ir.P.van den BergDosbouw Verhardingscontrole vandikke betonconstructies1Verband tussen specietemperatuurentemperatuurtoenamenoodzakelijk, dat het tijdstip van het berei-ken van de sterkte van 25 N/mm2 zeer nauw-keurig bekend moet zijn.BetonsamenstellingDe hoeveelheid cement, de cementsoort, dewater-cementtactor en het gebruik vanhulpstoffen kunnen van invloed zijn op hetverloop van de hydratatie.Bij de bouw van de pijlers is de betonkwali-teit gesteld op B 37,5. Na uitgebreide proe-ven is hiervoor de volgende samenstellingvastgesteld:- 350 kg hoogovencement klasse A~ water-cementtactor 0,45- 35% zand- 65% grind- 0,6 liter superplastificeerder (CretoplastSL) per 100 kg cement.BekistingTijdens het verharden van het beton, dat ge-paard gaat met warmteontwikkeling, zal debetontemperatuur altijd hoger worden dande omgevingstemperatuur. Hierdoor ont"staat een warmtestroom naar de buitenzijdevan het element. De grootte van de warmte-afname over de doorsnede van het elementzal bepaald worden door de isolerende wer-king van de bekisting (staal voert gemakke-lijker warmte af dan hout). Het gevolg is datin een doorsnede van de constructie hettemperatuurverloop verschillend zal zijn. InTemperatuur van de betonspecieDe temperatuur van de betonspecie is vaninvloed op de temperatuurtoename van hetverhardende beton. Bij adiabatische proe-ven, die zijn uitgevoerd voordat met de pij-lerbouw werd begonnen, is een verband ge-vonden tussen de specietemperatuur en detemperatuurtoename van hetbeton. Dit ver-band is aangegeven in figuur 1.Temperatuur van het verhardende betonAls gevolg van de hydratatie van het cementzal het beton tijdens de verharding een be"paalde temperatuurstijging ondergaan. Degrootte van deze temperatuurstijging wordtbepaald door een aantal factoren, te weten:- betonsamenstelling;- temperatuur van de betonspecie;- soort bekisting;- dikte van de constructie;-koeling van de constructie.Bij de pijlers van de stormvloedkering in deOosterschelde zijn de constructie-onderde-len 1,20 m dik of meer, waardoor gezocht isnaar een betere verhardingscontroie. Dezecontrole is voor de bouw van de pijlers vangroot belang, omdat de diverse bouwfasenzo snel mogelijk voorzien moeten wordenvan een zgn. krimpvoorspanning, teneindekrimpscheuren te voorkomen.Gebruik makend van de gegevens van dezeandere verhardingscontroie, is nagegaan ofer een duidelijke relatie gevonden kan wor-den tussen de temperatuurontwikkeling inhet beton en de sterkte-ontwikkeling.Vereiste verhardingssterkteBij de pijlerbouw voor de stormvloedkeringmoet de verhardingssterkte bekend zijn inverband met het ontkisten en het aanbren-gen van de krimpvoorspanning.Voor het ontkisten moet een gemiddeldesterkte bereikt zijn van 18 N/mm2, terwijlvoor het aanbrengen van de krimpvoor"spanning ter plaatse van de verankeringeneen karakteristieke sterkte van 25 Nlmm2 isvoorgesch reven. Daarnaast is als eis gestelddat de krimpvoorspanning binnen 5 dagenna het bereiken van die karakteristiekesterkte moet zijn aangebracht. Dit maakt hetInleidingVoor het bepalen van de sterkte van eenbetonconstructie op een bepaald tijdstip isin de VB 1974 (NEN3861) de verhardings-proef voorgeschreven. Daarbij moetenproefkubussen worden gemaakt, die zonauwkeurig mogelijk onder dezelfde ver-hardingsomstandigheden als de construc-tie bewaard moeten worden.In de praktijk betekent dit dat de proefku-bussen gedurende de verhardingsperiodegeplaatst worden op de onderdelen waarbijze behoren. Deze regel kan voor relatiefdunne constructie-onderdelen (zoals vloe-ren en wanden in de woningbouw) goedworden gehanteerd, omdat het tempera-tuurverloop tijdens de verharding in de ku-bussen en in de constructie-onderdelengeen grote verschillen zal vertonen. Bij dik-ke onderdelen zullen deze verschillen op-merkelijk groot kunnen zijn, waardoor