ing.A.GerritseHBG, RijswijkDit artikel is gebaseerd op een lezing vaningAGerritse, gehouden op het Internationa-le Congres Cl '80, d.d. 13-18 april in Londen.De strekking is dan ook wat ruimer dan voorNederlandse omstandigheden noodzakelijk.Cement XXXII (1980) nr. 10Construeren met lichtbeton*InleidingConstructiematerialen op basis van cement worden in de bouwveelvuldig toegepast, omdat zijgoedkoop zijn, sterk (grote druksterkte), duurzaam, brandwerend, enz. Andere eigenschappenworden minder gewaardeerd. Het komt ook voor dat de gebruikelijke samenstellende materia-len niet of nauwelijks beschikbaar zijn.- Een voorbeeld van zo'n mindergewaardeerde eigenschap is de relatief geringe treksterkte. Omin dit opzicht een beter gedrag te bereiken worden allerlei voorzieningen toegepast, zoals hetwapenen met staal of vezels, het voorspannen of het toevoegen van polymeren.- De problemen, die zich in sommige gebieden reeds voordoen, met de verkrijgbaarheid vangeschikt grindof steenslag, zullen in de nabijetoekomsttoenemen. Oplossingen hiervoor, doorgebruik te maken van natuurlijke of kunstmatige alternatieven, zijn beschikbaar en wordentoegepast. Daaraan is dan tevens het voordeel verbonden, dat ook een oplossing gebodenwordt voor een aantal afvalmaterialen (bijv. vliegas), in de vorm van hergebruik.Deze twee inleidende opmerkingen markeren de achtergronden van waaruit dit artikel wordtgeschreven, nl. dat cementgebonden constructiematerialen zeerverscheiden van aard kunnenzijn en gemakkelijk aangepast - gemodificeerd - kunnen worden. al naar de aard van detoepassing en de beschikbare grondstoffen [1A). De modificatie bekend als 'lichtbeton' is danook slechts een zeer globale aanduiding, waarbij we ons enerzijds dienen te realiseren dat hetom veel meer kenmerken gaat dan alleen het gewicht en anderzijds dat toepassen van een'gemodificeerd beton' inhoudt dat elke modificatie een variatie in eigenschappen met zichbrengt.In depraktijk van de laatste tientallen jaren isreedsaangetoond dat bij toepassing van lichtbetonde voordelen overheersen, terwijl de mindergunstige aspecten-zoals de kosten perm3 specie-van ondergeschikt belang blijken voor ontwerpers die lichtbeton toepassen. De hieren daaraanwezige weerstand tegen dit materiaal is beslist onjuist en wordt waarschijnlijk medeveroorzaakt door onvoldoende ervaring, gebrekkige begeleiding of gebrekkige prijsvergelij-king (en mogelijk onvoldoende visie). Hiermede wil niet gezegd zijn dat re?le moeilijkheden(bijv. mengen) onderschat moeten worden.Gedwongen door de noodzaak te voldoen aan eisen voor specifieke toepassingen zoalsvoor constructies in zee - alsmede door milieu-overwegingen - zoals verwerking vanafvalprodukten - en aangemoedigd door een toenemend begrip voor de bijbehorendevoordelen zal toepassing van gemodificeerde typen constructief beton. zekertoenemen. Hetis daarom wellicht nuttig een aantal kenmerkende punten van lichtbeton nog eens op eenrijtje te zetten.Allereerst zijn enkele uitgangsstellingen gekozen.? Constructief lichtbeton (zoals trouwens gemodificeerd beton in het algemeen) moet nietworden beschouwd als een ander materiaal. In wezen geldt dezelfde benadering als voornormaal beton, maar er moet met verschillen in eigenschappen rekening worden gehouden.? Constructief lichtbeton is niet een kwalijk vervangend produkt. Het bezit zijn specifiekekwaliteiten, gunstige en minder gunstige eigenschappen.? Slecht ontworpen constructies in lichtbeton bestaan op zich niet. Wel zal, indien een beton-constructie minder goed is ontworpen of indien een minder goede betonsamenstellingistoegepast bij uitvoering in lichtbeton vaak blijken datditgevoeligeris voorde gevolgen daarvan.Een minder gunstig gedrag kan dan sterker