De schadelijke inwerking van verbrandingsgassen bijhet uitvoeren van betonwerken in de winterBij de pogingen, de aktiviteit van de bouwnijverheid ook in demaanden met koud en onwerkbaar weer te continueren, maaktmen gebruik van verschillende soorten warmtebronnen (kooks,steenkool, stookolie, petroleum, propaangas, elektriciteit, stoom,hete lucht, enz.) om in de min of meer afgesloten ruimte van hetgedeeltelijk voltooide bouwwerk de werkzaamheden te kunnenvoortzetten en/of om bijv. de binding en de verharding vancementmortel en betonspecie op normale wijze te doen plaatsvinden. Tegen de toepassing van gebruikelijke methoden en in-stallaties, waarbij de verbrandingsgassen niet m.b.v. een afvoer-pijp of op een andere wijze worden verwijderd (kookspotten,olievergassers, propaanbranders, e.d.), worden gewoonlijk debeperkende bezwaren aangevoerd van: a. ontwikkeling van ge-vaarlijk koolmonoxyde CO (kolendamp) in afgesloten ruimten;b. ongewenste stof- en roetvorming bij stukadoor- en schilder-werk.Een geheel ander bezwaar wordt naar voren gebracht in "hetartikel 'Effect of carbon dioxide on fresh concrete' in Journal of theAmerican Concrete Institute, december 1955. De beide auteurs vandit artikel, J. . au er en R. L. Freeman (resp. technischdirecteur en ingenieur van de Huron Portland Cement Co. teDetroit/Mich.), wijzen hier op de schadelijke Inwerking van hetin verbrandingsgassen aanwezige kooldioxyde C02 (koolzuur) opverse betonspecie. Ongetwijfeld zijn de vrij positieve resultatenvan hun onderzoek ook van belang voor de nederlandse beton-bouwers, hoewel de auteurs --na een uiteenzetting van de onder-zoekingen en de conclusies--toch nog aanraden, hun bevindingendoor eigen proefnemingen en ervaringen te bevestigen of telogenstraffen.Opgemerkt moet worden, dat er momenteel nog geengegevens bekend zijn over mogelijk overeenkomstige re-sultaten in Nederland.De auteurs van genoemd artikel zijn zich met het beschrevenprobleem gaan bezighouden, naar aanleiding van een voorval uitvroegere jaren. Zij werden toen geconfronteerd met een merk-waardig verschijnsel bij de uitvoering (in de winter) van eenbetonvloer in een groot winkelhuis te Wisconsin.Gewoonlijk kunnen gebreken in betonvloeren, ook als deze ineen koude periode zonder extra warmtevoorziening zijn gestort,worden teruggebracht tot fouten, die tijdens de uitvoering zijngemaakt: een onoordeelkundige betonspeciesamenstelling, hetgebruik van te veel water, een onjuiste menging en verwerking,een onvolledige afwerking en nabehandeling, het ondeskundiginstrooien van en doorschuren met droog cement, het bevriezenvan de onvoldoend verharde betonspecie, enz. Ook in het geval,dat er wel van tijdelijke extra warmtebronnen gebruik is gemaakt,heeft men nooit andere dan bovengenoemde oorzaken kunnenaanwijzen.In Wisconsin kwam men echter tot de conclusie, dat de aannemerhet betreffende betonwerk had uitgevoerd overeenkomstig debeste toentertijd bekende werkmethoden. Het grote vloeropper-vlak werd gestort in gedeelten van ca. 6?6 m2; v??r, tijdens enminstens 5 dagen na deze werkzaamheden hield men de lucht-temperatuur in het bouwwerk op ca. 10 "C. De benodigde warmtewerd geleverd door een aantal olievergassers (elk met een capaci-teit van 50 000 kcal/h), waarbij g??n voorzieningen waren ge-troffen voor de afvoer van de verbrandingsgassen. Zodra hetbetonoppervlak enigszins was opgestijfd, werd het beton nabe-handeld m.b.v. jute kleden, die gedurende 5 dagen vochtig werdengehouden. Nadat de eerste gedeelten van de vloer op bovenom-schreven wijze waren uitgevoerd, werd het jute verwijderd,waarbij men tot de ontstellende ontdekking kwam, dat hetbovenste laagje van het beton, tot een dikte van ca. 3 mm, zachtwas gebleven. Daaronder bleek de betonspecie op normale wijzete zijn verhard. De behandeling