Theorie en praktijk bij hettrillen van betonspecie U.D.C. 666.97.033.16trillen van betonspeciedoorir. Kreijger (Instituut T.N.O. voor Bouwmaterialen en Bouwconstructies)Voordrachi op de 'Beiondag 1962', Scheveningen, 20 nov. 1962Vergelijking eigenschappen van ongetrilde en getrilde beton-specie na verhardenDe werkelijke betekenis van het verdichten door middel vantrillen ligt in het feit, dat de water-cementfactor verminderdkan worden en dat hierbij een nagenoeg volledige verdichtingvan de betonspecie bereikt kan worden. Daar cement in depraktijk 15 -- 20 gew. % water chemisch zal binden, zal hetoverige water verdampen en aanleiding geven tot het ontstaanvan pori?n en capillairen.De cementsteen die de eigenschappen van het beton bepaalt,zal dus dichter kunnen zijn naarmate de water-cementfactorlager is. De ondergrens van de water-cementfactor van beton-specie, die door middel van trillen nog juist nagenoeg geheelverdicht kan worden ligt bij 0,30 ? 0,35 voor de triltafel, bij0,35 ? 0,40 voor de bekistingstriller tegen de zijwand van debekisting bevestigd en voor de wegentrilmachine, en bij 0,40 ?0,45 voor de trilnaald en de plaattriller.Een globaal inzicht in de verandering van de eigenschappenvan verharde beton, dat wel en niet is getrild, is dus moeilijkte maken. Uit de litteratuur werden enige gegevens verzameld,enerzijds betreffende beton met zodanige water-cementfactordat de zetmaat 15 --18 cm bedroeg, anderzijds betreffendebeton met zodanige water-cementfactor dat de zetmaat 5 -- 8cm bedroeg (laatstgenoemd beton werd hoofdzakelijk verdichtmet behulp van een trilnaald).De verhouding van de eigenschappen van deze twee beton-soorten blijkt nagenoeg onafhankelijk te zijn van het cement-gehalte, voor zover dit tussen 275 en 375 kg per m3beton isgelegen. Fig. 46 geeft een overzicht van de verhoudingsgetallenvoor een aantal eigenschappen.fig. 46. vergelijking eigenschappen getrild en ongetrild betonEffect van fouten bij het verdichten van betonspecieUitgaande van de verlangde eigenschappen zoals sterkte,krimp, elasticiteitsmodulus en oppervlaktegesteldheid, kan debetonsamenstelling worden vastgesteld, waarmee dus ook deviscositeit vastligt.Men dient nu het verdichtingsproces aan te passen aan de vis-cositeit. Indien dit niet voldoende het geval is, zullen feilenmogelijk zijn. Deze kunnen dus slechts twee oorzaken hebben,namelijk doordat de apparatuur onvoldoende verdichtings-energie geeft (hetzij door onvoldoende overbrenging van detrillingen naar de specie, dan wel door onvoldoende voort-planting in de specie of door te kort trillen) of doordat deapparatuur te grote verdichtingsenergie geeft (eventueel doorte lang trillen).In de praktijk zal men in de genoemde twee gevallen zeggen,dat voor een bepaalde trilapparatuur de specie 'te droog'resp. 'te nat' was. Verdere factoren die deze verschijnselen dannog kunnen be?nvloeden zijn: een dichte of een lekkende be-kisting en droog of nat bekistingshout. Voor de zgn. 'te drogespecie' kan onderscheid worden gemaakt tussen a. specie dievan de aanvang af (na de menging) reeds te droog was (tegeringe water-cementfactor) en b. specie die oorspronkelijk(na de menging) een goede consistentie bezat doch een tijdheeft gelegen (en daarbij is uitgedroogd) alvorens te wordenverdicht. Ten slotte zal de oppervlaktegesteldheid van hetbeton worden be?nvloed door de soort bekistingshout.De volgende combinaties werden daarom onderzocht bij trillenmet een trilnaald van 9 000 tr./min.nr. consistentie dichte mal(D)lekkende mal(L)1 te droog; zetmaat < 0(w.c.f. = 0,335)drooghoutDBnat*houtNB2 te droog; zetmaat 3 cmdoor 3 ? 