naar voren komen.Meer in het algemeen dient te worden gesteld dat elke verandering ten opzichte van destandaardervaring (bijv. met betrekking tot cementsoort. hulpstof, voorspanning, lichte toe-slagmaterialen enz.) meer aandacht vereist en attentie voor de specifieke eigenschappen vanhet materiaal.Beperken we ons verder tot de toepassing van constructief lichtbeton dan dienen meereigenschappen te worden overwogen dan het woord 'licht' suggereert. Het volgende lijstje-zeker niet volledig - moge daarvan een indruk geven:656prijs van de specie per m3,gewicht (dichtheid),sterkte (druk-, trek- en dwarskracht),elasticiteitsmodulus (vervormlnqsmocutus),lineaire uitzetting,krimp- en kruipgedrag,weerbestendigheid (bijv. vorstinwerking),brandwerendheid,mengselontwerp en verwerkbaarheid (opdrijven, waterabsorptie),aanhechting,warmte- en geluidsisolatie,carbonatatie,verpornpbaarheid.Dieperdan in dit artikel wordtop deze factoren ingegaan in het CEB/FIP-handboek [2], terwijlin de Proceedings van het internationale congres CI'SO aanvullende informaties wordenverstrekt.De benadering genoemd onder c - vastleggen van specifieke waarden voor de beschouwdebetonsoort - verdient de voorkeur. Er zijn namelijk zoveel verschillende typen lichtbetonmogelijk datalgemene factoren hooguiteen aardige handleiding zijn. Maarvoor het ontwerpenmoeten de specifieke gegevens van het beschouwde type lichtbeton beschikbaar zijn. Alsvoorbeeld worden hier enkele artikelen van hetNederlandsevoorschriftvoorlichtbeton (VB'74,deel G) weergegeven (fig. 1). uit de daar gegeven verhoudingsgetallen blijkt al duidelijk dat hetconstructieve gedrag van verschillende soorten beton in wezen gelijk is. Benadrukt moetworden dat dat niet alleen geldt voor lichtbeton, maar voor elk gemodificeerd type beton,onverschillig of het gaat om lichtbeton, zwaarbeten. vezelbeton, beton uit herwonnen materia-len, polymeerbeton, enz De leverancier of fabrikant dient de relevante gegevens te verstrekkenom te bereiken dat de voordelen optimaal worden benut.1va 1974, deel G, LichtbetonBESTEK EN TEKENINGENOverziehts- en werktekeningen moelen voldoen aan NEN 3870.VoorschriftenIn de meeste landen is de toepassing van lichtbeton geregeld in voorschriften. ConstructieveONTWERP voorschriften schrijven de ontwerpuitgangspunten voor, geven matertaalclassificaties. aanbe-Bij hel ontwerpen van constructies in lichtbeton moot een aantal van de in velingen voor de uitvoering als ook maatregelen voor kwaliteitscontrole. Zij gaan gewoonlijkhoofdstuk A?2 opgenomen grootheden voor de betoneigenschappen van grind- vergezeld van normen inzake materiaalkundige eisen.Er.bestaan verschiIlende benaderingen:a. aparte voorsch.riften,met van de-meeste constructieve uitgangspunten en globalemoeten door toezicht vaneen daartoe bevoegde Instantie worden be- waarden voor lichtbeton (Duitsland);paald volgens dein art. G?609. aangegeven kwalificatieproeven. b.aanvullende artikelen in de betonvoorschriften eveneens meestal in meer algemene vormVoor de toe te passen soort en van het lichte moe- (Engeland Belgi? VS)'ten voor de beoogde betonkwaliteit met bijbehorende volumieke massa door of ' ..de fabrikant de volgende waarden wo,den bepaald, c. een apart hoofdstuk of afzonderlijk gedeelte waann wordt aangegeven voor welke artikelen van: het basisvoorschrift de afwijkende eigenschappen van het toe te passen materiaal dienen te: worden bepaald en 'ingevuld' in het basisvoorschrift [5,6] (CEB, Nederland).