrSCHEUREN_._--- --/'Tijd53IONDERZOEK4Invloed van de ouderdom bij belasten op de relatievegrootte van de kruipOuderdomDe grootte van de kruip wordt sterk bepaald door de ouder-dom van het beton op het tijdstip van belasten (fig. 4).Er bestaan gobaal gezienvier theorie?n over de invloedvan deouderdom op de kruip:1. Door hydratatie neemt de hoeveelheid cementgel toe. Degemiddelde 'gelspanning' neemt hierdoor af, waardoor degrootte van de kruip afneemt.2. Bij verhard beton staat het hydratatieproces zo goed als stil,maar neemtde kruipsnelheid methet toenemenvan de tijdnog wel steeds af. Parrot veronderstelt dat lokale deforma~ties inde gelstructuurenhetontstaanvan polysilicatenvooreen deel de oorzaak van deze afname zijn [12].tiidtiid@~krUiPf--~~~ - f- - - -Ee1as .Ede kruip ofde relaxatie te meten. Kruip is de tijdsafhankelijkevervorming ten gevolge van een opgelegde spanning (fig. 2a).Rel.axatie is de tijdsafhankelij~eafname van een spanning.bijgelijkblijvende vervorming (fig. 2b).Kruip en relaxatie zijn twee fenomenen met eenzelfde fysi-sche achtergrond. Voor die achtergrond moetenwe zijn bij destructuurvan de cementgel. Deze gel bestaat uit gehydrateerdcement en gelpori?n met daarin gelwater. Als meest waar-schijnlijke kruipmechanismen noemt Neville [7]:- visceuze vloei van de cementgel, waarbij kleine geldeeltjeslangs elkaar glijden, gesmeerd door aan de geldeeltjes geab-sorbeerde waterlaagjes;- 'zetting' van de cementgel door het uitpersen van water.In de literatuur zijn overigens nog vele andere mechanismenvan kruip beschreven.Wellicht sterker dan voor de achtergronden van het kruipge-dragzal de constructeurzichinteresserenvoor defactoren, diehet kruipgedrag be?nvloeden. Daarvoor dan ook nu wat rui-mer aandacht.Structuur, vochtgehalte en temperatuurDe bindingsstructuur en de stabiliteit van cementgel wordenvoor een deel bepaald door de chemische samenstelling vanhet cement en het verloop van het hydratatieproces. Ondermeer hieruit is het verschil te verklaren tussen de kruip vanbeton op basis van portlandcement en beton op basis vanhoogovencement. Bij een hoog vochtgehalte bevinden zichI----~--------~---------______ivele laagjes watermoleculen tussen de geldeeitjes, wat de bin-2 Kruip en relaxatie dingskracht tussen de geldeeltjes aanzienlijk verlaagt. OokI__---"""---------------------,,-,-J eenhoge temperatuurheefteennegatieve invloed op de stabi~liteit van de gelstructuur. Een hoog vochtgehalte en een hogetemperatuur betekenen dus een grote kruip.? Glony,I" ].? Outron ,A [)gY?5 2o LeCorruso Giangrecoo U1irski 3? NevHle 7.. Hickey 4v Wi5Chtrs 11o gemet 6t-Sadgrove-S