4 uur liggen(w.c.f. =0,49)drooghoutDBnat*houtNB3 goed; zetmaat 10 cm(w.c.f. = 0,49)drooghoutDBnat*houtNBdrooghoutDBnat*houtNB4 te nat; zetmaat 20 cm(w.c.f. =0,58)drooghoutDBnat*houtNBdrooghoutDBnat*houtNB* in duplo met 3 uur en 24 uur onder water plaatsen v??r hetbekistenAls houtsoorten worden gekozen: ongeschaafd vurenhout (OV),geschaafd vurenhout (GV), hardboard (HB) en betontriplex (BT),die elk een zijde vormde van een mal met een grondvlak van25 cm ? 25 cm en een hoogte van 50 cm. Hierbij bevonden BTen HB zich tegenover elkaar.Het cementgehalte was 325 kg portlandcement klasse A per m3beton, terwijl het zand-grindmengsel een fijnheidsmodulus van5,14 had. De totale zeefresten op de zevenN 480-d-23waren resp. 7,911,639,05,660,02,865,51,470,00,6079,30,30092,80,15099,6mm%Voor de mengselswas de w.c.f. resp.en de zetmaat10,34020,49(3)30,491040,5820cm (3) na 3 ? 4 uuriggenCement XV (1963) Nr. 3 171* Het eerste en tweede gedeelte van dit artikel zijn gepubliceerd in CementXV (1963) Nr. 1, blz. 16-20 en Nr. 2, blz. 75-80.foto la 1, D, ?V, m foto 2a 1,0, OV, NBfoto 1 1. D, GV, DB foto 2b I.D. G?, MBfoto le 1,0, HB, mfoto ld 1, D, BT, 03foto 2c 1,0, HB, NBfoto 2d 1, D, BT, Ni172 Cement XV (1963) Nr. 3foto 3 1, D, NB foto 4 3', L, NBfoto 10 4', L, NBfoto 5 1, D, NB 4, D, NBDe specie werd in twee lagen in de mal gedaan en elke laagwerd met een trilnaald van 9000 tr/min. op vijf plaatsen ('dob-belsteen-motief') getrild tot het bovenvlak vochtig glanzendwas. Bij specie 7 kort dit nauwelijks worden bereikt, bij specie4 was dit zonder trillen reeds het geval en deze specie werddus sterk 'oververdicht'. Na 2 dagen werden de proefstukkenontkist, waarna de oppervlakken werden gefotografeerd. Ver-dere verharding had buiten in weer en wind plaats tot 7 dagenouderdom. Op dat tijdstip werd de voortplantingssnelheid vanspanningsgolven door het beton bepaald, werden de kolom-men middendoor gezaagd tot kubussen 25 x 25 x 25 cm3enwerd de kubusdruksterkte hiervan vastgesteld.Voor serie ? bleek nat (NB) of droog (DB) bekistingshout nauwe-lijks verschil in oppervlaktegesteldheid te geven, wel is dezesamenstelling zeer gevoelig voor een gering verschil in water-cementfactor: de foto's la-d geven de oppervlaktegesteldheidvoor water-cementfactor 0,340 en de foto's 2a-d die voor water-cementfactor 0,335. Duidelijk komt, vooral bij de foto's 2a-d, deporeuze grindnestachtige structuur tot uiting. Duidelijk blijktook dat betontriplex tot het relatief mooiste oppervlak leidt.Voor de serie met water-cementfactor 0,335 kon de holte van detrilnaald niet meer worden gesloten, voor de serie met water-cementfactor 0,340 was dit nog juist wel het geval. Foto 3 geeftdeze holten in doorsnede te zien voor het mengsel met 0,335samenstelling, terwijl foto 4 een analoge doorsnede geeft vande goed verdichte samenstelling 3. Op foto 4 ?s duidelijk te ziendat de structuur geen enkele verstoring toont als gevolg van hetinsteken en weer uittrekken van de trilnaald. Dit is nog wel hetgeval bij het beschouwen van de langsdoorsnede van 7-D-NB,waar duidelijk de plaatsen van de trilnaald zijn te zien (foto 5).Ondanks de ten opzichte van de gebruikte trilnaald, te ge-ringe water-cementfactor (0,34), werd met deze samenstellingbij 7 dagen ouderdom toch een