Proeven met hulpstoffenonderwaterbetonBewerking naar gegevens verstrekt door CUR-commissie C17'Onderwaterbeton'UD.C.693.546:666.97.033.3:666.972.16:620.173Drukproeven op onder water gestort beton met hulpstoffen?InCement XXII (1970) nr. 3Wat is het effect van hulpstoffen?Elk aannemingsbedrijf dat ervaring heeft opgedaan met het storten van beton onder waterzal als voornaamste verschil met de normale praktijk van het betonneren het uitspoelings-effect en het verkrijgen van geringere sterkten onderkennen. De laatste karakteristiek zalongetwijfeld verband houden met de eerstgenoemde, doch daarnaast zijn er nog anderefactoren die een ongunstige rol spelen zoals ontmenging van de betonspecie en het feitdat onderwaterbeton niet goed kan worden verdicht.De CUR-commissie C 17 die zich nader ori?nteert omtrent het storten van beton onderwater, heeft zich de vraag gesteld in hoeverre bovengenoemde verschillen door het gebruikvan hulpstoffen toegevoegd aan species bestemd voor onderwaterbeton kunnen wordengenivelleerd. Bepaalde hulpstoffen immers zijn er op gericht om de samengebrachte com-ponenten een inniger samenhang te geven, of anders gezegd, om cement als het ware 'vastte kleven' aan het toeslagmateriaaL Dit zou het uitspoelingseffect en de homogeniteit inpositieve zin kunnen be?nvloeden.Men heeft daarom op laboratoriumschaal een viertal categorie?n onderzocht ten einde hunwerking onderling te vergelijken. De resultaten zijn dus niet zonder meer op de praktUk vantoepassing, maar ze geven slechts een indicatie van de rangorde in bruikbaarheid.Zoals gebruikelijk bij laboratoriumonderzoek werden tevoren standaardmethodes ontwikkeldten behoeve van het samenstellen van de betonspecies, het storten onder water en hetmeten van de resultaten. Bij elke serie betonmengsels behoorden ook samenstellingenwaaraan geen hulpstof was toegevoegd, het zgn. blanco beton.De belangrijkste verkregen gegevens hebben betrekking op het uitspoelingseffect vanonder water gestort Beton, alsmede op de vermindering in druksterkte; de laatste verge-leken met hetgeen behaald werd met dezelfde mengsels, maar dan verwerkt op de normalewijze boven water.Het onderzoek verliep in e.en viertal fasen, waarbij telkens de gunstige resultaten de basisvormden voor de daarna volgende proeven. De onderzoekingen werden verricht door T.N.Q.De keuze van de bij het onderzoek betrokken hulpstoffenDe in aanmerking komende hulpstoffen behoorden grotendeels tot de groep van in wateroplosbare polymeren, een categorie die verder onder te verdelen is in natuurlijke en aan-. verwante polymeren (cellulosederiVaten) en synthetische polymeren. Voorts heeft men ookanorganische poeders en oppervlak-actieve stoffen toegepast. Tot de laatste groep behorenluchtbelvormers en plastific?ermiddelen. Uit elk der groepen werden enige hulpstoffen inhet programma opgenomen.Het samenstellen van de proefmengselsDe betonspecie bevatte 375 kg portlandcement, klasse A per m3? De korrelgradering vanhet tevoren gedroogde en gezeefde zand en grind is gegeven in fig. 1. Het mengen van decomponenten geschiedde in een tegenstroommolen van 50 liter. Eerst werd het droge toe-slagmateriaal en het cement gemengd; na twee minuten