Ir.J.J.EberwijnRijkswaterstaat Directie BruggenTabel 1Gecumuleerde zeefresten in procentenTabel 2Droog korrelvolumegewichtCement XXXI (1979) nr. 3Lichtbeton met 1501 en Liaporals lichte toeslagmaterialenInleidingDoor Rijkswaterstaat wordt sinds 1967 inlichtbeton gebouwd. In de meeste gevallenwerd als licht toeslagmateriaal Korlin ge-bruikt. In het voorjaar van 1977 is echter deproduktie van KorIin gestopt door de DSM.Teneinde de continu?teit van de lichtbeton-bouw te waarborgen zijn sinds die tijd anderelichte toeslagmaterialen onderzocht doorRijkswaterstaat. De onderzoekingen warenerop gericht om na te gaan welke betonkwali-teit er praktisch behaald kan worden bij eengegeven cementhoeveelheid en volumiekemassa van het beton en hoe de verwerkbaar-heid van de betonspecie is onder praktijk-omstandigheden.De materialen die in dit artikel behandeld wor-den zijn Isol 's' en Liapor no. 6. Isol wordt ge-fabriceerd door de Compagnie des CimentsBelges in Tournai. Het is een in een draaiovenge?xpandeerde kleikorrel. De grondstof isleperiaanse klei. Liapor wordt gefabriceerddoor Lias-Franken in o.a. Pautzfeld (W.-Dld.).Het is eveneens een in een draaioven ge?x-pandeerde kleikorrel. De grondstof is zwarteklei uit het Lias-tijdperk.De wijze van fabricage van de 'groene' korrelis verschillend. De Isolkorrels worden verkre-gen door het in kleine stukjes snijden van eendunne kleistreng, terwijl de Liaporkorrels ge-vormd worden door de fijngemalen grondstofop een hellende draaitafel te laten lopenonder toevoeging van water waardoor rondeballetjes ontstaan. Het eindproduct van Isol iseen min of meer ronde korrel, het eindproductvan Liapor is een rond balletje.Zeefdiam. in mm 16 12,5Isol 's'In dit artikel worden achtereenvolgens be-sproken:- de korreleigenschappen- de eigenschappen van de betonspecie- de betonkwaliteit- het vervormingsgedrag.Korreleigenschappende korrelverdelingVan Isol 's' is onderzocht de fractie 4-12 mmoVan Liapor no. 6 zijn onderzocht de fracties4-8 en 8-16 mm; bij dit onderzoek zijn de frac-ties 4-8 en 8-16 gemengd in een verhouding1 : 1. In tabel 1 zijn de korrelverdelingen vande beproefde toeslagmengsels vermeld.het korrelvolumegewicht (kvg)Onder het korrelvolumegewicht van de kor-rels wordt verstaan het gewicht van de korrelsbetrokken op het volume dat door de korrelsingenomen wordt. In het volume van de kor-rels zijn ook de holle ruimten in de korrels be-grepen. Het kvg is nodig om de mengsel-samenstelling te kunnen regelen. Het is hier-bij van belang dat het kvg per fractie niet of ingeringe mate vari?ert. In tabel 2 is het drogekvg per fractie en het gemiddelde droge kvgvermeld.De spreiding in de korrelvolumegewichten perfractie is zodanig dat voor de praktijk van debetonsamenstelling met een gemiddeldewaarde kan worden gerekend.Bij aanvoer op de betoncentrale bevatten Isolen Liapor resp. 6,5 en 5 procent vocht tenopzichte van het droge gewicht.8 4 2 0,5 0,250,12562 97 100 100 100 100 100Liapor no. 6 22 50 97 100 100 100 100 100fractie in mm > 16 16-12,5 12,5-8 8-5,6 5,6-4 gemid-deld:1501 's' 1,09 1,16 1,18 1,29 1,20Liapor no. 6 1,10 1,10 1,15 1,18 1,21 1,16104Tabe/3WaterabsorptieCement XXXI (1979) nr. 3tijd in urenonder waterkvg vochtgehalte in % m/m t.o.v.droog materiaalIsol Liapor Isol Liaporo15255094375Waterabsorptie1,271,311,3151,321,331,381,451,221,291,311,351,361,381,42De