met allerlei chemische preparaten,die gewoonlijk kunnen worden gebruikt om dergelijke gebrekenCement 9 (1957) Nr. 3-4in betonvloeren te herstellen, leverde geen enkel positief resul-taat. De enige methode, om de betonvloer volledig bruikbaar tekunnen maken, moest worden gevonden in het afkrabben en af-schuren van het zachte laagje.Daar tijdens de uitvoering alle noodzakelijke maatregelen warengenomen, gaf de betreffende aannemer de schuld aan de ver-werkte cement, en omdat de betonspecie afkomstig was van eenzgn. betonmortelbedrijf, ontving ook dit bedrijf de nodige ver-wijten. Nadat echter van betonspecie-leverancier en cement-fabrikant was gewisseld, bleef het onaangename verschijnsel on-verminderd optreden. Om een oplossing te kunnen vinden voordit bijna raadselachtige probleem werd besloten op het bouw-werk enige vergelijkende proeven te nemen.a. Een vloergedeelte, dat op bovenvermelde wijze werd uitge-voerd, doch waarvan het betonoppervlak vrijwel onmiddellijkna het storten en afwerken met een speciale beschermendevloeistof (zgn. membrane curing compound) werd bestreken,vertoonde een normaal hard oppervlak.b. Een vloergedeelte, dat eveneens op de oorspronkelijke ma-nier werd uitgevoerd, doch waarbij de gewenste temperatuurvan I0 ?C werd verkregen m.b.v. de reeds ge?nstalleerde defini-tieve verwarmingsinstallatie (waarbij dus geen verontreinigingdoor de rookgassen kan optreden), leverde beton van zeergoede kwaliteit.Uit deze resultaten kon alleen worden geconcludeerd, dat deeigenlijke oorzaak zou moeten liggen bij de tijdelijke verwarming.Voor een nauwkeurig onderzoek van de betonvloer bepaaldemen aan het oppervlak het percentage vrije kalk Ca(OH)2, datwas gecarbonateerd tot calciumearbonaat CaCO3. De inwerkings-diepte van de carbonaatvorming wordt aanschouwelijk gemaaktm.b.v. fenolftale?ne, waarbij onder invloed van de in beton aan-wezige vrije kalk een rose-rode verkleuring optreedt, terwijldaarentegen de gecarbonateerde zone geen kleurveranderingvertoont. Geconstateerd werd, dat tot een diepte van ca. 3 mm84% van de vrije kalk Ca(OH)2 was omgezet in CaC03.Genoemd onderzoek vond ongeveer een maand na het stortenvan de betonspecie plaats, zodat deze sterke carbonaatvormingniet kon worden verklaard door de inwerking van het koolzuurC02, dat gewoonlijk ca. 0,035% van de atmosfeer vormt, aange-zien deze inwerking op een dergelijk tijdstip beslist nog nietmeetbaar zou kunnen zijn. Rookgasanalyses toonden aan, dat deverbrandingsgassen van olievergassers voor ca. 12--15% en vanpropaanbranders voor ca. 5--8% uit C02 bestaan. De andereaanwezige en voor beton schadelijke gassen bleken in zo geringeconcentratie voor te komen, dat hun invloed zonder bezwaarkon worden verwaarloosd. Verdere onderzoekingen hebbenaangetoond, dat gemiddeld 5% C02 aanwezig is in bouwwerken,waarin gedurende een koude periode van dergelijke verwarmings-apparaten gebruik wordt gemaakt. Deze concentratie is ongeveer143 maal zo groot als de hoeveelheid die in de atmosfeer voor-komt.Om tot een definitieve oplossing van het gestelde probleem tekunnen komen, zijn de proefnemingen in het laboratoriumvoortgezet. Op grond van bovenstaande conclusies ging men ertoe over, uitsluitend met koolzuurgas te experimenteren. Elkegewenste concentratie kon worden verkregen door het gas onderdruk in water op te lossen. Om verschillende redenen zijn deproeven uitgevoerd met grotere C02-concentraties dan gewoon-lijk in de praktijk zullen voorkomen.Een groot aantal proefstukken (schijven en kuben) werd direktna het ontvormen in een kleine stalen beproevingskast geplaatst,waarin voor de 6 proefseries als variabelen optraden: de C02-concentratie, de temperatuur en de relatieve vochtigheid. Boven-dien ondergingen de proefstukken, wanneer zij aan de C02-at-mosfeer waren blootgesteld, een nabehandeling volgens demethode van: a. nat houden; fa. vochtig houden en beschermen137Tabel 1. inwerkingsdiepte van carbonaatvorming na 24 uurserie-n r.co2%temp.?C rel.vocht.