ir. A. J. Chr. Dekkeradjunct-directeur NV. Ned. Spanbeton Mij,Alphen aid RijnCement XXII (1970) nr. 11Relatie tussen normdruk-sterkte cement enbetonkwaliteitDe invloed van de variatie in de normdruksterkte van cement op de28-daagse druksterkte van betonU.D.C. 691.54:620./ :389.6:691.32:539.42Relatie tussen normbeproeying cementsterkte en betondruksterkte1. SamenvattingOok al streeft men biJ de vervaardiging van beton naar constante eigenschappen van hetverharde beton, in de praktijk is het noodzakelijk enige variatie in de eigenschappen teaccepteren. Deze variatie wordt onder meer bepaald door niet te vermijden variaties in dewater-cementfactor en het cementgehalte, door verschillen in verdichting en nabehandeling,maar ook door variatie in de sterkte-eigenschappen van het gebruikte cement.Cement wordt vervaardigd van natuurlijke grondstoffen met niet volledig constante samen-stelling, terwijl ook bij een uitstekend beheerst fabricageproces van cement geringe variatiesin bij voorbeeld de temperatuur tijdens het branden en de maalfijnheid onvermijdelijk zijn. Desterkte van cement van een bepaald fabrikaat is dus niet constant, ma:::r kan evenals desterkte van beton gekarakteriseerd worden door een gemiddelde sterkte en een standaard-afwijking.In dit artikel wordt de orde van grootte van de variatie in de betondruksterkte (na 28 dagenverharding) ten gevolge van de variatie in de sterkte"eigenschappen van cement vergelekenmet de orde van grootte van de variatie in de betondruksterkte ten gevolge van alle overigefactoren, die spreiding in de sterkte van het beton veroorzaken.Deze vergelijking is onder meer van belang voor het beantwoorden van de vraag of men bijde keuring van cement dient uit te gaan van een sterkte-eis, gebaseerd op de gemiddeldesterkte dan wel van een sterkte-eis, gebaseerd op de karakteristieke sterkte, dit is de sterktemet 5% onderschrijdingskans.2. Conclusiesa. De invloed van de variatie in de normsterkte van cement op de variatie in de 28"daagse be-tondruksterkte is betrekkelijk gering bij de op de bouwplaats voor de vervaardiging van betongebruikelijke water-cementfactoren enerzijds en de mate van zorgvuldigheid bij de uitvoeringanderzijds.b. De invloed van de variatie in de normsterkte van cement op de variatie in de 28-daagse be-tondruksterkte kan niet verwaarloosd worden bij lage water-cementfactoren en grote zorgvul-digheid tijdens de uitvoering, zoals deze bij in de fabriek vervaardigde betonprodukten voor-komen. De invloed is echter niet overheersend.c. De variatie in de betondruksterkte wordt veroorzaakt door de gezamenlijke invloed van devariatie in de samenstellende grondstoffen en de variatie in de verdichting en nabehandelingvan het beton. Hoewel het cement ongetwijfeld de belangrijkste grondstof voor het beton is,heeft de gebruikelijke variatie in de normdruksterkte van het cement volgens conclusie a enb geen overheersende invloed op de standaardafwijking van de 28-daagse druksterkte vanhet eindprodukt beton. Daarom kan bij de grondstof cement - mede gelet op de praktischeuitvoerbaarheid van de keuring en op .de grote spreiding ten gevolge van de niet volledigeenduidige keuringsmethodiek - voorlopig volstaan worden met een sterkte-eis, die geba-seerd is op de gemiddelde sterkte, ook al gaat men bij de keuring van het eindprodukt betonuit van de karakteristieke sterkte.d. Voor een volledige benutting van de vele goede eigenschappen verdient het aanbeveling debeoordeling van cement aan een grondig onderzoek te onderwerpen.Hierbij zullen onder meer de volgende punten bestudeerd moeten worden:Hoe kan dekeuringsmethodiek van cement worden verbeterd, zodat de spreiding in de sterk-tecijfers hierdoor minder wordt be?nvloed?Hoe kan het te grote verschil tussen de werkelijke sterkte van het merendeel van de cemen-ten en de minimum sterkte genoemd in de normen tot een meer aanvaardbare grootte wordenteruggebracht?Welke sterkte-eisen moeten - gelet op het verkrijgen van zo goedkoop mogelijke betoncon-structies - worden gesteld aan de verschillende klassen cement? Moeten hiervoor - medegelet op de consequenties voor de prijs van het cement - bepaalde sterkte-eisen worden ver-hoogd of juist worden verlaagd?466? Op welke wUze kunnen de constructeurs meer inzichtgevende cUfers worden verstrekt overde sterkte-eigenschappen van het te gebruiken cement, waardoor de noodzakelUke veilig-heidsmarge bU het bepalen van de water-cementfactor en het cementgehalte kan worden ver-kleind?3. De bepaling van de sterkte-eigenschappen van cementDe sterkte van cement wordt bepaald volgens de methode die is aangegeven in NEN 3072(wordt binnenkort vervangen door NEN 3550). Van een genormaliseerd cement-zand-water-mengsel worden genormaliseerde proefstukken vervaardigd. Ook de verdichting, de wUzevan bewaren en de wUze van belasten zUn genormaliseerd.Binnen deze grenzen van de genormaliseerde beproevingsmethodiek