mate van waterabsorptie door de korrelsbepaalt de totale, aan het mengsel toe tevoegen hoeveelheid water. De waterabsorp-tie is in drie gevallen nagegaan, namelijk:bij onderdompeling in water,in het lichtbetonmengsel,bij opslag in de open lucht.Bij onderdompeling in waterIn tabel 3 is de toename van het vochtgehaltein de korrels vermeld bij onderdompeling inwater. Als uitgangspunt is genpmen het mate-riaal zoals aangevoerd van de fabriek, zodater op t = 0 al een bepaalde hoeveelheid vochtaanwezig is. Uit tabel 3 blijkt dat de uiteinde-lijke waterabsorptie voor beide materialengelijk is, maar dat Liapor sneller vocht op-neemt dan Isol.In het lichtbetonmengselIn de praktijk blijkt dat de waterabsorptie vande korrels in de natte specie niet is af te leidenuit de gegevens die verkregen worden bijonderdompeling van de korrels in water. Dewateropname in het mengsel wordt bepaalddoor de volumieke massa van de betonspeciebij vervaardiging te vergelijken met datop eentijdstip t daarna (bijv. op het tijdstip van ver-werken). De hoeveelheid opgezogen waterbedraagt dan. .1000 (1 - m1) liter, waarinm2m1 = volumieke massa op tijdstip van ver-vaardiging.m2 = volumieke massa op tijdstip t.De hoeveelheid opgezogen water dient extrate worden toegevoegd tijdens het mengen,ten einde een juiste water-cementfactor te be-houden. De hoeveelheid absorbtiewater is af-hankelijk van de aanvangsvochtigheid van dekorrels. Bij de hierna te bespreken proef-storten vari?erde de aanvangsvochtigheidvan de korrels van 5 tot 18% en de waterab-sorbtie in 1 uur tijd resp. van 3 tot 1%. TussenIsol en Liapor was hierbij praktisch geen ver-schil te constateren.Bij opslag in de open luchtDe toename van het vochtgehalte van de kor-rele tijdens opslag is afhankelijk van deweersomstandigheden. Het is echter geble-ken dat in een regenperiode het vochtgehaltebinnen enkele weken kan oplopen tot meerdan 20% zowel van Isol als Liapor.Verbrijze/ingssterkteDe methode voor bepaling van de verbrijze-6,5 5,010,0 11,010,5 13,011,0 16,011,5 17,016,0 19,022,0 22,0afkomstig uit Rusland (GOST-methode). Eenstalen cilinder met een inwendig oppervlakvan 10 000 mm2 en een hoogte van 100 mmwordt, zonder verdichting, gevuld met het tebeproeven gedroogde materiaal. De boven-zijde wordt glad afgestreken. Vervolgenswordt hierop een stalen zuiger geplaatst die inde cilinder wordt gedruktover een afstand van20 mm in een tijdsbestek van 100 sec. Dekracht die hiervoor nodig is wordt gedeelddoor het cilinderoppervlak. De aldus bepaaldespanning is een maat voor de verbrijzelings-sterkte. De waarde van de verbrijzelings-sterkte is afhankelijk van:korreldiameterkorrelvormpori?nstructuur van de korrelsdikte van de sinterhuidkorrelopbouw van het beproefde mengsel.Er is geen eenduidig a/gemeen geldend ver-band tussen de verbrijzelingssterkte van dekorrels en de hiermee bereikbare betonkwali-teit. Er is wel een verband tussen de verbrijze-lingssterkte en de bereikbare betonkwaliteitper produkt.Een materiaal met een relatief lage verbrijze-lingssterkte kan toch een beton van hogekwaliteit opleveren. In Belgi? is de verbrijze-lingsproef vastgelegd in de NEN-B 11-252. InNederland is de proef opgenomen in het con-cept van NEN 3543. In Duitsland is deze proefniet genormaliseerd. Hier is nogal wat weer-stand tegen invoering, omdat