O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eSte en cons tr uc ties86 cement 2008 6Gedurende ruim een jaar zijn opverschillende tijdstippen mortel enstenen, beide steeds van hetzelfdetype, verwerkt voor onderzoek aanmetselwerk. De mortel was eenstandaard M7,5 mortel (NEN 3835aanduiding; volgens EN 998-2 zoude mortel voldoen aan de kwaliteitM5.). Per charge werden drie mor-telbalkjes van 40 x 40 x 160 mm3vervaardigd. De mortelbalkjes wer-den na een dag uit de stalen malgehaald en vervolgens zeven dagenbij 100% RV en ongeveer 20 ?Cbewaard. Daarna werden ze tot hetmoment van beproeven opgebor-gen in een klimaatkamer bij 60%RV en 20 ?C. Het gewicht van demortelbalkjes werd bepaald directna het uit de mal halen, na zevendagen bewaren bij 100% RV en20 ?C en voorafgaand aan beproe-ving.B e p r o e v i n gVolgens NEN 3835 werden demortelbalkjes eerst op buigingbeproefd tot breuk (foto 1). Debuigtreksterkte werd bepaald met:fbuig =Fbuig,ult?100/4____________40?402/6waarin:Fbuig,ult is de grootst waargenomenkracht tijdens de buigproef.De afstand van de oplegpuntenwas 100 mm; het mortelbalkjewas 40 mm breed ?n hoog. Line-air elastisch materiaalgedrag isverondersteld.De twee breukstukken werdenvervolgens op druk tot breukbelast via een stalen drukplaatjevan 40 x 40 mm2(foto 2). Dedruksterkte is bepaald met:fdruk =Fdruk,ult_______40?40waarin:Fdruk,ult is de grootst waargenomenkracht tijdens de drukproef.Totaal werden 68 series van drieprisma's beproefd op buiging (204proeven) en 408 breukdelen opdruk.Spreiding van mechanischeeigenschappen prefab morteldr.ir. A.T. Vermeltfoort, TU Eindhoven, fac. BouwkundeOm diverse eigenschappen van prefab mortel te valideren is op de TUEindhoven laboratoriumonderzoek uitgevoerd. Tegelijk met het metselen vanmuren voor proeven naar het gedrag van metselwerk, werden mortelprisma'sgemaakt. Doel was om vast te stellen hoeveel de mortelsterkte afwijkt van deopgegeven waarde, hoe groot de spreiding van de sterkte is en wat de invloedop de sterkte is van parameters zoals ouderdom, vochtgehalte tijdens verwer-ken en volumegewicht. De mortelproeven werden uitgevoerd volgens NEN3835, een norm die vrijwel dezelfde eisen stelt als NEN-EN 1015-11 [1].1 |Proefopstelling buigingO n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eSte encons tr uc tiescement 2008 6 87R e s u l t a t e nHet belangrijkste resultaat uit debeproevingen is een gemiddeldedruksterkte van 9,51 N/mm2meteen standaarddeviatie van 1,76 N/mm2(C.o.V. 18%). De kleinstewaargenomen sterkte was 6,10 N/mm2, de grootste was 14,76 N/mm2. De gemiddelde buigtrek-sterkte was 2,93 N/mm2met eenstandaarddeviatie van 0,40 N/mm2(C.o.V. 14 %).Druksterkte versus volgnummerIn figuur 3 is de druksterkte uit-gezet tegen het volgnummer.Hierin zijn clusters van zes resul-taten te herkennen. Verder blijkthieruit dat drie clusters van zesboven de 95%-grens van 12,94 N/mm2 vallen (sterker) en geenonder de 95%-grens van 6,09 N/mm2 (zwakker).Druksterkte versus ouderdomVeelal wordt verwacht dat de(druk)sterkte van mortels toe-neemt in de tijd. Daarom is dedruksterkte uitgezet tegen de ou-derdom van het proefstuk (fig. 4),die varieerde tussen 39 dagen en91 dagen (gemiddeld 63 dagen).In deze periode bleek de ouder-dom geen significante invloed opde druksterkte te hebben.Druksterkte versus buigtreksterkteDruksterkte en buigtreksterkte vanmaterialen zijn aan elkaar gerela-teerd. In figuur 5 is het gemid-delde van telkens twee druksterk-ten uitgezet tegen de treksterktevan hetzelfde mortelbalkje.Het verband is als `redelijk' (R2 =0,66) aan te merken. Een druk-sterkte van ruim drie keer debuigtreksterkte stemt met de ver-wachting overeen.VochteffectenBij het aanmaken van de drogeprefab mortel werd water toege-voegd, opdat de specie de gewens-te verwerkbaarheid krijgt enbehoudt en uiteraard om de mor-tel te laten verharden. In principewerd een spreidmaat van 170 mmnagestreefd in combinatie met dewens van de metselaar voor eengoede verwerkbaarheid. Dat wilzeggen dat bij het verwerkensoms wat water "op het oog" werdtoegevoegd. De te beproeven pris-ma's werden alle gemaakt vanmortel die al enige tijd in de kuiphad gezeten, ongeveer halverwegehet verwerken van de betreffendecharge.Het gemiddelde gewicht bijbeproeven was 460 gram (volu-mieke massa 1797 kg/m3) meteen C.o.V. van 1,9%.Tabel 1 |Eigenschappen van mortel volgens fabrikant en volgens proeven in het Pieter van Musschenbroeklaboratoriumbuigtrek (N/mm2) druk (N/mm2)gemiddeld st.dev. C.o.V. gemiddeld st.dev. C.o.V.laboratorium 2,93 0,40 13,73 9,51 1,76 18,08fabriek 2,84 0,43 15,11 9,61 1,74 18,45verhouding 1,03 0,93 0,91 0,99 1,01 0,982 |Proefopstelling drukO n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eSte en cons tr uc ties88 cement 2008 6Druksterkte versus droog gewichtDe volumieke massa heeft moge-lijk invloed op de (druk)sterkte;een grotere volumieke massaduidt op meer "materiaal per volu-me eenheid" met daardoor eengroter draagvermogen. In figuur 6is de druksterkte uitgezet tegenhet droge gewicht. Door de meet-punten is met de kleinste kwadra-tensom een best passende lijnbepaald. De R2 van 0,29 duidt erop dat er geen significant verbandis tussen druksterkte en drooggewicht; de stijgende tendens isechter wel zoals verwacht: eengroter gewicht (minder pori?n)geeft een hogere sterkte, met alslimiet de druksterkte van denatuursteensoort waaruit de zand-korrels bestaan. De andere limietis die waarbij de volumieke massanul is; dan is de sterkte uiteraardook nul.Druksterkte versus gewichtsafnameVocht in mortel verdampt, het pris-ma droogt. De hoeveelheid ver-dampt water is een maat voor dehoeveelheid pori?n en meer pori?nleidt tot een lagere (druk) sterkte.In figuur 7 is de druksterkte uitge-zet tegen de gewichtsafname.De R2 van 0,24 duidt erop dat ergeen significant verband is tussendruksterkte en gewichtsafname;de dalende tendens is echter welzoals verwacht: meer gewichtsver-lies (meer pori?n) geeft een lageresterkte.Drooggewicht versus gewichtsafnameHet gewicht van de mortelbalkjes(alle met eenzelfde volume) bijontkisten en veel later (na dro-gen) bij het beproeven is (wel-licht) een maat voor de toege-voegde hoeveelheid water. Van??n cluster van zes blijkt hetgewicht (veel) meer en van eenander cluster van zes (veel) min-der te zijn afgenomen. De ouder-dom van de proefstukken heeftgeen significante invloed op degewichtsafname, zoals uit figuur9 blijkt. In figuur 10 is de ge-wichtsafname uitgezet tegen hetdroge gewicht bij beproeven. DeR2 van 0,0126 is `slecht'; er isgeen verband tussen droog ge-wicht en gewichtsafname.E i g e n s c h a p p e n v o l g e n sl e v e r a n c i e rUiteraard beproeft de leverancier/fabrikant van de mortel steek-proefsgewijs zijn producten. Infiguur 11 zijn de gemiddeldewaarden van buigtrek- en druk-proeven op prisma's per dag uit-gezet tegen de testdatum. Gemid-deld was de druksterkte over detestperiode 9,61 N/mm2, met eenstandaarddeviatie van 1,74 N/mm2(C.o.V. 18%). Voor de treksterktewaren de waarden respectievelijk2,84 N/mm2, 0,43 N/mm2en15,1%.In tabel 1 worden de waarden diemet proeven in het laboratorium(proefstukken