zijn echter nog zoveelvariaties mogelUk dat van eenzelfde monster cement bU verschillende keuringsinstituten ver-schillende sterktecUfers worden verkregen. Volgens een Duits onderzoek kan de standaard-afwUking van de sterktecUfers voor hetzelfde monster cement dat onderzocht wordt bU ver-schillende keuringsinstituten wel 30 kgf/cm2bedragen. Deze grote standaardafwUking wordtwaarschUnlUk voornamelUk veroorzaakt door geringe verschillen in het gebruikte normaal-zand en de verdichtingsapparatuur, hoewel ook andere factoren een rol spelen.Omdat deze grote standaardafwUking ten gevolge van de beproevingsmethodiek niet gunstigis voor een zo optimaal mogelUk gebruik van het cement, moet de beproevingsmethodiek nogverder worden verfUnd.?en andere moeilUkheid bU het bepalen van de normsterkte van cement is de invloed van deouderdom van cement. Het cement kan namelUk gedurende de tUd dat het opgeslagen isgeweest, reageren met vocht uit de lucht, waarbU zich verhardingsprodukten vormen.BU opslag in goed afgesloten cementsilo's is het sterkteverlies niet groot, maar bU opslagvan verpakt cement moet rekening worden gehouden met een sterktevermindering voorcementklasse A van 10 tot 20% na 3 maanden en 20 tot 30% na 6 maanden (1) *. Door hungrotere maalfUnheid zUn cementen van de klassen B en C in dit opzicht nog gevoeliger.Bovenstaande moeilUkheden, die zich voordoen bU de bepaling van de sterkte van cement,belemmeren het invoeren van een verfUning van de keuringseisen. Dit zal van invloed zUn bUhet beantwoorden van de vraag of bU de keuringseisen van cement uitgegaan moet wordenvan de gemiddelde sterkte, dan wel van de karakteristieke sterkte.4. De karakteristieke sterkteDe karakteristieke sterkte is de sterkte met een 5% onderschrUdingskans. Wanneer de ge-middelde sterkte cr'bm en de standaardafwUking S bekend zUn, kan de karakteristieke sterkteworden bepaald met de formule cr'bk = cr'bm - 1,64 S (2, 3, 4).Het wordt meer en meer gebruikelUk de sterkte van beton vast te leggen door middel van dekarakteristieke sterkte. Ook de binnenkort verschUnende nieuwe betonvoorschriften gaan uitvan de karakteristieke sterkte. Men vraagt zich hierdoor vrUwel automatisch af of men danook bU het opstellen van dekeuringseisen van cement niet dient uit te gaan van de karakte-ristieke sterkte. Of men echter aan een dergelUke ingrUpende wUziging in de praktUk behoeftezou hebben, hangt onder meer af van de invloed van de variatie in de normsterkte vancement op de variatie in de betondruksterkte.6. De kwantitatieve invloed van de variatie in de normsterkte van cement op de variatie in debetondruksterkte voor het geval dat geen spreiding verondersteld wordt door overige factorenDe sterkte van beton wordt, uitgaande van een goede verdichting en een redelijke korrelver-deling van het toeslagmateriaal, in hoofdzaak bepaald door de grootte van de water-cement-factor en de normsterkte van het gebruikte cement.Prof. Walz heeft de samenhang tussen de water-cementfactoren de normsterkte van hetcement enerzUds en de betondruksterkte anderzUdsgeschematiseerd in een grafiek (fig. 1).Uitgangspunt van deze grafiek is, dat de normsterkte van het cement wordt bepaald volgensDIN 1064, het beton goed is verdicht en de druksterkte overeenkomstig de Duitse voorschrif-ten wordt bepaald (5).Omdat onder meer bij DIN 1064 wordt uitgegaan van een water-cementfactor van 0,6 en bUNEN 3072 van een water-cementfactor van 0,5, is de cementsterkte volgens NEN 3072 gemid-deld 8% groter dan de normdruksterkte volgens NEN 3072. De correctiefactor 1,08, die in dehierna volgende kwantitatieve uitwerking wordt aangehouden, kan weliswaar slechts als eenglobaal gemiddelde worden gehanteerd, doch dit is geen bezwaar, omdat voor onze beschou-wing alleen maar de orde van grootte van belang is, en een afwUking van de waarde 1,08slechts een geringe afwUking geeft in de uiteindelUke resultaten.Het verband tussen de betondruksterkte, de water-cementfactor en de normsterkte vancement is uiteraard niet zo eenduidig als in fig. 1 is weergegeven. De relatie zal bU voorbeeld5. Het verband tussen de variaties in de normsterkte van cement en de variatie in de betondruk-sterkteWanneer Sbc de standaardafwUking is in de betondruksterkte uitsluitend ten gevolge van devariatie in de normsterkte van cement en Sb de standaardafwUking is in de betondruksterktedoor alle overige factoren, die spreiding veroorzaken, dan wordt de resulterende standaard-afwUking Sbr van de betondruksterkte gevonden met de formule:Sbr = VSbc' + Sb'. Uit deze formule blUkt dat Sbc onder het wortelteken voorkomt. Hierdoorwordt de invloed van de variatie in de cementsterkte Sbc op de resulterende standaardafwU-king Sbr van de betondruksterkte afgezwakt.8450822S83008600nrmaal rukst kte n28 ogen700+----'Ij--j--c-f---+---t--+--13001,00+~+-~"l~-'\i::H~---+---+-__j,3 O,I, 0.5 0.6 0.7 0.8 0,9 10water-'cementfactar (w)500 +--'