kubusdruksterkte (25 x 25 x 25cm3) gevonden van 373 kg/cm2voor de bovenhelft en 389 kg/cm2voor de onderhelft. Voor het mengsel met water-cementfactor0,335 --waarbij de holte van de naald zich niet meer sloot--waren deze sterktecijfers resp. 89 kg/cm2en 174 kg/cm2. Het cri-terium van het sluiten van de holte bij uittrekken van de naaldis dus wel selectief.Voor betonsamenstelling 2 gaf nat bekistingshout (NB) vooralle soorten hout bij dichte (D) bekisting aanleiding tot meer engrotere luchtblazen dan droog bekistingshout (DB). De foto's6a en 6'a geven dit weer voor het ruwste oppervlak (OV), defoto's 7d en 7'd voor het gladste oppervlak (BT). Opmerkelijk?S hierbij, dat nagenoeg geen verschil in oppervlakte-aanzienen in sterkte wordt gevonden ten aanzien van dezelfde eigen-schappen voor betonsamenstelling 3. Dit geeft dus de aan-wijzing dat een betonsamenstelling die oorspronkelijk goed iste verdichten, dit blijft, ook na 3 ? 4 uur liggen, ongeacht dusuitdroging (de relatieve vochtigheid tijdens de uitdroogperiodewas ca. 45%, de temperatuur ca. 19 ?C). Droge bekisting (DBJblijkt voor samenstelling 2 tot iets hogere sterkte te leiden dannatte bekisting (NB) (namelijk 175 en 189 kg/cm2ten opzichtevan 158 en 184 kg/cm2), waarschijnlijk als gevolg van het opzui-gen van water. Dat het zwellen van het bekistingshout hierbijzou leiden tot afschilferen van de cementhuid (ongeveer tijdensde binding) werd bij deze serie niet geconstateerd. Dit wasaljeen het geval voor samenstelling 3 met geschaafd vurenhout(GV) als bekistingsmateriaal. Overigens ging het lossen vanalle samenstellingen met nat bekistingshout (NB) gemakkelijkerdan die met droog bekistingshout (DB). In de praktijk (langereplanken) zal dit dus veel beter tot uiting komen.Voor betonsamenstelling 3 ('goed') geven de foto's 8b en 8'bvoor geschaafd vurenhout (GV) het verschil in droog (DB) ennat bekistingshout (NB) voor een dichte (D) bekisting; de foto's9b en 9'b tonen dit verschil voor een lekkende (L) bekisting.De sterkte varieert hierbij van ca. 150 kg/cm2tot ca. 210 kg/cm2,waarbij de tendens aanwezig is, dat lekkende (?.J bekisting leidttot hogere sterkte evenals droog hout (DB); de serie met lek-kende (L) bekisting en droog hout (DB) bezat dan ook dehoogste sterkte (212 en 198 kg/cm2), de serie met dichte bekis-ting (D) en nat hout (NB) de laagste ?153 en 170 kg/cm2).Ook het meer of minder nat zijn van het hout (resp. droog, 3uur onder water en 24 uur onder water v??r het ontkisten) komtvoor de lekkende mal (L) in de sterkte tot uiting: gevonden werdrespectievelijk gemiddeld 205 kg/cm2,176 kg/cm2en 169 kg/cm2.Voor de lekkende mal (L) zijn duidelijk de uitgespoeldecementstrepen ter plaatse van de lekkende naden ('zand-strepen') te zien.Het aanzicht van de oppervlaktegesteldheid varieert syste-matisch met de soort hout en met het droog of nat zijn vandit hout. Voor ongeschaafd vurenhout (OV) geeft zowel voordichte (D) als lekkende (?.) mal de natte bekisting (NB) meer engrotere luchtblazen dan de droge bekisting (DB). Voor ge-schaafd vurenhout (GV) is dit nog zo ten aanzien van de dichtemal (D); voor de lekkende mal (L) is evenwel geen verschilmeer te zien in aantal en grootte der blazen. Voor de gladdehoutsoorten als hardboard (HB) en betontriplex (BT) geeft denatte bekisting (NB) steeds, dus zowel bij dichte (D) als lekkende(t) bekisting, minder en kleinere luchtblazen te zien.Voor betonsamenstelling 4 ('te nat') werd een