dezemanier van bewaren niet meer geschikt is.De gevonden verhardingssterkte van de ku-bussen zal in sterke mate afwijken van dievan de constructie.2520///////;////7woVoor de bouw van de pijlers van de Storm-vloedkering in de Oosterschelde is gezochtnaar een methode voor de verhardingscon-traie, die snelle en betrouwbare aanwijzin-gen geeft omtrent de werkelijke sterkte"ontwikkeling in deze massieve betoncon-structies. Uitgebreide proefnemingen heb"ben ertoe geleid dat voor hetvaststellen vanhet ontkistingstijdstip alleen met 'gewogenrijpheid' kon worden gewerkt. De ervarin-gen worden in deze bijdrage besproken.Red.~E?xE20'+-~~-r-----;-----'----,..5 10 15specietemperatuur ?n oe -+Cement XXXIV (1982) nr. 9 535adiabatischp.//'---~-~---2Invloed van de dikte van de constructie ophet temperatuurverloop0,50 m 1,0 m2 3 4 5dagenBouw van de pijlers in bouwdok 2 van hetwerkeiland Neeltje Jansfoto: AeroCamera, BartHofmeester/Rotterdamhet hart van de constructie zullen hogeretemperaturen ontstaan dan aan de buiten-zijde.Dikte van de constructieDe invloed van de uitstraling door de bekis-ting zal bij dunnere elementen een lageretemperatuurtoename geven dan bij dikkereelementen. Vergroting van de betondoor-snede zal het temperatuurverloop dichterbij het adiabatische verloop brengen. In fi-guur 2 wordt dit ge?llustreerd.Koeling van het betonOm te grote trekspanningen in het beton tevoorkomen, wordt een groot gedeelte vande pijlers door middel van ingestorte pijpengekoeld. In figuur 3is een overzicht gegevenvan de ligging van de diverse koelpijpen enhet verloop van de temperatuur over dehoogte van de constructie. Hieruit blijkt datmet name in het derde stort (buitenwanden)grote temperatuurverschillen optreden.Uit bovengenoemde factoren moge blijken,dat er in een bepaald constructie-onderdeelvoor elk punt een ander temperatuurverloopmogelijk is. Gezien het verband tussen detemperatuurontwikkeling en de sterkte-ontwikkeling betekent dit, dat er in de ver-hardingsfase grote verschillen in de sterkte-ontwikkelingkunnen zijn in een bepaaldconstructie-onderdeel.Cement XXXIV (1982) nr. 9 536~ 'lij! ~~~I~"o",io, ~0 0 0 q ~~) ( ) / ),/lLbekisting ingestorte -thermokoppelsregistratie thermokoppeldradenI1verwarming,..J''',11roerderrrUJ 0~~ lil-regelaarverhar in gs-\~~o waterbak." ".".".... .temp~ratuurongekoeld betontemperatuuronderliggende constructiestort 5stort 6stort 7temperaturenstort 3stort 4In het artikel van R.T. de Vree over de 'Ver-snelde verharding van beton - theoretischeprincipes en mogelijkheden' (Cement 1979nr. 9), wordt vermeld dat zeer goederesulta-ten verkregen zijn met de benadering vanM.Papadakis, die het begrip 'Gewogen Rijp-heid' heeft ingevoerd. Deze gewogen rijp~heid wordt berekend ten opzichte van 0 ?C(bij andere rijpheidsformules worden vaakandere ondergrenzen aangehouden).Gewogen rijpheidAangezien bij de pijlerbouw zeer veel stor-ten zijn uitgevoerd, zijn ook zeer veel gege-vens beschikbaar gekomen van de verhar~dingssterkte en het bijbehorende tempera-tuurverloop. Aan de hand van die gegevensis nagegaan of er een duidelijk verband ge-vonden kan wordelJ tussen de sterkte en detemperatuur.3 koelleidingenKoeling van de pijlers van destormvloedkering in de Oosterschelde (hetgearceerde gedeelte geeft de mate vankoeling weer in een bepaald stort)Voor de hierna te bespreken methoden voorhet bepalen van de verhardingssterkte is deplaatsbepaling van de meetpunten van es-sentieel belang.De thermokoppels worden in serie aange-sloten op een AT-regelaar. Tevens wordendrie thermokoppels in de waterbak ge-plaatst en aangesloten op de L\T-regelaar.Deze regelaar zorgt ervoor, dat bij hetachterblijven van de temperatuurvan de wa-terbak deze met een verwarmingselementop de goedetemperatuur wordt gebracht. Infiguur4is dit schematisch aangegeven. Meteen nauwkeurigheid van ? 