ing.P.e.PrinsHollandsche Beton- en Waterbouw, Goudair.R.W. deSitterHollandsche Beton Groep, RijswijkPraktische toepassing van derijpheidsmethode1Rijpheidsonderzoek van dedruksterkteontwikkeling ten behoeve vanhet ontkisten28"C24"C20"C16"C5 12"C~~ 8"C~0.4"CE.!Ustortl375~~~~~'";;"?;';:':"='-+~-J~o'"co12 24 12 24 12 24 12tijd in urens3mens teil ingbeton specie275 ho A "robUt"45 po C "enci"24InleidingIn de VB 1974 wordt als onderdeel van debetoncontrole, de verhardingsproef voorge-schreven. Ondanks de algemene toepassingkan deze verhardingsproef niet worden ge"zien als een nauwkeurige methode voor hetbepalen van de druksterkte van in het werkgestort beton. De omstandigheden waaron-der de proefkubussen worden bewaard kun-nen nogal verschillen van de echte omstan-digheden waaraan het beton in het werk isblootgesteld. Vooral afwijkende tempera-tuuromstandigheden kunnen aanleiding zijntot grote druksterkteverschillen tussen deproefkubussen en het beton in het werk. Erbestaat dan ook een toenemende belang-stelling voor de zgn. 'gewogen rijpheidsme-thode' [1]. Deze methode legt een verbandtussen het temperatuurverloop en de daarbijbehorende druksterkte-ontwikkeling van hetbeton. Het temperatuurverloop in beton iseenvoudig te registreren met behulp vanthermokoppels, verbonden met een tempe-ratuurschrijver.Met de theorie van de gewogen rijpheid ishet mogelijk de ontwikkeling van de druk-sterkte in constructies zodanig te volgen datnauwkeurige sterktebepalingen mogelijk zijnop momenten waar andere druksterktebepa-lingen nog geen resultaten opleveren. Zo kande druksterkte in het midden van een over-spanning worden bepaald, of achter eenvoorspananker. Ook kan bij versnelde ver-harding de druksterkte-ontwikkeling wordengevolgd van beton dat ver verwijderd is vaneen warmtestraler of beton dat met een ster-ke afkoeling te maken heeft door weersin-vloeden.Nu kan volgens de rijpheidstheorie de te ver-wachten druksterkte-ontwikkeling wordenbepaald aan de hand van de samenstellingvan de betonspecie, het te verwachten tem-peratuurverloop, de toe te passen verwar-ming of koeling. Vooral bij een werkplanningwaar cyclustijden gehaald moeten worden,levert een dergelijk inzicht voordelen op. Alsvoorbeeld is in figuur 1 aangetoond dat iso-leren en afdekken van een bekisting tot eensnellere druksterkte-ontwikkeling leidt.Om het werken met de rijpheidstheorie in depraktijk te toetsen en de juistheid van de uit-gangspunten van de 'gewogen rijpheidsme-thode' na te gaan, zijn op werken van HBWen HBM (werkmaatschappijen van de HBG)proeven uitgevoerd. Als controle werden ookproefkubussen onderwater bewaard bij een-zelfde temperatuur als inhet werk werd gere-gistreerd. Verder is door het HBG-laborato-rium onderzoek verricht aan verschillendemengselsamenstellingen.RijpheidstheorieenOp dit gebied bestaat een groot aantal theo-rie?n. In dit artikel beperken we ons tot drietheorie?n, gebaseerd op dezelfde uitgangs-punten en waarin het toegepaste cement eenbelangrijke rol speelt. Het zijn:? methode Papadakis en Bresson [1], geba-seerdop betonmengsels die zijn verhard bijtemperaturen boven 20?C;? methode Bresson [2], die een nieuwe for-mule ontwikkelde om de methode oOk bij la-gere temperaturen geldig te laten zijn;? methode Cemij [3]. Uitgaande van detheo-rie van Papdakis en Bresson heeft Cemij eenformule ontwikkeld om ook bij temperaturenlager dan 10?C de rijpheidstheorie te kunnentoepassen.De drie formules gaan alle uit van de rijpheidR als produkt van temperatuur en tijd ("Ch).Bij de berekening van R worden de invloedvan de cementeigenschappen en