= het verhoudingsgetal voor de rekenwaarde van de betondruksterkte:= de maximale in rekening te brengen vervorming.De verhoudingsgetallen voor elasticiteitsmodulus, kruip, krirup en betontrek-sterkte moeten tot op 0,05 nauwkeurig worden opgegeven. het verhoudingsge-tal voor de rekenwaarde van de betondruksterkte tot op 0.02 nauwkeurig. Demaximale in rekening te brengen vervorming moet tol op 0.2 x 10- 3nauwkeu-rig worden opgegeven.2Relatie tussen dichtheid, 2B-daagsekubusdruksterkte en Esmodutus, volgensdiverse bronnendichtheid beton I kgjm3)1500 200070 902500Constructieve consequenties van lichte toeslagmaterialenDichtheidDe geringe dichtheid van lichtbeton is het meest bekende gegeven. Voor constructievedoeleinden zijn dichtheden (van de verse specie) tussen 1200 tot 1S00 kg/m2 te bereiken.Daarbij worden dan maximale druksterkten verkregen van 20 tot 70 N/mm2 (fig. 2).Van een m3 betonspecie bestaat ca. 0,7 m3 uit toeslagmaterialen.Waarbij dan ruwweg 0,5m3ingenomen wordt door het grind. Elk mengsel ontwerp zal enigszins van dit algemene beeldafwijken en op zich zijn variaties als gevolg van continue of discontinue gradering zekerbelangrijk. Als indicatie voor de te bereikengewichtsreductie zijn de bovengenoemdehoeveelheden echter voldoende nauwkeurig. Het vervangen van 0,5 m3 normaal grind doorlichte toeslagmaterialen met een korreldichtheid van SOO tot 1500kg/m31eidt tot een reductiein gewicht van 1000 tot 600 kg/m3 . Bij het vervangen van ook de fijne toeslag dooreen lichtermateriaal wordt nog een extra gewichtsbesparing van 100 tot 200 kg/m3 verkregen.Binnen bepaalde beperkingen, die afhankelijk zijn van de inwendige samenhang vaneenmortelskelet. kan een mengsel met of gedeeltelijk lichte toeslagmaterialen dezelf-de druksterkte bereiken als in het geval gebruik wordt gemaakt van een normaal beton-mengsel met vergelijkbare samenstelling. Met de term 'bepaalde beperkingen' zijn wegekomen aan het wezenlijke verschil in gedrag.BO60speciaal onderzoek2200 2600tWat is nu het wezenl ijke dat het verschilin gedrag bepaalt tussen normaal en lichtbeton? Wel,dit hangt samen met de mate van vervorm baarheld in de verharde fase. Deze vervormbaarheidhoudt verband met de inwendige samenhang van het mortelskelet. de verhouding tussen deelasticiteitsmodulussen van mortel en toeslagmateriaal en met de hechting tussen mortel entoeslagkorrels.Dezebeperkingen gesteld doorhet mortelskeletzijn erde oorzaak van dat lichtbeton inclusieflichte fijne toeslag alleen in aanmerking komt voor de lagere kwaliteiten (bijv. tot 30 N/mm2 ).Gewoonlijk wordt voor constructieve doeleinden gebruik gemaakt van normaal zand. Daar-mee wordt ook een betere verwerkbaarheid verkregen, de krimp beperkt en zijn de kostengeringer. De kleine korrels van een licht toeslagmateriaal zijn overigens ook relatief hetzwaarst, zodat bij gebruik van licht fijn materiaal maar betrekkelijk weinig aanqewicht wordtbespaard.Cement XXXII (1980) nr. 10 6575- 303060-100efastlciteits-modulus(kN/mm2)druksterkte(N/mm2 )lichte toeslag 5- 30cementmortel 60grindlsteenslag 60-100Tabel 1Globale waarden voor druksterkte envervormingsmodules van toeslagmaterialenen cementmortelVervormbaarheid en inwendig evenwichtVooreen goed begrip van deparametersdiehet gedrag van lichtbeton bepalen, ishetvanbelangte verduidelijken op welke wijze de krachten in beton worden overgedragen. Dit hangt, zoalsreeds opgemerkt, af van de vervormbaarheid en daarmee van de stijfheid van de componentenen van de onderlinge aanhechting Toeslagkorrels die 'zachter' zijn dan de omringendemortel dragen niet volledig bij aan dekrachtsoverdracht.Tabel 1geeft een globale indruk van deelasticiteitsmodulussen van mortel en toeslagmateriaal.In het geval van 'zachte' toeslagkorrels (Ekorrel < Emortel) zal het doorleiden van krachten doorde mortelmatrix geschieden. Een eventuele breuk zal dan door de toeslagkorrels lopen (fig.3). Bij toeslagkorrels met een grotere stijfheid, vermindert het aandeel van de mortelmatrix.Breuk