1 ?C worden opdeze manier de verhardingskubussen be-waard.Op de dag dat een bepaalde sterkte wordtverwacht, worden drie kubussen op druk-sterkte beproefd. In het begin is deze daggeschat, later is gebruik gemaakt van detemperatuurontwikkeling.Temperatuur-gestuurde waterbakOm een goede sterkterelatie te krijgen tus~sen het constructie-onderdeel en de verhar-dingskubussen is bij het begin van de pijler-bouw besloten deze kubussen teplaatsen ineen waterbak, die hetzelfde temperatuur-verloop krijgt als het beton. Hiertoe wordenop drie plaatsen in de constructie thermo-koppels ingestort. Omdat de verhardings-sterkte vQoral van belang is voor het aan~brengen van de voorspanning, worden dethermokoppels vastgezet aan de spiralenvan de verankeringen. Deze verankeringenzijn direct achter de bekisting geplaatst.Ook wordt rekening gehouden met het koe~len van het beton, door bijvoorbeeld bij hetderde stort de thermokoppels onderin teplaatsen, de plaats waar het meest wordtgekoeld. De drie meetpunten zijn over deconstructie verdeeld geplaatst waardoorgewerkt kan worden met een gemiddeldetemperatuur.4Temperatuur-gestuurde waterbak(schematische weergave)Cement XXXIV (1982) nr. 9 53710+-~~+-~~+--~~f-'-~--I~~---?gewogen rijpheid volgenspapadakiskingen waargenomen dan ongeveer eenhalve dag.Deze nauwkeurigheid heeft er toe geleid,dat voor het vaststellen van de ontkistings-sterkte alleen met de gewogen rijpheid isgewerkt. Voor het bereiken van een gemid~delde sterkte van 18 N/mm2 is een gewogenrijpheid noodzakelijk voor 1300 ?C. h.Een andere factor die van invloed is, is dewater-cementfactor. Vergroting van dewater-cementfactorkan de sterkte-ontwik-keling nadelig be?nvloeden ten opzichte vande warmte-ontwikkeling. De eerste gege-vens in deze richting zijn reeds waargeno-men. Dat houdt in dat de grafiek van figuur 6niet algemeen toepasbaar is. Op die plaat-sen, waar men met soortgelijke gegevenswil gaan werken, zal het noodzakelijk zijneerst enige vergelijkende proeven uitte voe-ren,gebruikmakend van een temperatuur-gestuurde waterbak.Toepasbaarheid grafiek- conclusiesUit het voorgaande moge blijken dat er eenduidelijk verband vastgesteld kan wordentussen de sterkte en de temperatuur. Dezegrafiek moet echter met de nodige voor-zichtigheid gehanteerd worden. Bij de pij-lerbouw is altijd met dezelfde betonsamen-stelling gewerkt. Hierdoor was het mogelijkeen groot aantal gegevens te verkrijgen.Voor andere betonsamenstellingen kunnenandere verbanden gevonden worden. De ce-mentsoort, de hoeveelheid cementen dewater-cementfactor zullen bepalend zijnvoor het verloop van de grafiek.Overeenkomstige proeven, die worden uit-gevoerd bij de Combinatie Oosterschelde teKats, ten behoeve van de bouw van andereprefab-elementen voor de stormvloedke-ringgeven een afwijkend verband te zien.Voor deze elementen wordt een andere be-tonsamenstelling gebruikt, namelijk met325 kg hoogovencement klasse B. Hoewelhet aantal gegevens minder groot is dan bijdepijlerbouw, blijkt dathet gemiddelde dui-delijk hoger ligt.Bij de pijlerbouw is deze grafiek gebruikt omeen schatting te kunnen maken wanneer dekarakteristieke sterkte van 25 N/mm2 wordtbereikt. Voor het vaststellen van de karakte-ristieke sterkte is de ondergrens van de gra-fiek aangehouden. Dit betekent dat voor eenkarakteristieke sterkte van 25 N/mm2 eengewogen rijpheid noodzakelijk is van 2500?C.h. Deze schatting kan gemaakt wordenna 2 of 3 dagen verhardingstijd. De noodza-kelijke rijpheid is in de meeste gevallen na 6of 7 dagen bereikt. Dit gaf de mogelijkheid,in een voldoende vroeg stadium het uitvoe~ren van de voorspanwerkzaamheden te kun-nen plannen. Hierbij zijn geen grotere afwij-Uit deze grafiek blijkt, dat er een duidelijkverband bestaat tussen de sterkte en de ge-wogen rijpheid (temperatuur). De groottevan de