volgde de dosering van het watermet daarin eventueel de betreffende hulpstof opgelost. De totale mengtijd bedroeg 31minuut.Uitgegaan werd van een zetmaat van 12 - 15 cm. Voor de betonsamenstelling zonder hulp-stof betekende dit een water-cementfactor van 0,45. Bij gebruik van een hulpstof werd dehoeveelheid daarvan bepaald aan de hand van proefmengsels. Daarbij zijn twee criteriaaangehouden. Bij luchtbelvormende hulpstoffen ging men uit van 5% luchtgehalte vooronderwaterbeton. In de meeste andere gevallen (niet luchtbelvormend) was het optredenvan bleeding de richtlijn voor het vaststellen van de toevoeging. Bij de hulpstoffen waarbeide criteria niet relevant waren, is uitgegaan van een vrij willekeurige samenstelling waar-bij zo veel mogelijk de nagestreefde zetmaat van 12 - 15 cm werd aangehouden.De gevolgde beproevingsprocedureVan elke betonsamenstelling werden twee molenvullingen van ca. 27 liter vervaardigd. Deeerste werd gebruikt voor het maken van kubussen (15 X 15 X 15 cm3) boven water, nadat103o807090602050103000463032231511,25,6 72,8 31,40,600.300O,ISO Q200~ ?'j90..-/ !!G~bruikte kprrelgrodering (Fm=5,14) ./'80 T~ruggevonc:en met 1z~efonaly5es ortV /~Vgo:bi id met ~~ ? /ander wate gestorte beton Igroduillll ~ nl~ d~ uitlC/ f>:BoV.,J. /70/l(.t:l!./60 / mcleV V gra~~~ /SO / / /V //' V/ /30/V /'/ V20/ ~---V../V10~~,.,,,. L-------V-JtS ~------- ~0 I~lancoJ2. arabisch gem. 1'/,3. methyl ceilulose O,lS'/,4. hydroxyethyl ceilulose 0,1S'/,l S. catboxymethyl ceilulose 1'/,6 polyacryl onitril 2'I.7 polymethacryl zuur 3'/.a polyacrylaat O,S ;"9 copotymeer von vinylacetaat en maleinezuur-anhydride O,S'"( 10 silicagel 2'I.~ l1a bentoniet 2'I.l llb bentoniet S'/.( 12 luchtbel\ormir 0,1 'I.~ 13 luchtbelvormer ? vertrager 0,03. 0,27'/.l 14 plastificeermiddel 0,2 'I.---,.. uitspoeling van !let cement in 0/0Cement XXII (1970) nr. 3 10S4samenstelling: blancoontmengd, schraal (losse delen aan het oppervlak verwijderd)crOWI : crOWbl = 1,00uitspoeling = 21,6%druksterkte na 28 dagen: links - 438 en rechts - 137 kgf/cm26samenstelling: 0,15% hydroxyethy/celluloselage dichtheid, laagvormingcrOWI : crOWbl = 1,02uitspoeling = 12,4%druksterkte na 28 dagen: links - 275 en rechts - 139 kgf/cm2De foto's 4-8 geven enkele resultaten van de in de eerste onder-zoekfase gestorte kubussen; boven water - links, onder water -rechtsDe verhouding van de sterkte van onder water gestort beton methulpstof, ten opzichte van de sterkte van onder water gestortbeton zonder hulpstof, is weergegeven met de formule:crOWt : crOWbl5samenstelling: 1% arabische gomlaagvormingcrOWI: crOWbl = 1,21uitspoeling = 22,1 %druksterkte na 28 dagen: links - 484 en rechts - 165 kgf/cm27samenstelling: 2% bentonietvrijwel dichtcrOWI : crOWbl = 1,05uitspoeling = 15,4%druksterkte na 28 dagen: links - 332 en rechts - 143 kgf/cm28samenstelling: 5% bentonietlaagvorming, lage dichtheidcrOWI : O'OWbl= 0,88uitspoeling = 16,6%druksterkte na 28 dagen: links - 243 en rechts - 119 kgf/cm'Cement XXII (1970) nr. 3 106De foto's 4 tot 8 geven een indruk van het verschil in kwaliteit tussen de normale en deonder water gestorte kubussen, In de bijschriften zijn de druksterkten van de beide soortenkubussen