treedt nu op dooruitbreiding van hetiniti?le scheurenpatroon langs detoeslagkorrels(fig. 4). In beide gevallen zal bij minder hechting tussen korrel en matrix het draagvermogenaanzienlijk afnemen [7). Dit komt tot uitdrukking in de druksterkte-capaciteit en in de vormvan hetspanning-vervormingsdiagram van hetbeton, maarvooral ook in de (splijt)treksterkteen de E-waarde van de betoncomposietj?].Druksterkte is een combinatie van mortelsterkte en sterkte van het toeslagmateriaal. Dezeessenti?le relatie wordt gegeven in figuur 5. Na vergelijking van de sterkteontwikkeling vaneensene mengsels, waarbij alleen het type toeslagmateriaal werd gevarieerd, stelde Gr?bl deinvloeden voor deze toeslagmaterialen vast (fig. 6). Hij noemt de hoek (tana) de toeslagpara-meter, waarmee - afhankelijk van de hoeveelheid cement -de sterkte en andere eigenschap-pen van een betoncomposiet kunnen worden voorspeld.Ofschoon de 'stijfheid' van een toeslagmateriaal slechtsbenaderend kan worden bepaald, zalde relatie ervan met de betonsterkte duidelijk zijn.breukpatroonhoofdspanningen(fcto-elastischonderzoekl/breukpatroonhoofdspanningen(foto-elastisch onderzoek I3 (links)Schematische voorstelling van hetgedragvan lichtbeton onder drukbelasting4 (rechts)Schematischevoorstelling ven het gedragven grindbeton onder drukbelasting60spanning in toeslagkorrelfkagg=druksterkte toeslagkorrelEmatmortel60Andere eigenschappenDe meeste functionele parametersvan lichtbeton zijn eveneens afhankelijk van de sterkte- enstijfheidrelatie tussen mortel en toeslagmateriaal.Door het voorhanden zijn van vele types toeslagmateriaal en mengselsamenstellingen, isreeds veel onderzocht en beschikt men ook overveel researchgegevens [2, 3 en 10]. Met enigvoorbehoud kunnen deze resultaten in formules worden omgezet, meteen redelijke mate vangeldig heid. Gebleken is daarbij dat de eigenschappen van Iichtbeton inhet algemeen kunnenworden uitgedrukt in functies van dichtheid en druksterkte (tabel 2).Ondanks alle werk om formules op te stellen met een aanvaardbare spreiding (variatieco?ffi-cient 10 - 15%), blijft het een vereiste de gegevens pertoepassing te toetsen. Een voorbeeldvan die noodzaak blijkt uit figuur7. De gemeten waarden van de (splijt)treksterkte blijken verbuiten hetgebied van de formules te vallen. In dit geval waren de verhardinqsomstandiqhe-den (vochtig of droog) van doorslaggevende betekenis. Daarom dienen in voorschriften enhandboeken bij de bepaling van de treksterkte expliciet de verhardingsomstandigheden teworden geformuleerd.LBBNL5LEBBDTRTBSgebied 2gebied 1tan oo-tneslaq par.amatar (Gr?bl)20 3 .6 40 60vergelijkbaar grindbeton (N/mm')so60berwilit SdetonrebatonBO20 30.6 40 60druksterkte grindbeton (N/mm')?c:berwi{itliapor 5lecabayern STliapor areference6aGemeten verband tussen de druksterkte vanlichtbetonmengsels en grindbeton bij gelijkeouderdom6bSchematisch verband, volgens Gr?ble [8];tan = toeslagparameter5Relatie tussen sterkte van de matrix, sterktevan het toeslagmateriaal, de verhoudingender 'stijfheden' en de kubusdruksterkte vanbetonCement XXXII (1980) nr. 10 658Tabel 2Vergelijking door O.Berge van diverseformules om de relaties tussen deeigenschappen van beton te leggen [9]_ _ form. Bonzei grindbelon___ form. Weigier lichtbetonf'T.N.O.1+fo-;:;-4EQ23~.!O:s 3+~--+7&'Ii=:'+;:-i;~~-"t-"----1~~ 1+,~L-+----~---+--~i o 20 40 60 80--+kubusdruksterkte (Nlmm2)7aTheoretisch verband tussen druksterkte en(splijt)treksterkte na 28 dagen, volgensGr?ble [8] (doog bewaard)4'----T j..~--_.3+------ .-L!H-~Ldamp curing ;H---1/" !01/ I01371421284256----+ tijd (dagen)~4~lCR.V.65% ;I112t~~~?