W.Buistvoorzitter Stutech Studiegroep 13'Kubusmallen'Kubusmal.len van polystyreenInleidingSindsenigetijd zijn voor??nmaliggebruik bedoelde kubusmallen van polystyreen in de handel.Blijkens praktijkervaringen kan beproeving van kubussen, gemaakt met deze mallen, resultatenopleveren die belangrijk afwijken van de resultaten, verkregen met in stalen mallen vervaardig-de kubussen. Gezien het toenemend gebruik van deze polystyreenmallen werd door Stutechbesloten de belangrijkste bedenkingen middels onderzoek te toetsen:- problemen bij het verdichten;- waterverlies;- onvlakheid;ruwbetonoppervlak;isolerende werking.Van elk van deze factoren mag een invloed op de kubusdruksterkte worden verwacht. Overwo-gen is daarom ze afzonderlijk op hun invloed te onderzoeken. Om praktische redenen is hierechter van afgezien. Volstaan is met een meer kwalitatieve karakterisering van de vijf factoren.gevolgd door een kwantitatieve bepaling van de invloed van de isolerende werking op dedruksterkte na 28 dagen. Een argument daarvooris dat de eerste vier factoren - ook blijkens hetonderzoek - sterk van het fabrikaat afhankelijk zijn en niet typerend hoeven te zijn voor depolystyreenmal. De isolerende werking lijkt daarentegen onlosmakelijk verbonden aan hetmateriaal.Het onderzoekprogramma werd opgesteld in overleg met CuR-commissie B14 'Kwaliteitscon-trole van beton ': het onderzoek werd uitgevoerd door de heren G.Roessink (Stichting Betonre-search Nederlandse Cementindustrie?n -Umulden) en H.H.M.Soen (MEBIN - Beverwijk).Voor onderzoek werd uitgegaan van twee gehomogeniseerde monsters cement. te weten:portlandcement klasse B (Encielite);hoogovencement klasse A (CEMIJ).De betonspecies zijn steeds samengesteld met 350 kg cernent/rn", 175 I water/rn? en toeslag-materiaal met constant gehouden gradering. De volgende kubusmallen werden in hetonderzoek betrokken:AH Betonchemie KubiAdviesbureau, RaamsdonkveerNewa Techniek Vos 1Etten LeurVan Neerbos Betonchemie Vos 2Oosterhoutmateriaal merkstaal Capcopolystyreen Kubipolystyreen Vospolystyreen Vosleverancier verder aangeduid metCapcomateriaal dichtheid van het beton (kg/m3 )kubusmalTabe/1Invloed van de mal op de dichtheid van hetbetonpolystyreenstaalpcB2394 ? 22392 ? 2hcA2385 ? 22388 ? 2Bij de resultaten wordt tevens het95%-betrouwbaarheidsinterval vermeld.Karakterisering van de vijf factorenVerdichtbaarheiduit de praktijk is bekend dat bij gebruik van polystyreenmallen verdichting op een triltafelproblemen geeft: de trilling wordt onvoldoende op de specie overgedragen. Bij alle proeven isdaarom de specie gedurende 10seconden verdicht met een tri/naald. Alle kubussenwerden na48 uur ontvormd, waarna de volumieke massa werd bepaald door wegen onderen boven water.Tabel 1 geeft de resultaten van dezedichtheidsbepalingen in kg/m3 (met hun 95% betrouw-baarheidsgebied). Geconcludeerd mag worden, dat bij dezewijze van verdichten het gebruikvan polystyreenmallen geen problemen hoeft te geven.WaterverliesVoor het onderzoek naar eventueel waterverlies werden de mallen gevuld met water met eenCement XXXII (1980) nr. 10 663Tabel 2Waterverlies in % van het oorspronkelijkwatervolumeTabel3aPercentage kubussen (met 95%betrouwbaarheidsgebied) waar bij metingoverlengten van 100mm (haaks gemeten)eengrotere onvlakheid werd aangetroffen dan0,05, 0,10 of 0,20 mmTabel3bZoals tebel ?s, echter diagonaal gemetenCement XXXII (1980) nr. 10temperatuur van 20 ?Cof van 65?C en vervolgens geplaatst in lucht met een temperatuur van20 ? 1 ?C. Na 24 uurwerd gemeten hoeveel waterdoorde mal was geabsorbeerd en hoeveel intotaal was verloren. Tabel 2 geeft de resultaten in % van het oorspronkelijk watervolume.Geconcludeerd mag worden dat tussen de verschillende merken grote verschillen bestaan.Het blijkt bovendien dat het mogelijk is polystyreenmallen te vervaardigen die weinig waterdoorlaten of absorberenzette bij water met een temperatuurvan 65?C. Ook in dit opzicht hoeftde polystyreenmal dus geen problemen te geven.polystyreenmal absorptie (%) totaal waterverlies (%)watertemperatuur watertemperatuur20?C 65?C 20 ?C 65?CKubi 0,05 ? 