%inwerkingsdiepte in mmzonder C02 C02-atmosfeerlab.-nabeh.specialebeschermingvochtigjutenatgehouden1 16,8 4,7 97,4 0,2794 i) ............... 1,9304 2,84482 16,1 14,1 90,6 ............... ..........2) 2,2644 3,47983 18,3 21,7 83,8 ............... ............... 2,7940 4,06404 16,6 9,7 64,0 ............... 0,4826 1,9050 2,26445 10,3 15,3 84,5 ............... 0,5842 1,7780 2,03206 4,5 18,6 88,3 ............... 0,6350 1,4478 1,9050l) slechts ??n groep proefstukken. 2) uitgezonderd de series I t/m 3.m.b.v. jute lappen; c. beschermen en afdichten m.b.v. een specialevloeistof (zgn. membrane curing compound of anti-verdampings-middel). Ter vergelijking dienden proefstukken, die onder nor-male laboratoriumomstandigheden konden verharden.De inwerkingsdiepte van de carbonaatvorming werd zichtbaargemaakt m.b.v. fenolftale?ne en gemeten met een mikrometer.Daar na de eerste 24 uur van de verharding wel een verdere in-dringing van C02 werd geconstateerd, doch geen verdere vor-ming van zachte en schadelijke stoffen werd waargenomen, zijn intabel I geen latere metingen vermeld.Tabel I. Inwerkingsdiepte van carbonaatvorming na 24 uurVolgens de resultaten van de series I t/m 3 neemt de carbonaat-vorming toe met het stijgen van de temperatuur. Dit is in tegen-stelling tot het bekende feit, dat de oplosbaarheid van koolzuur-gas in water bij stijgende temperatuur afneemt. Wellicht kan desterkere carbonaatvorming in dit geval worden verklaard door deveel grotere hoeveelheid koolzuurgas, die noodzakelijk bleek tezijn om bij hogere temperaturen de concentratie te handhaven.Uit tabel ! volgt, dat bij een onbeschermd betonoppervlak hetcarbonateringsproces het volledigst is; een nabehandeling metvochtige jute lappen geeft een vermindering van de carbonaat-vorming; de toepassing van een speciale nabehandelingsvioeistof(membrane curing compound) heeft echter een nog veel gunsti-gere uitwerking.In het laatste geval is het zeer belangrijk, dat de vloeistof zorg-vuldig en gelijkmatig wordt aangebracht. Dit dient vrijwel on-middellijk na het storten resp. het ontkisten te geschieden.Opmerkelijke resultaten werden bereikt bij het bepalen van dedruksterkte van de proefkuben (volgens ASTM-voorschrift5?5?5 cm3). De kuben verbleven gedurende 96 uur in een C02-atmosfeer, waarna in het laboratorium een normale nabehande-ling en een verdere verharding plaats vond, totdat een ouderdomvan 28 dagen was bereikt. Ter vergelijking dienden proefkuben,die geheel onder normaal laboratorium omstandigheden kondenverharden. Uit de resultaten van Tabel II blijkt, dat zelfs bij eenmaximale carbonatering van het betonoppervlak (waardoor eenbetrekkelijk dik laagje (3--4 mm) wordt gevormd met een geringeof een te verwaarlozen sterkte), de kubussterkte toch is toege-nomen. De auteurs willen dit verklaren door de niet-schadelijkeTabel li. druksterkte na 28 dagenserie-nr.1)druksterkte in kg/cm2(kuben 5?5?5 cm3)zonder C02 C02-atmosfeerlab.- speciale - vochtig natnabeh. bescherming jute gehouden1 243 -- 268 2672 241 --2) 250 2433 244 -- 267 2824 210 245 234 2455 234 293 296 2976 240 250 258 253!) zelfde indeling als Tabel I. 2) uitgezonderd de series I t/m 3.138carbonaatvorming, die optreedt, nadat de betonspecie 24 uur isverhard.Bovenstaande gegevens vormen een verklaring voor het ver-schijnsel van zachte vloeroppervlakken, in het geval dat tijdens debinding en de verharding gebruik is gemaakt van verwarmings-installaties zonder rookgasafvoer (met kooks, stookolie, steen-kool, propaangas, e.d. als brandstof). De optredende ongewenstecarbonaatvorming blijkt in sterke mate te worden be?nvloed doorlage