~-r--t-~~~+-~~~----1'5D11+'~-1--+~-~--+-T-~-,---~t~~~~+-r+----~o 1 3 7 14 21 28 42 56 112--+ tijd ( dagen)7bMetingen van de (buig)treksterkte bijvochtige en droge bewaring, volgens St?chltrek8Spannings~rek~diagram voor verschillendetoeslagmaterialen, volgens Stoffers [7]Cement XXXII (1980) nr. 10materiaaleigenschappen(splijt)treksterkteelasticiteits-moduluskru ipco?ffici?ntregressie-curvefbk =P ,1/3(0,12 + 0,88 2400) (fc)fbk_ p , 1/2- 0,55 (0,3 + 0,7 2400) (fc)fbk 0,42 (f~)1/2fbk 0,25 (f~)2/3E 3,5p (f'c)1/3E = 1,26p3/2 (f~)1/2cp Pconstant (f~)2/3variatieco?ffici?nt7,9%9,3%10,6%12,1%10 %14,5%17,1%De vervorming van constructiedelen is een belangrijk criterium voor het ontwerp, vooral wathet gebruiksstadium betreft. Onmiddellijke vervorming is een functie van de E-waarde en inhet geval van buiging eveneens van de scheurvorming. Het blijkt dat de E-waarde (ofvervormingsmodulus) van licht beton ligt tussen 30 - 60% van de waarde voor grindbeton.Deze variatie is (opnieuw) het gevolg van het verschil in inwendige belastingoverdracht, dusvan het type toeslagmateriaal. De formules ontwikkeld door prof.Pauw blijken een redelijkgoed uitgangspunt te vormen, onder meer omdat daarbij ook grindbeton is inbegrepen.Vervorming op lange termijn wordt be?nvloed doorkruip, krimpen hetwapeningspercentage.De mate van kruip en krimp hangt af van type toeslagmateriaal, hoeveelheid cement envochtigheidsomstandigheden. De weerstand tegen deze volumeveranderingen is uiteraardook weer afhankelijk van de toeslag/mortel-stijfheid. Krimpvervormingen blijken bij lichtbe-ton in het algemeen 20 tot 30% groter dan bij vergelijkbaar grindbeton.Het kruipgedrag is wat moeilijker te begrijpen. De totale vervorming als gevolg van druk oplange termijn is bij lichtbeton groter dan bij grindbeton, door de grotere samendrukbaarheidvan de toeslagmaterialen. De kruipfactor (jJ echter, de verhouding tussen de eindvervormingen de initi?le elastische vervorming, is minder, omdat die elastische vervorming reedsbepaald werd met een lagere E-waarde. Een globale doch praktische indicatie is:(jJlichtbeton = 2:00 (jJgrindbeton (zie ook tabel 3).Ofschoon kruip de vervorming van een constructie ongunstig be?nvloedt, behoeft dit in hetalgemeen genomen geen nadeel te zijn. Inwendige spanningen als gevolg van krimp,temperatuurverschillen en opgelegde vervormingen worden deels gecompenseerd en hetgevaar voor scheuren wordt verminderd.Het spanning-vervormingsdiagramEnkele consequenties van de stijfheid van licht toeslagmateriaal (veelal Etoeslag < Ernatrix) vooreenzelfde betonkwaliteit als grindbeton zijn:lagere E-waarde voor het composiet; globaal (2460)2 X Egrindbeton:- afwijkende vorm van het spanning-vervormingsdiagram (een nagenoeg rechtlijnig oplopendetak, een scherpe knik omlaag, grotere rek bij maximale belasting).In figuur8 heeft lichtbeton een lage ten een hoge C-waarde, hetgeen betekent dat de aannamevan een parabolisch-rechthoekig diagram bij berekeningen voor lichtbeton minder juist is [7].Nu heeft hettoegepastespanning-vervormingsdiagram bij sterkteberekeningen slechts margi-nale invloed, maar de vervorming en scheurvorming wordt wel be?nvloed. Vanwege ditspanning-vervormingsgedrag, kan worden gesteld dat:? lichtbeton een brosser karakter heeft dan normaal beton:? het drukspanningsgebied in een beschouwde doorsnede groter moet zijn ten gevolge van demeer driehoekige vorm van de drukspanningsfiguur, om een gegeven drukkracht of moment tekunnen opnemen. Dit be?nvloedt de ligging van de neutrale lijn van op buiging belasteconstructiedelen, met enig voordeel ten aanzien van de lengte van eventuele scheuren (verge~lijk de berekeningen in [7].Tabel 3Enkele Zweedse verhoudingsgetallen(ratio-factors) van lichtbetoneigenschappent.O.V. grindbeton [10]; deels overgenomendoorCEB659treksterkte fbkkruipco?ffici?nt cpkrimpvervorming