gemaakt tijdens hetmetselen) werden gevonden, ver-geleken met die uit de fabriek. Deovereenkomst is duidelijk.691215volgnummerdruksterkteinN/mm20 50 100 150 200 250 300 350 400 4500246810121416ouderdom in dagendruksterkteinN/mm20 20 40 60 80 100y = 3,255xR2= 0,66210246810121416buigtreksterkte in N/mm20 1 2 3 4 5druksterkteinN/mm23 |Druksterkte versus volg-nummer4 |Druksterkte versusouderdom van de proef-stukken5 |Druksterkte versus buig-treksterkte0246810121416droog gewicht bij beproeven (gram)druksterkteinN/mm2400 420 440 460 480 500y=0,1123x - 42,045R2=0,29456 |Druksterkte versusdrooggewichtO n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eSte encons tr uc tiescement 2008 6 89De verhouding tussen gemiddeldeen spreiding (de C.o.V.) is voor debuigtreksterkte kleiner dan voorde druksterkte.D i s c u s s i eGedurende ruim een jaar zijn opverschillende tijdstippen mortelsen stenen verwerkt voor onder-zoek aan metselwerk. Per chargeaangemaakte mortel werden driemortelprisma's vervaardigd. Degebruikte mortel was steeds vanhetzelfde merk en type (M7,5vlgs NEN 3835) en werd steedsop dezelfde manier aangemaakten verwerkt met het doel steedsdezelfde metselwerksterkte teverkrijgen. Alle variatie komtdoor onbedoelde oorzaken. Degemiddelde sterkte was 9,51 N/mm2met een spreiding van 1,76N/mm2(C.o.V. = 18,5%). Dezewaarden zijn bijna gelijk aan dieuit het controleproces in defabriek.De morteldruksterkte kan vari?rendoor:? verschilleninsamenstelling;fabrieken leveren een mini-male kwaliteit, de gebruiktemortel zal veelal sterker dangevraagd zijn;? verschillenintijdstipvanmaken(vroeg, d.w.z. direct na het aan-maken, laat, d.w.z. relatief langetijd na het aanmaken);? verschillenintoegevoegdehoe-veelheid aanmaakwater;? verschilleninmaakprocedure;? verschilleninverwerktehoe-veelheid mortel op moment vanmonstername*).C o n c l u s i eBehoudens enkele uitschietersvoldoen de resultaten aan de ver-wachting en de minimaal aanM7,5 gestelde eis. Harde conclu-sies ten aanzien van het verbandtussen druksterkte en (onbedoel-de) parameters in de proevenkunnen niet worden getrokken.Tendensen zijn wel volgens ver-wachting.Het bepalen van het gewicht en degewichtsafname van prisma's isniet meer nodig want een relatiemet de druksterkte werd niet aan-getoond. Kwaliteitscontrole doorde fabrikant van de mortel geefteenzelfde beeld als de proeven opproefstukken die tijdens het ver-werken werden gemaakt. nL i t e r a t u u r1. NEN-EN 1015-11 Beproevings-methoden voor mortel voormetselwerk - deel 11: Bepalingvan de buigtrek- en druksterktevan de verharde mortel.*) De mortelproefstukken werden gemaakt van mortel die ongeveer halverwege het verwerken van de chargeuit de betreffende metselkuip werd genomen. Tijdens het metselen gooit de metselaar het surplus mortel dathij van de muur schraapt, terug in de kuip. Verwacht wordt dat als dit vaak gebeurt, de kwaliteit minder is.Soms wordt na enige tijd nog wat water toegevoegd om de specie verwerkbaar te houden en ook dit be?n-vloedt de sterkte negatief.0246810121416gewichtsafname bij beproeven (gram)druksterkteinN/mm20 10 20 30 40 50 60y=-0,189x + 15,732R2=0,24140102030405060ouderdom in dagengewichtsafname(gram)0 20 40 60 80 1008 |Gewichtsafname versusouderdom0102030405060drooggewicht (gram)gewichtsafname(gram)430 440 450 460 470 480 490y= -0,0603x + 60,39R2= 0,01269 |Gewichtsafname versusdrooggewicht02468101214161821-321-421-521-621-721-821-921-1021-1121-12sterkte[N/mm2]datum10 | Buigtrek- en druk-sterkte volgens mortel-fabrikant7 |Druksterkte versusgewichtsafname