vergelijking vanverbrijzelingscijfers van de verschillende fa-bricaten een, ten onrechte, ongunstig effectop de beoordeling van een fabrikaat kan heb-ben. De verbrijzelingsproef kan zekerwel die-nen als middel voor produktie- en afname-controle.De verbrijzelingssterkte van de in dit artikelgenoemde materialen bedraagt voor:KorIin A 5,0 N/mm2.Isol 's' 5,0 N/mm2.Liapor no. 6 9,5 N/mm2.Eigenschappen van de betonspecieBij de hier te behandelen proefstorten is uitge-gaan van de volgende betonsamenstelling:portlandcement klasse A 116 literwater (wcf = 0,46) 166 literzand (34%) 240 literlichte toeslag (66%) 467 literlucht 10,3 literplastificeerder 0,7 litertotaalabsorbtie water1000Xliterliterlingssterkte zoals hieronder beschreven, is Totale inhoud bij vervaardiging 1000 + X liter105Tabe/4Zeefresten in procentenVerwerkbaarheidsgebiedCement XXXI (1979) nr. 3zeefopeninginmm1684210,50,250,125t 10~o 90cl1J 8>0t-o 7o"IJQj 6Q/N00504030033,065,067,072,079,093,098,0~mengselnummer11 111 IV0 1,0 0,529,5 39,0 32,064,0 66,0 68,567,5 70,0 71,071,0 74,0 74,079,5 84,0 81,094,0 95,0 93,599,0 99,0 99,0A80VI/ I7 I/ 58 551/// /~930V~ 28~ 290212 l.---::r:-----~~i"10o0,125 0,25 0,518Er is zoveel absorptiewater toegevoegd dat bijverwerking de uitlevering 1000 liter is.Bij het bovengenoemde cementgehalte isdoor Rijkswaterstaat een gebied ontwikkeldwaarbinnen de toeslagmengselkromme moetliggen om een goed verwerkbaar mengsel teverkrijgen. Dit gebied is in figuur 1 weerge-geven voor dnom = 16 mmo De ondergrenzenop d = 0,25 mm en d = 2 mm zijn hard. Dit wilzeggen, dat overschrijding hiervan een sterkeachteruitgang in verwerkbaarheid ten ge-volge heeft. De eis dat ten minste 6% doorzeef 0,25 mm moet vallen, sluit aan op het ge-stelde in artikel G-603.6 van de VB 74. Dezeeis impliceert tevens dat bij een zandpercen-tage van 34% meestal niet met ??n zandsoortkan worden volstaan; er zal een mengsel vanfijn zand en betonzand moeten worden ge-bruikt, tenzij een vulstof wordt toegepast.ProefstortenEr zijn in het totaal drie proefstorten in 't werken ??n laboratoriumproef uitgevoerd, ??nproefstort en ??n laboratoriumproef met Isol's' en twee proefstorten met Liapor no. 6. Debetonsamenstelling komt overeen met diewelke hiervoor genoemd is, met dien ver-stande dat er kleine schommelingen in dewater-cementfactor aanwezig waren. De kor-relverdelingen zijn in tabel 4 weergegeven.De mengsels voor de proefstorten zijn ver-vaardigd in een betoncentrale en met eentruckmixer naar de bouwplaats vervoerd. Vande betonspecie zijn regelmatig bepaald:106I2 4de volumieke massade verdichtingsmaat,8 16beide zowel op de centrale, als op de bouw-plaats.In tabel 5 zijn de gemeten gegevens van deproefstorten vermeld. Tijdens de proevenvarieerde het korrelvolumegewicht van delichte toeslagen van 1,23 tot 1,39; de hierbijbehorende volumieke massa van de beton-specie bedraagt, wanneer geen water geab-sorbeerd zou worden, 1737 - 1803 kg/m3.Uit tabel 5 blijkt dat de berekende en gemetenvolumieke massa's op de centrale niet geheelovereenkomen. Dit is het gevolg van het feitdat het kvg van de lichte toeslagmaterialen inde opslag varieert. De lichte toeslagmateria-len zijn ca. 24 uur voor de mengselfabricagemet behulp van sproeiers voorbevochtigd.Hiermee wordt bereikt dat het korreloppervlakvochtig is, zodat de wateropzuiging bij ver-werking