0,03 0,51 ? 0,11 0,08 ? 0,03 3,04 ? 1,20Vos-1 O,16?0,11 0,80 ? 0,29 0,45 ? 0,21 5,65 ? 1,36Vos-2 0,01 ? 0,005 0,04 ? 0,01 0,01 ? 0,005 0,23 ? 0,03OnvlakheidDe VB 1974 geeft eisen voor de vlakheid van de mal; toegelaten wordteen onvlakheid vanmaximaal 0,05 mm per 100 mm meetlengte.ln dit geval lijkt de vlakheid van het resulterendekubusvlak echter interessanter; een vlakke polystyreenmal zou ten gevolge van speciedruken temperatuur kunnen vervormen. Bovendien is in het geval van polystyreenmallen devlakheid van de mal moeilijk te meten.Onderzocht werd de on vlakheid van:20 kubussen afkomstig uit 20 Kubi-mallen;24 kubussen afkomstig uit 24 Vos 1-mallen;28 kubussen afkomstig uit 28 Vos 2-mallen;92 kubussen afkomstig uit 8 Capco-mallen.Van elke kubus werden de twee drukvlakkenbeoordeeld, zowel met een haarliniaal van 100mm als over de totale lengte van de vier diagonalen (voor de Kubi-mallen alleen over 100 mm).In tabel 3 wordt het percentage kubussen aangegeven waarvoor op ??n of meer plaatsen eengrotere onvlakheid werd gevonden dan resp. 0,05, 0,10 en 0,20 mmo Geconcludeerd magworden dat de Vos-2-mal redelijk vlakke kubusvlakken geeft. De stalen Capco-mal is echtersignificant beter. Het is niet bekend wat de invloed van deze verschillen op de druksterkte is.kubusmal percentage kubussen met grotere onvlakheid dan(gemeten met haarliniaal van 100 mm)0,05 mm/100 mm 0,10 mm/100 mm 0,20 mm/100 mmKubi 90 (68 - 100)% 65 (42 -83)% 40 (20Vos-1 O( 0- 15)% 0% 0%Vos-2 o( 0- 13)% 0% 0%Capco (staal) O( 0- 5)% 0% 0%kubusmal percentage kubussen met grotere onvlakheid dan(gemeten over de diagonalen)0,05 mm/100 mm 0,lOmm/100mm 0,20 mm/100 mmVos-1 75 (54 -90)% 25 (15 - 55)% 0(0-15)%Vos-2 50 (30-70)% 14 ( 3-33)% 0(0-13)%Capco (staal) 24 (17 -34)% 7( 3-13)% 0(0- 5)%Structuur van het betonoppervlakTijdens de verharding treedt een zekere interactie tussen polystyreen en beton op. Dit komttot uiting in een moeilijke ontvormbaarheid en een ruw oppervlak van het beton. In eenvoorkomend geval moeten de drukvlakken v??r de sterktebepaling worden gevlakt; gebruikvan een slijpsteentje is hiervoor voldoende.Bij de Kubi-mallen werd steeds een sterke aantasting van het betonoppervlak geconstateerd.Het ontvormen kostte zeer veel tijd en gaf veel rommel.Bij de Vos-t-mallen bleef het betonoppervlak vrij gaaf. Enig bijwerken bleef echter nodig.Kubussen uit deze mallen waren toch vrij moeilijk te ontvormen.De Vos-2-mal, gekenmerkt door een dichter en gladder polystyreenoppervlak, gaf geenaantasting van het betonoppervlak en ook geen problemen bij het ontvormen. Ook wat dit664punt betreft kan dus worden geconcludeerd dat het gebruik van polystyreenmallen geenproblemen hoeft te geven.Isolerende werkingDe invloed van de isolerende werking van de mal op het temperatuurverloop van hetverhardend beton is onderzocht voor de twee in de inleiding genoemde betonmengsels. Hettemperatuurverloop werd gemeten in het hart van de kubussen (fig. 1).Het temperatuurverloop blijkt redelijk reproduceerbaar: de maximale temperatuur van hetpc-beton was 43,2 ? 0,9 ?C, dat van het he-beton 31,2 ? 0,3 ?C. Het verloop blijkt bovendienvrijwel onafhankelijk te zijn van bewaren van de gevulde mal in lucht of onder water.40tijd1400LJ3SQJEQJ302S200 1043,2 0.920 30"vos"-mal"capcovmalmalp.c-Bp.c-Bh.o.c.-?h.o.c-ASterkteontwikkelingZoals in de inleiding is uitgelegd kunnen verschillende factoren de sterkteontwikkeling be?n-vloeden. Daarvan is de isolerende werking het meest karakteristiek voor de polystyreenmal endaarom een nader onderzoekwaard. Hiertoe moetde invloed van deze factorzorgvuldig wordengescheiden van alle overige invloeden, zowel genoemde als ongenoemde.Dit is bereikt door despecie te laten verharden in stalen mallen onder een temperatuurverloop zoals in een polysty-reenmal zou optreden. Figuur 2 geeft een schets van de proefopstelling.Als referentie dienden vier kubussen die, geheel onder controleproefomstandigheden, ver-hardden in lucht van 20 ? 