tegenover elkaar gesteld, Bij de beoordeling van de resultaten moeten de aan-gegeven notities als volgt worden begrepen:Ontmengd:Schraal:Laagvormig:Vrijwel dicht:Lage dichtheid:Grindnesten:aan de onderzijde van het proefstuk voornamelijk grove toeslagcementarm en zanderig oppervlakvrijwel aangesloten stortnaden begrensd door een cementrijk laagje morteleen praktisch glad oppervlak met hoogstens sporen van bleedingholle ruimten ontstaan door onvoldoende eigen verdichting van het betonholle ruimten ontstaan door onvoldoende verdichting en door spoelwerkingTerugkomend op fig. 3,kan worden opgemerkt dat de kwadranten A, B, C en D een maatzijn voor de kwaliteit, waarbij kwadrant A te karakteriseren is als positief, zowel ten opzich-te van de druksterkte als ten opzichte van de uitspoeling.Op grond van deze gegevens zou men de categorie?n hulpstoffen als volgt kunnen waar-deren voor zover dit bij deze vrij willekeurige keuze mogelijk is:De natuurlijke polymeren geven ten opzichte van normaal onder water gestort beton in hetalgemeen een geringe verbetering van de druksterkte (uitgezonderd carboxymethylcellulose)en een duidelijke vermindering van de uitspoeling (uitgezonderd arabische gom),De synthetische polymeren tonen ten opzichte van normaal onder water gestort beton eengroot verlies aan druksterkte, echter een duidelijke vermindering van de uitspoeling,De anorganische poeders laten een gering verlies aan druksterkte zien (als gunstige uit-zondering 2% bentoniet *), terwijl de uitspoeling met uitzondering van 2% silicagel duidelijkminder blijktDe oppervlak-actieve stoffen laten praktisch geen verschil in druksterkte zien tegenovernormaal onder water gestort beton, maar wederom een duidelijk geringere uitspoeling,Tweede onderzoekfase; de resultaten ervanHet lag voor de hand om de resultaten van het voorgaande onderzoek gelegen in of nabijhet eerste kwadrant, in een volgende fase te onderzoeken, De dosering en keuze van dehulpstoffen, alsmede de resultaten wat betreft de druksterkteverhouding tussen normaal enonder water gestort beton tegenover de uitspoeling van cement zijn gegeven in fig, 9,De foto's 10-14 maken een visuele beoordeling van de normale en onder water gestortekubussen mogelijk, In de bijschriften worden wederom de druksterkten van de twee soortenkubussen tegenover elkaar gesteld,1~ +a,ossO.5~+O.15~1 blanco.2a Arabische gom 1~2b Arabische gom 2~2cArabische gom 5"3a methylcellulose O.O~Jb methylcellulose O?.t~Je methylcellulose 0.15"11 a bentoniet O,S"1bbeotoiliet ~11 c bentoniet 5%{a3a Arabische gom +methylcellulose11 a14a bentoniet +plastif .middel{{1l~ :r..~ ~... ~.2.a0,\.2 :'.~ 1.XV 1\V. \ ..11. /' 1 \,. ,. ,.\"110\"'2I:vad:zaJltD I:vaclraa'\000,5o,~15f~009Druksterkteverhouding tussen onder watergestort beton met hulpstof en normaalgestort 'blanco' beton t.o,v, het percentageuitgespoeld cement (onderzoekfase 2)Alle percentages hulpstoffen zijn betrokkenop het cementgewicht,o 10 15 20 23,3 25 30uitspoeling van het cement in ?10Cement XXII (1970) nr. 3 10710samenstelling: blancoontmengd, schraalcrOWI : crOWbl = 1,00uitspoeling = 25,0%druksterkte na 28 dagen: links - 467 en rechts - 159 kgf/cm'12samenstelling: 0,5% bentonietschraal