langzamer inzet.Tijdens de proefstorten is gebleken dat, wan-neer tijdens de verwerking regelmatig het kvgvan de lichte toeslag wordt bepaald, de volu-mieke massa en verwerkbaarheid van despecie goed onder controle gehouden kunnenworden.Er zijn geen significante verschillen geconsta-teerd in waterabsorptie en verwerkbaarheidtussen mengsels met Isol 's' en Liapor no. 6.De verdichtingsmaat liep tijdens de verwer-kingstijd, die ca. 1 uur bedroeg, met een be-drag van ca. 0,05 op.Tabel 5BetonspeciegegevensTabel 6BetonkwaliteitCement XXXI (1979) nr. 3BetonkwaliteitVan de proefmengsels zijn de kubusdruk-sterkte en kubussplijtsterkte bepaald volgensde controleproef, zoals omschreven in deVB '74. In tabel 6 zijn de resultaten hiervanvermeld. Uit de vergelijking van de kubus-druksterktes volgt, dat beton met Liapor no. 6iets hogere waarden haalt dan met Isol 's' bijde hier toegepaste betonsamenstelling.Bij de mengsels I en III is een normale plastifi-ceerder toegepast terwijl bij de mengsels II enIV een plastificeerder met vertragende wer-king gebruikt is. Dit is mogelijk een verklaringvan het feit dat de betonkwaliteit van demengsels 11 en IV hoger is dan die van demengsels I en 111.Uit tabel 6 blijkt duidelijk dat de relatie tussende kubusdruksterkte en de verbrijzelings-sterkte van de lichte toeslagkorrels voor detwee materialen zeer verschillend is.VervormingsgedragDe fabrikanten van de betreffende materialenhebben laboratoriumproeven betreffende hetkrimp- en kruipgedrag laten uitvoe(en. Inaanvulling hierop zijn van elk van de meng-sels I en 111 twee voorgespannen balken ver-vaardigd, alsmede twee grindbetonbalkenvan ongeveer dezelfde kwaliteit als het licht-beton (figuur 2).De betonkwaliteit van de balken was als volgt:grindbeton B 37,5Isolbeton B 34,5Liaporbeton B 37,0Van deze balken worden periodiek de ver-vormingen gemeten. In figuur 3 zijn de tot nutoe gemeten vervormingen vermeld, alsmedehet verloop van de voorspanning.De balken zijn opgeslagen in een ruimte,waarin de vochtigheidsgraad varieert van85-95% (gem. - 90%) en de temperatuurvan 5-15?C.proefstort no.lichte toeslag Isolomvang stort in m3 60kvg uitgangsmateriaal 1,38vol. massa centrale:berekend 1798gemeten 1803vol. massa bouwplaats 1821waterabsorptie in liters 10verdichtingsmaat:centrale 1,04bouwplaats 1,09verwerkingstijd in uren 1* laboratoriumproefproefstort no.lichte toeslag Isolgem. kubusdruksterkte N/mm2 38,6kar. kubusdruksterkte N/mm2 34,5vol. massa kubussen kg/m 3 1808gem. kubussplijtsterkte Nlmm2 2,53vol. massa kubussen 1808? laboratoriumproef107Deze metingen geven uiteraard geen goedeinformatie over het krimp- en kruipgedrag vanlichtbeton, doch wel een beeld van de elasti-sche en totale plastische vervormingen in ver-gelijking met grindbeton.Elastische vervormingenDe balken zijn afgespannen gij een kubus-druksterkte van ? 30 N/mm 2 volgens de ver-hardingsproef. De aanvangsbetonspanningbedroeg ? 0,23 f'c = ? 