spreiding om de dikke getrokken lijn,die als gemiddelde van alle waarnemingengezien kan worden, ligt in dezelfde orde vangrootte als die bij de normale controleku-bussen.In figuur 5 staat aangegeven hoe op dezemanier de gewogen rijpheid wordt bere-kend. Voor het tijdstip t= 0 is aangehoudenhet moment dat de kubussen zijn gemaakten in het water gezet.In hetzelfde artikel wordt aangegeven, datproefondervindelijk is vastgesteld, dat defactor A voor hoogovencement de waarde1,4 heeft. Uitgaande van deze formule zijnalle gegevens van de verhardingskubussenverwerkt. Door op het momentvan drukkenvan de verhardingskubussen de gewogenrijpheid (uitgedrukt in ?C. h) te berekenen, iselke kubussterkte (als gemiddelde van drie)uit te zetten tegen deze waarde. Voor onge-veer 100 waarnemingen is dit aangegeven infiguur 6.Voor de hoogte van de temperatuur wordteen speciale cementafhankelijkelijke factor(A) ingevoerd, die afhankelijk is van die tem-peratuur. Bij hogere temperaturen wordt diefactor tot een bepaalde macht (n) verheven.71 96 10verhardingtijdin uren?~oChvoorbeelden op tijdstip t::48uren0?=1~.61.110 41)= 9450,= 10.36 = 3600,= 10.14 = 140O,.{'/z.5.61 .15.111 = 75op tij:jstip t:: 120 urenO? = 945. 10.60 ? (~' 12) = 235501 :: ??360* 10 .48 8400, = 240. 10 . 14 = 4800, = 75.,/z. 5.12 = 105Rg 1,8:: 945 +360.1,4 +240.1,42+ 75.1,43:: 2125Rg120 =2355 * 840.1,41- 480.1,41'1- 105.1.43:: 47606Resultaten verhardingskubussen inwaterbak met 11T-regelaar14 4Bgewogen rijphe?d Rg::~ IOn An)On -opp. behorend bij nA _ ?cementafh. faktor5Berekening van de gewogen rijpheidProfessorlobry de BruynoverledenWoensdag 7 juli 1982 is op 92-jarige leeftijdprof.dr.C.A.Lobry van Troostenburg deBruyn overleden. Op het gebied van mate-riaalkunde en materiaalonderzoek heeft Lo-bry de Bruyn jarenlang een vooraanstaandeplaats ingenomen, hoewel een stijlvolle be-scheidenheid hem altijd eigen was. Van 1920tot 1930 was hij directeur-eigenaar van hetChemiSCh Technisch Laboratorium Dr.Lo-bry de Bruyn te Amsterdam. In 1939 werd hijdirecteur van het Centraal Instituutvoor Ma-teriaalonderzoek, dat toen in TNO-verbandde activiteiten van de Stichting voor Mate-riaalonderzoek ging voortzetten en enige ja-ren later werd omgezet in het Bouwmateria-leninstituutTNO. In 1954zijn dat instituut ende Werkgroep Gewapend Beton- en Staal-constructies verenigd tot het Instituut TNOvoor Bouwmaterialen en -Constructies(IBBC~TNO) en omstreeks dezelfde tijd werdde toen 65-jarige Lobry de Bruyn gepensio-neerd als directeur.In 1946 was hij aan de TH-Delft benoemd tothoogleraar in 'De kennis en het onderzoekvan bouwstoffen,' als opvolger van prof.ir.Chr.Visser. Bijna een kwart eeuw later, in1960, hield hij daar zijn afscheidscollege'Enige beschouwingen over materiaalon-derzoek in dienst van de civiel-ingenieur',dat integraal in Cement nr. 12 van 1960 isafgedrukt.Lobry de Bruyn is welbeschouwd nietzo dik~wijls op de voorgrond getreden, maar tochblijkt hij meer dan eens een rol van betekeniste hebben gespeeld. Zo heeft hij in belangrij-ke mate bijgedragen aan de oprichting vande CUR in 1952. Want vanuit het Bouwmate-rialeninstituut richtte hij zich tot de - hembekende - betonwereld met het verzoek omsteun voor speurwerk op het gebied van debetontechniek, zoals niet-destructiefbeton-onderzoek. Dergelijke incidentele verzoe-ken, zowel van hem als ook van anderen,bleken het beste geco?rdineerd en gehono-neerd te kunnen worden door de oprichtingvan het Fonds voor Experimenteel Betonon-derzoek, waarmee de Betonverenigingeenhechte basis voor hetbetononderzoek inNe-derland heeft gelegd. Als gepensioneerd di-recteur en hoogleraar heeft Lobry de Bruynjarenlang kunnen volgen wat er mede dankzij zijn initiatieven tot ontwikkeling is geko-men,in het bijzonder binnen de Nederlandsebetonwereld.Red.Cement XXXIV (1982) nr. 9 538