sterkte gevondenvan ca. 110 kg/cm2tot 140 kg/cm2. Op de doorsnede is nauwe-lijks de plaats van de trilnaalden te herkennen (misschien metveel moeite aan de ?ets mortelrijkere samenstelling daar terplaatse); ernstig lijkt dit echter niet (foto 10). Op de langs-doorsnede is eveneens weinig te zien van segregatie (foto 5).Evenals bij 3 geeft een lekkende mal (L) weer de uitgespoeldecementdeeltjes te zien als lichtere zandstrepen. Voor een dichtebekisting (D) kunnen mooie vlakken worden verkregen met be-slist minder luchtblazen dan voor 3. Aan de onderzijde zijn insommige gevallen segregaties zichtbaar.De foto's 11b en 11'b geven voor geschaafd vurenhout (GV) deoppervlaktegesteldheid voor de lekkende (L) mal met resp.droog (DB) en nat (NB) hout, de foto's 12c en 12'c geven deanaloge oppervlakken voor hardboard (HB) met dichte bekis-ting (D). In alle gevallen geven de natte bekistingen (NB) aan-leiding tot de mooiste oppervlakken wat betreft luchtblazen.Cement XV (1963) Nr. 3 173foto 6a 2, D, OV, DBfoto 7d 2, D, BT. DBfoto 6'a 2, D, OV, NBfoto 7'd 2, D, BT, NBWat betreft kleurverschillen op gladde oppervlakken blijktvoor betontriplix (BT) duidelijk, dat bij dichte (D) mal en nattebekisting (NBJ voor de series 7, 2, 3 en 4 achtereenvolgenssteeds minder kleurverschillen zichtbaar zijn; vooral 4 geefteen egaal gekleurd vlak te zien.Zodra de mallen lekken worden kleurverschillen zichtbaar (af-gezien van plekken met uitgespoeld cement). Is hierbij hethout niet nat gemaakt dan zijn grotere kleurverschillen zicht-baar ?n vergelijking met de overeenkomende series met nattebekisting.Voor de overige houtsoorten werd geen systematiek in dekleurverschillen gevonden; deze verschillen waren in meer ofmindere mate aanwezig zonder relatie ten aanzien van d? va-ri?rende factoren (D, L, NB en DB).Ten slotte dient te worden vermeld dat bij hardboard (HB) alsbekistingsmateriaal voor de samenstellingen ?, 2 en 3, opper-vlakken worden gevormd waarop zich droog, los cement-poeder bevindt dat met de vinger kan worden afgewreven;voor samenstelling 4 met natte bekisting (NSj werd evenwelgeen poedervorming geconstateerd, bij de droge bekisting (DB)nog gedeeltelijk aan de bovenzijde.Tabel 1 geeft ten slotte een overzicht over de resultaten van desterkte.tabel 7. slerkte en volumegewicht van 7 dagen oude kubussen 25 cm x 25 cm x 25 cmserie eigenschap dichte mal (D) lekki inde mal(L)droge bekistingPB)natte bekisting (NB) droge bekisting(DB)natte bekisting (NB)3 uur nat 24 uur nat 3 uur nat 24 uur nat1w.c.f. = 0,340 bovenondervol. gew. (kg/dm3)drukst, (kg/cm2)vol. gew. (kg/dm3)drukst, (kg/cm2)2,363732,393892,39329--1w.c.f. = 0,335 bovenondervol. gew. (kg/dm3)drukst, (kg/cm2)vol. gew. (kg/dm3)drukst, (kg/cm2)-- -- 2,11892,25174*2w.c.f. = 0,493 ? 4 uuruitgedroogdbovenondervol. gew. (kg/dm3)drukst, (kg/cm2)vol. gew. (kg/dm3)drukst, (kg/cm2)2,341752,36189-- 2,341582,381843w.c.f. = 0,49 bovenondervol. gew. (kg/dm3)drukst, (kg/cm2)vol. gew. (kg/dm3)drukst, (kg/cm2)2,321822,36192-- 2,371532,381702,312122,361982,351842,331672,391672,381714w.cf. = 0,58 bovenondervol. gew. (kg/dm3)drukst, (kg/cm2)vol. gew. (kg/dm3)drukst, (kg/cm2)2,291122,361232,321282,341132,401152,311432,341172,302,381172,321342,40131174 Cement XV (1963) Nr. 3foto 8b 3, D, ?V, OB foto 8 3, D, ??, NBfoto 9b 3, L, GV, foto 9 3', L, GV, NBfoto 11b 4, L, ??, DBloto ?2c 4, D, HB, 03foto 11 ' 4', L, G?, foto 12'e 4, D, HB, NBCernent XV (1963) Np. 3 175