temperaturen (als gevolg van de grote oplosbaarheid bij dezetemperaturen), door de vochtigheid en de C02-concentratie.Indien betonspecie gedurende de eerste 24 uur na het storten aaneen sterke C02-concentratie wordt blootgesteld, ontstaat er eenzacht, kalkachtig en daardoor onbruikbaar betonoppervlak.Wordt echter voor de nabehandeling gebruik gemaakt van eenspeciale vloeistof (membrane curing compound) of van een anderafdichtend preparaat, dan zal er geen carbonaatvorming optreden,op voorwaarde dat de afdichting en bescherming zorgvuldig isaangebracht. Na een eerste verharding van 24 uur heeft de in-werking van C02 geen nadelige gevolgen meer; naar alle waar-schijnlijkheid wordt dan zelfs de betonkwaliteit verbeterd(Tabel II).De door de auteurs opgestelde verklaring voor bovengenoemdeverschijnselen luidt als volgt:Het bindings- en verhardingsproces van cement doorloopt 4 fasen :I. ongehydrateerd cement; 2. vorming van meta-stabiele gelach-tige of kristallijne gehydrateerde produkten, zoals calcium-hydroxyde, gehydrateerd calciumaluminaat, sulfaataluminaat, e.a.(Waarschijnlijk vormt het calciumaluminaat eerst een gel, waarnauitkristalliseren plaats vindt); 3. vorming van stabiele gels;4. vorming van kristallijne produkten.Bij inwerking van co2 tijdens de fase, waarin de cementgels nogonstabiel zijn, treedt er een schadelijke carbonaatvorming op;indien echter een meer stabiele fase is bereikt, heeft de C02-inwerking een gunstige invloed op de sterkte en de hardheid vanhet cement. Het carbonateren van beton is het ontstaan vanchemische verbindingen tussen kooldioxyde (C02) en de gehydra-teerde componenten van cement. Het koolzuur heeft een groteaffiniteit tot het aanwezige calciumhydroxyde; daarom zal aller-eerst deze binding (tot CaCO3) worden aangegaan. Het CO2 zalechter ook inwerken op de aanwezige calciumsilicaten en -alumi-naten, waardoor deze cementcomponenten worden ontleed, zo-dat met het vrijgemaakte CaO ook CaC03 wordt gevormd.Als beschermende maatregelen tegen de schadelijke inwerkingvan kooldioxyde (C02), tijdens een koude periode, moet mengebruik maken van verwarmingsapparaten, die de lucht in hetbouwwerk niet kunnen verontreinigen met verbrandingsgassenen, voor het geval dat een dergelijke apparatuur toch moetworden toegepast, afdekkende en beschermende preparaten ophet verse betonoppervlak aanbrengen.Aan het slot van het artikel wordt aangeraden, met verdere(noodzakelijke) proefnemingen de genoemde resultaten en con-rlusies te bevestigen of eventueel te ontkennen, zodat zonodigaanvullende richtlijnen kunnen worden opgesteld voor het uit-voeren van betonwerk in de winter.Naar aanleiding van bovenvermeld artikel beschrijft E. C. Mc-Millan, directeur van een amerikaanse aannemingsmaatschappij,in Journal of the American Concrete Institute, aug. '56, blz. 225/226,(vervolg op blz. 142)Cement 9 (1957) Nr. 3-4tek. 10doorsnede van de -bezinktank voorrioolwaterzuiverings-inrichting te RenkumTek. 10 geeft tenslotte een doorsnede van een door het Inge-nieursbureau v.h. J. van Hasselt & de Koning te Nijmegen ont-worpen en eveneens door van Hattum & Blankevoort N.V. teBeverwijk op voorspanning berekende bezinktank voor derioolwaterzuiveringsinrichting te Renkum.Hierbij heeft ook weer de ringwapening een dubbele funktie,nl. het opnemen van d?; spatkracht van de kegelvormige bodem,en het geven van een blijvende voorspanning in de wand, die terhoogte van de goot (zwelling) ca. 20 kg/cm2, in de top ca. 10 kg/cm2bedraagt. Hier is met vrijwel volmaakte zekerheid te zeggen,dat geen haarscheuren, hoe dan ook, zullen kunnen optreden.Evenals bij tek. 9 zijn de spankabels hier aangebracht in van tevoren ingestorte plaatstalen kabelomhullingen, daar latereomstorting bij deze vorm grote moeilijkheden meebracht.Bij al deze konstrukties