het tempe-ratuurtraject tot uitdrukking gebracht dooreen factor in te voeren waarmee een gewo-gen rijpheid Rg wordt verkregen. Papadakisnoemt deze factor A, bij Bresson is het Eenbij de Cemij C. Deze factoren die afhankelijkzijn van het gebruikte cement, zijn niet con-stant.ln de loop van de tijd kunnen ze, afhan-kelijk van veranderingen in de cementsa-menstelling, een andere waarde aannemen.1. Papadakis (fig. 2)Gewogen rijheid Rg = L (On' An)On = oppervlak behorend bij nA = cementafhankelijk factor (tabe/1).2. BressonGewogen rijheid Rg = 20 L (t . k)t = tijd in urenk = f(E, T) = een functie van E en TE = cementconstante als bij Papadakis(tabe/2)T = temperatuur.3. Cemij (fig. 3)Gewogen rijpheid Rg =L (On' en)On = oppervlak behorend bij ne =cementafhankelijkefactor(tabe/3).Cement XXXVI (1984) nr. 1 26verhardingslijd (uren)verhardingslijd (uren)3Methode Cemi] (schematisch) Door de resultaten van de figuren te vergelij~ken, vinden we de formule die de minstespreiding geeft in de druksterkte bij een be-paalde rijpheid. Nu blijkt de Cemij-formuleevengoed of nauwkeuriger te zijn dan die vanBresson. Verder blijkt dat toepassing van deformule van Papadakis voor mengsels methoogovencement tot minder spreiding leidtdan de CemiHormule. Wanneer wein figuur6a het mengsel met een temperatuurregimevan 5?C constant, buiten beschouwing laten,geldt dezelfde conclusie ook voor de meng-sels met portlandcement.Aan de hand vaneen aanvullend onderzoekis nagegaan of de afwijking van mengselsmet portlandcement bij de formule van Papa-dakis en een temperatuurregime vanS ?Cconstant, reproduceerbaar is. Ook is nage-gaan of deze afwijkinQ.geldt voor andere wa-ter-cementfactoren. Dit blijkt inderdaad hetgeval te zijn.eindsterkte is bepaald volgens de controle-proef (NEN 3861 - deel A VB'74). Bij de tem~peratuurregimes met hogere temperaturenzijn de druksterktes na 16 uur in plaats vanna 24 uurbepaald, om de situatie bij een ver-warmde tunnelbekisting beter te benaderen.Daarentegen zijn bij de series die bij 5 ?C zijnbewaard, de verhardingsperiodes wat langergekozen.ResultatenIn het kader van dit artikel worden niet alleresultaten in extenso bespoken. We volstaanmet enkele grafieken die representatief zijnvoor de tendens van het gehele onderzoek.In de figuren 5 en 6 zijn de kubusdruksterktesvermeld als functie van de gewogen rijpheidvolgens de methoden van Papadakis, Bres-son en Cemij, met betonspecie gemaaktmetportlandcement en met hoogovencement.Met het oog op de praktijkomstandighedenvan ontkisten en voorspannen, is vooral hetgebied tussen 6 en 30 N/mm2interessant.Ruwweg komt dat voor deze mengsels neerop rijpheden die lager zijn dan 2500 oCh. Inde figuren 5 en 6 gaat het steeds om dezelfdeproefresultaten die aan de hand van de driebesproken rijpheidsformules zijn ge?nterpre-teerd.4Laboratoriumwerkzaamheden bij het .rijpheidsonderzoekVan elk mengsel bij een bepaald tempera-tuurregime zijn telkens twee kubussen be-proefd na 24 uur, na 72 uur en na 168 uur.Steeds zijn tegelijkertijd ook twee kubussenbeproefd die bij 20?C werden bewaard. DeDe variabelen in de mengselsamenstellingzijn zo gekozen dat ze overeenkomen met depraktijkomstandigheden. Van elk mengselzijn 14 proefkubussen met ribben van 150mm gemaakt. De kubussen zijn bewaard inwaterbakken. Door te pompen circuleert hetwater in zo'n bak en de temperatuur wordtmet behulp van koel- en verwarmingsappa-ratuur voortdurend aangepast aan het ge-wenste temperatuurverloop in de kubussen.Vastgesteld is dat de temperatuur in de ku-bussen minder dan 1 ?C afwijkt van de water-temperatuur in