7,6 N/mm 2?In tabel 7 zijn de aan de balken gemeten E-modulussen vermeld.Tijdsafhankelijke vervormingenUit figuur 3b blijkt dat de krimp- en kruipver-vormingen in de genoemde meetperiode vanbeide lichtbetonsoorten kleiner zijn dan dievan grindbeton. De vervormingen van Liapor-beton waren wat kleiner dan die van Isol-beton. Hierbij moet echter aangetekend wor-den dat:de kwaliteit van het Isolbeton iets lager was;het vochtgehalte van de Isolkorrels groterwasdan dat van de Liaporkorrels.Beide factoren hebben een krimp- en kruip-vergrotend effect. Uitgaande van de veron-derstelling dat de grootte van de krimp vanlichtbeton zeker niet groterzal zijn dan die vangrindbeton bij de hier aanwezige vochtig-heidsgraad, kan gesteld worden dat de waar-de van Uk uit art. G-201 van de VB '74 klei-ner zal zijn dan 1. Aan de han:l van de hierbeschreven metingen kan globaal een ver-houdingsgetal voor de kruip berekend wor-den, dat varieert tussen 0,5 en 0,65. Zoweldoor de Isol- als doorde Liaporfabrikant wordtvoor Uk een waarde van 0,65 ? 0,70 opge-geven bij de hier aanwezige betonkwaliteiten.Uit het voorgaande blijkt dat deze waardenaan de veilige kant zijn wanneer de kruip eenongunstige invloed in de constructiebereke-ning heeft.11 ? 111 IVIsol Liapor Liapor0,1 90 61,28 1,23 1,371733 1728 17931722 1705 17901740 1729 180710 14 91,04 1,05 1,041,06 1,09 1,081 1 111 * 111 IVIsol Liapor Liapor40,0 40,8 45,936,9 37,0 42,71735 1733 17792,76 3,00 2,801721 1733 1774Tabel 7Elasticiteitsmodulus bij f'e = 30 N/mm22Voorgespannen proefbalk3a Gemeten totale vervormingenb Gemeten vervormingen excl. deelastische vervormingenc Spanningsver/oop in de voorgespannenbalk in de tijdCement XXXI (1979) nr. 3voorspanningE-grindbeton in N/mm2E-Isolbeton in N/mm2E-Liaporbeton in N/mm2'1X = rekmeetpuntE in %01800aQs+--,-----,----,-----,-----,----,------ ------ ------0.4 /- - - -- grindbeton---- isolbeton_.- tiaporbetonQ2+--+-----r----~-----+_----+_--~o 20 60 100 140 10 220gemeten totale vervormingen d.gen--+E in %0 b0.6III II ,!II!II ,I!!i---__-l-_----i---~~-- ----1~--- ----t-- -._-_. .-.-~t~/{/~/ dager-"Q60.40.2ob 60 10 10 110 220gemeten vervormingen excL de eL.stische vervormingenc11.6+---t------,-----j------,-----,------tI I9.6 -- ---- t 1-------- -----I4,67.6t--t~--_r----~----+_----+_--_46,6 ~~p.nni gsverUes5.6 ~:::,:=_.-~-.ij blokker nil6t--?--r-~6cO~~~170~--1+4(0~+-~1TO~r-2~2betonspanningsverloop d.gen_1080,125 f'e3,06x1041,80x1Q41,90 X 1040,23 f' c2,62 X 1041,70 x 1041,80 X 104rp 32Gjl 250 I,'1 '1In de praktijk wordt bij directie Bruggenvoor Uk = 0,7 genomen bij een betonkwa-liteit B 32,5.Voor de krimp wordt door de fabrikanten eenverhoging van 20 tot 25% ten opzichte vangrindbeton van gelijke kwaliteit aanbevolen bijbetonkwaliteiten B 30 en hoger. Bij een hogerelatieve vochtigheid van de omgeving kan dekrimp van lichtbeton echter minder zijn dandie van grindbeton.SamenvattingIn dit artikel worden praktijkproeven beschre-ven met lichtbetonmengsels, welke vervaar-digd zijn met Isol 's' en Liapor no. 6.Bij toepassing van 360 kg portlandcementklasse A per m3 en 34% natuurzand is voorbeide soorten een betonkwaliteit B 37 haal-baar, waarbij de kwaliteit van Liaporbeton ietshoger ligt dan van Isolbeton.De volumieke massa's van de natte beton-species vari?ren van 1728 tot 1798 kg/m3.De verwerkbaarheid van de betonspecies isgoed. De verwerkbaarheid is goed te regelen,wanneer het korrelvolumegewicht van de lich-te toeslagmaterialen onder controle wordt ge-houden tijdens de verwerking.Voor de factor Uk uit art. G-201 van de VB '74is 0,7 een acceptabele waarde bij de hier be-sproken betonkwaliteiten.Voor de krimpwaarde dient maximaal een ver-grotingsfactor 1,25 ten opzichte van grind-beton aangehouden te worden.