is gebruik gemaakt van het voorspan-systeem Freyssinet.Prevention of Crack Formation ? cylindricaltanks (II)by G. W. P. van der Heiden, Civ. Eng.In this article which is a continuation of chapter 2in "Cement" 8 (1956) No. 21-22, p. 526 thefollowing items are dealt with: influence oflandings, extent of the circular force caused by thelandings and prevention as well as repair of suchcrack formation. The article concludes with someexamples of tanks which are prestressed, pre-stressing being applied in the topmost part of thewall in order to prevent, i.a. crack formation.Pr?vention de formation de fissures dansr?servoirs cylindriques (II)por l'ing. G. VV. P. van der HeidenCet article est la suite du chapitre II dans CEMENT8 (1956) No. 21-22, page 526 et traite: l'influencedes perrons, la dimension de la force circulairecaus?e par les perrons, pr?vention et r?parationde telles fissures. L'article conclut avec quelquesexamples de r?servoirs dont la partie sup?rieureest construite en b?ton pr?contraint entre autreafin d'?viter la formation de fissures.Vermeidung von Rissbildung in zylindrischenBeh?ltern (II) von Dipl.-lng. van der HeiderIn diesem Artikel, der die Fortsetzung von Teil IIin Cement 8 (1956) No. 21-22, Seite 526 ist,werden besprochen: der Einfluss von Podesten,die Gr?sse der von Podesten verursachten Ring-kr?fte, dann Vorkehrungen zur Vermeidung vonRissbildung und die Ausbesserung gerissenerBeh?lter. Den Schluss bilden einige Beispiele vonBeh?ltern mit Vorspannung, die u.a. zur Ver-meidung von Rissbildungen im obersten Wandteilangebracht wird.(vervolg van falz. 138)zijn ervaringen met ongewenste carbonaatvorming, die eveneensdoor kooldioxyde uit verbrandingsgassen bleek te zijn veroor-zaakt.In de wintermaanden van 1941 moest deze aannemer twee grotebetonvloeren uitvoeren. Het eerste projekt werd voltooid,zonder dat van extra verwarming gebruik werd gemaakt. Hettweede projekt moest in drie gedeelten worden uitgevoerd. Menstortte het eerste gedeelte (ca. 400 m2) bij een zeer lage buiten-temperatuur, zodat het noodzakelijk was een groot aantal zgn.salamanders (zonder rookgasafvoer) te plaatsen. De ontwikkeldegasconcentratie was kennelijk zeer groot, omdat --zoals de auteurlakoniek vermeldt-- enkele arbeiders ziek naar huis moesten gaan.Het storten van het tweede gedeelte (ca. 400 m2) vond plaats bijeen ?ets minder lage temperatuur, zodat het aantal verwarmings-apparaten kon worden verminderd. Het derde gedeelte (ca.200 m2) werd pas gelegd, toen de definitieve verwarmingsinstalla-tie van het gebouw reeds funktioneerde.Bij het tweede projekt (eerste en tweede gedeelte) werden debovenomschreven zachte betonoppervlakken aangetroffen. Daar142beide projekten door dezelfde arbeiders waren uitgevoerd enomdat in beide gevallen de betonspecie van dezelfde centralemenginstallatie was betrokken, heeft men de oorzaak van de uit-gebleven verharding bij de tijdelijke verwarmingsinstallaties ge-zocht en ook gevonden. In alle gevallen was de nabehandelinguitgevoerd door het betonoppervlak met water te besproeien.Omdat het tweede projekt in drie gedeelten was uitgevoerd, konmen duidelijk de invloed van verschillende C02-concentratiesonderscheiden. De drie afzonderlijk gestorte gedeelten vertoon-den resp. : een zacht, kalkachtig boven laagje va. I ------- 3 mm,plaatselijk zacht-gebleven en stofvormende gedeelten en (delaatste 200 m2) een nagenoeg feilloos betonoppervlak.v.d.V.Het zou interessant zijn om te vernemen, of dergelijke ervaringen,die dus betrekking hebben op de schadelijke inwerking van kool-dioxyde (verbrandingsgassen) op beton gedurende de eerste 24 uurna het storten, ook in Nederland zijn opgedaan. Voor gegevens ofaanwijzingen in deze richting houdt de redactie van Cement zichbizonder aanbevolen. Red.Cement 9 (1957) N-. i 4