de bak.Van elk mengsel zijn, naast de kubussen voorde verschillende temperatuurregimes, ookkubussen onder water bewaard bij 20?Cconstant (de controleproef) (foto 4).Onderzoek bij HBGBij het onderzoek dat in het laboratorium vanHBG is uitgevoerd, zijn de volgende variabe-len onderzocht:? cement: soort, klasse en merkOnderzocht zijn: hoogovencement (hc) port-landcement (pc) alsmede mengsels van hcen pc, van verschillende merken.? hoeveelheid cementDe toegepaste cementgehaltes varieerdenvan 300 tot 350kg/m3?? water-cementfactorEr zijn drie waarden toegepast, namelijk 0,45- 0,55 - 0,65.? temperatuurregimeDe volgende temperatuurregimes zijn in deproevenseries betrokken:5 ?C constant;oplopend van 5 naar 15?C;aflopend van 15 naar 5 ?Coplopend van 15 naar 30?Coplopend van 25 naar 45 ?C20?C constant (controleproef).klasseA B C41 4141 3836 3230 30 3030cement klassesoort merk A B Chc Cemij 1,75 1,70hc Robur 1,70 1,60hc I;nci 1,55 1,40pc Enci 1,35 1,35 1,35pvlc Enci 1,35Tabel 3C-waarden voor Nederlandse cementenper apri/1983 (methode CemiiJhc Cemijhc Roburhc Encipc Encipvlc Encicementsoort merkcement klassesoort merk A B Chc Cemij 1,55 1,55hc Robur 1,55 1,45hc Enci 1,40 1,25pc Enci 1,20 1,20 1,20pvlc Enci 1,20 1,2070/"n= 560/""n= 450/ n = 3.~ 40/ n= 2~ 30/z n= 1~ 20~Q)n= 0c. 10E2 00 10 20Tabel 2E-waarden voor Nederlandse cementenper apri/1983 (methode Bresson)2Method.e Papadakis (schematisch)40P 30~~ 20/ n 1---/ n 1/2---Z / n 0----~ 10n -1/2Q)n -1c. 0E n -11/2Q)n-2.. -100 20 40Tabe/tA-waarden voor Nederlandse cementenper apri/1983 (methode Papadakis) .Cement XXXVI (1984) nr. 1 27250 500 1000 2000 4000 8000350 p.A "enci"w.c.f. 0.45""-:."jfO* * 0 ~0;"... :+*..*00 0+" {/f" :1i.i:~t ~elhOde:Papadaki. a= 1,55250 500 fOOO 2000 4000 8000gewogertrijpheid in oCh* = w.c.f. 0.45D=w.c.f. 0.55or = w.c.f. 0.65Voorbereiding1. Op grond van de verlangde 28-daagsedruksterkte, de duurzaamheid, het uiterlijkenz., wordt een betonspeciemengsel ont-worpen.2. Uitgaande van de verlangde cyclustijdenvan bekisten en voorspanwerkzaamheden,wordt voor verschillende plaatsen in de con-structie aangegeven welke sterkte op eenbepaald tijdstip moet zijn bereikt.De rijpheidstheorie in de praktijkHBW en HBM hebben de rijpheidstheorie opeer; aantal werken toegepast. Als eerste bijde bouw van de pijlers voor de Stormvloed-kering in de Oosterschelde, waar HBG part?ner is in de aannemerscombinatie Dosbouw.Vervolgens is de rijpheidstheorie gebruikt bijde bouw van de Delta-kademuur voor ECTin Rotterdam. Als d?rde bij het vervaardigenvan voorgespannen liggers voor het VU-zie-kenhuis in Amsterdam.De gevolgde werkwijze wordt hieronderweergegeven.Bijvoorbeeld:voorspannen - na 3 dagen: 20 N/mm2tunnelbekisting - na 16 uur: 14 N/mm2zijkanten van kolommen en wanden, in ver?band met vorstschade - na 16uur: 6 N/mm2?3. De marge waarbinnen het verhardings-tempo kan worden be?nvloed door variatiesin hetbasismengsel, is beperkt. De uitgangs-Ie van Papadakisde beste resultaten (dus deminste spreiding tussen druksterkte en rijp-heid);?? bij toepassing van portlandcementbij tem-peraturen hoger dan ca. 10?C geeft Papada-kis de beste resultaten;? bij toepassing van portlandcement bij tem-peraturen lager dan 10?C geeft de Cemij-for-mule de beste resultaten;? de relatie tussen druksterkte en gewogenrijpheid kan worden afgeleid uit proeven meteen constant temperatuurregime, bijvoor-beeld 20?C, op voorwaarde dat de cement-afhankelijke factor (A, E of C) bekend moetzijn.7Druksterkte als percentage van de28-daagse druksterkte, als functie van degewogen rijpheid1009080~70~60w= 50"'" 40~"