1 oe in stalen mallen (serie 1). Eveneens in lucht geplaatst zijn eenviertal Vos-mallen (serie 2). Zij dienden om het gewenste temperatuurverloop aan te geven.Hiertoe werd de gemiddeldeaan het betonOppervlak gemeten temperatuurtoegevoerd aan eendifferentiethermostaat, die vervolgens een waterbad op de gemeten temperatuur hield. In ditwaterbad bevondenzich een viertal stalen mallen (serie 3). Het beton in deze mallen onderg ingzodoende hetzelfde temperatuurverloop als beton in deVos-mallen, maar bevond zich overi-gens onder de omstandigheden van serie 1 (uit enkele aanvu Ilende proefjes is gebleken dat deplaatsing van de stalen mal in lucht of onder water niet van invloed is). Na 48 uur werden allekubussen ontvormd, waarna verdere verharding plaatsvond onder water met een temperatuurvan 20 ? 0,5 oe. Na 28 dagen werd van elke kubus op de gebruikelijke wijze de druksterktebepaald.serie 1 stalen mallen) 2 polystyreen000Cement XXXII (1980) nr. 10 665serie 3ostalen allenwaterbad00 .Cement XXXII (1980) nr. 10IOp deze wijze zijn 6 reeksen met pc en5 reeksen met hc A onderzocht. Van deze laatstemislukte er ??n, omdat na 32 uur de temperatuur van het waterbad door een storing opliep tot75?C. De resultaten van deze serie zijn echter toch interessant.Serie 3 (staal) volgt dus het temperatuurverloop van serie 2 (polystyreen), maar is overigensgeheel vergelijkbaarmet serie 1(staal). Hetverschil in druksterkte tussen serie 1en serie 3 geeftdus de zuivere invloed van de isolerende werking van de polystyreenmal. Gevonden werd eenverschil in druksterkte van:4,0 ? 0,6 N/mm2 voor pc B;+ 0,2 ? 0,7 N/mm2 voor hc A.De nadelige invloed van dehogebegintemperatuurop deeindsterkteblijkt duidelijk voor hetpc B-beton. Bij gebruik vanhc A compenseren de versnellende werking en het nadelig effectelkaar (toevallig) precies. Voor de mislukte charge met hc A werd echter wel een duidelijknegatief effect gevonden:6,8 ? 1,3 N/mm2 ;dit ondanks de normale voorverharding gedurende 32 uur.Serie 2 en 3 volgen exact hetzelfde temperatuurverloop.Verschil in druksterkte tussen deze series moet dus niet geweten worden aan het isolatie-effect, maar aan de gezamenlijke invloed van alle andere factoren. Gevonden werd eendruksterkteverschil van:3,1 ? 0,6 N/mm2 voor pc B;- 5,0 ? 0,7 N/mm2 voor hc A.Ondanks de keuze van een 'goede' polystyreenmal voor deze proef blijken er dus behalve deisolerende werking toch ook nog andere sterke invloeden te gelden, die voor het hc A-betonsignificant hoger zijn dan voor het pc B-beton. De oorzaak van dit additionele sterkteverlies isniet nader onderzocht.Het verschil tussen series 2 en 1 tenslotte geeft het totale 'polystyreeneffect'. Het verschil indruksterkte bedroeg:- 7,1 ? 0,7 N/mm2 voor pc B;- 5,0 ? 0,6 N/mm2 voor hc A.Alle genoemde verschillen kunnen worden afgemeten tegen de gemiddeld gevonden druk-sterkten van serie 1:47,0 ? 0,5 N/mm2 voor pc 8;41,2 ? 0,4 N/mm2 voor hc A.Conclusies? Kubusmallen van polystyreen kunnen om verschillende redenen afwijkende druksterktenveroorzaken. ult het beschreven onderzoek blijkt dat een aantal van deze problemen (moeilijkeverdichting, waterverlies, onvlakheid, ruw oppervlak) niet hoeft op te treden mits een goedfabrikaat wordt toegepast.? Alle polystyreenmallen hebben een sterke warmte-isolerende werking. Ten gevolge hiervanwerd voor een betonspecie met 350 kg/mS cement en een wcf van 0,50 bij gebruik vanportlandcement klasse Been druksterkteverlies van 4,0 ? 0,6 N/mm2 (8,5 ? 1,3%) gevonden;voor eenzelfde samenstelling met hoogovencement klasse A werd echter geen invloedgeconstateerd (sterktetoename 0,2 ?0,7 N/mm2 = 0,5 ? 1,7%).? Naast dit, door het temperatuurverloop veroorzaakte effect bleek echter (ook bij kwalitatiefgoede mallen) een verder negatiefeffect op te treden van 3,1 ? 0,6N/mm2 (6,4 ? 1.3%)voorpc Ben van 5,0 ? 0,7 N/mm2 (12,1 ? 1,7%) voor hc A. De oorzaak van dit effect is niet bekend.? In de praktijktreden beide effecten op, zodatzelfsbijop kwaliteitgeselecteerde polystyreenmaI-len gerekend moet worden op een druksterkteverlaging van zo'n 12-15%.Op grond hiervan moet depolystyreenmal ongeschikt worden geacht voor gebruik bij decontroleproef volgens de VB 1974.666