E~elasticiteitsmodulusP0.3 + 0.7 24000,3 + 0.7 2:00P0.3 + 0.7 2400(2:00)216750Uitvoering lichtbeton op reeds gemaakte fundermg167 0'III7250 7250ihI 1I 1 Ivariant14700725014700Ioorspronkelijke opzetgrindbeton9Dwarsdoorsnede fly-over Rottepolderplein;oorspronkelijk en gewijzigd ontwerpOntwerpGewichtHet moge duidelijkzijn dat de lageresoortelijke massa een belangrijke reden is tot ontwerpen inlichtbeton. In het algemeen is de besparing in eigen gewicht ternauwernood van belang bij deaanleg van funderingen, toch kunnen deze besparingen in enkele gevallen voordelen bieden.Een recent voorbeeld daarvan vormt het nog in uitvoering zijnde viaduct in Rijksweg 6 bijHaarlem (fig. 9). De funderingen waren enkele jaren geleden gebouwd. berekend voor eenbrugontwerp in grindbeton mettwee rijbanen in elke richting. Naeen vertraging in de uitvoeringvan de bovenbouw werd het plan herzien en besloten tot verbreding van de bovenbouw (drierijbanen elke richting). Dit bleek mogelijk door in plaats van grindbeton lichtbeton toe tepassen (toeslagmateriaal Liapor 6 meteen karakteristieke sterkte van 40 N/mm2) . Een uitge-breide bespreking van dit werk werd gepubliceerd in Cement 1980 nr. 2.Vooral in de bruggenbouw kan van de gewichtsreductie gebruik worden gemaakt. Eenbekend voorbeeld is de voetbrug te Wiesbaden. maar ook in Nederland zijn verschillendebruggen of gedeelten ervan in lichtbeton uitgevoerd. Zo kreeg bij de Tuibrug in Tiel hetmiddengedeelte van 65 m lengte gestalte door het gebruik van vier geprefabriceerde voorge-spannen balken van lichtbeton met eenconstructiehoogte van 3.50 m (fig. 10). Een specifiekvoorbeeld is de toepassing bij vele kanaalbruggen in Nederland (fig. 11).Doorhet middendeelin lichtbeton uit te voeren wordt de noodzakelijke lengte van het uitkragende contra gewichtaanzienlijk beperkt en wordtbovendien bespaard op voorspanstaal en constructiehoogte[12].Een gereduceerd gewicht dankzij lichtbeton kan eveneens voordelen bieden bij demontagevan prefab-elementen. Het bereik van kranen wordthierdoor sterk vergroot. In het geval vanhet ABP-gebouw te Heerlen (12] konden voorgespannen TT-liggers voor de middenover-spanning worden gemonteerd, omdat ze van lichtbeton waren gemaakt (ca. 17 tf per stuk).Een interessante bijkomstigheid is. dat de constructie van dit bouwwerk oorspronkelijk(1969) geheel in lichtbeton was gedacht. Men heeft dat toen niet aangedurfd. Bij een recenteuitbreiding is het gehele skelet uitgevoerd in lichtbeton (fig. 12).10aTuibrug bij Tiel. metsluitligger (/=65 m,h = 3.50 m) in lichtbeton10bTuibrug bij Tiel; montage van delichtbetonliggerOpgemerkt kan worden dat onderzoek, gericht op het vinden van een optimale combinatievan gereduceerd gewicht en andere eigenschappen, dikwijls tot nieuwe toepassingen leidt.Hier dient melding worden gemaakt van speciale mengsels voor mariene toepassing (13].Deze mengsels hebben zeer lage dichtheden om het gewicht van constructie-elementenhanteerbaar te houden en te combineren met een zekeropd rijvend vermogen. De bijbehoren-de lage vervormingsmodulus kan eveneens voordelen bieden.2475,:.:..::::;::.:-,:.:.:-, ...15000.: :.: .95.00 I 267.00 95.00 77,50 m,IF 2850ICement XXXII (1980) nr. 10 66011Typische lichtbetontoepassing in Nederland;door de kanaal- of rivieroverspanning inlichtbeton uitte voeren wordtbespaardop hetcontragewichtontwerp in grindbeton4780 11220 4780ontwerp met middenveld in lichtbetonlichtbeton )12ABP-gebouw Heerlen, met voorgespannenlichtbetonnen TT-liggers voor demiddenoverspanning13WMN-gebouw Utrecht; de (niet-beklede)tittschschten zijn van lichtbeton t.b.v. hetreduceren van de temperatuurspanningenOok mag de aandacht worden gevestigd op Zweedse ontwikkelingen die hebben geleid tothet zgn. 3L-beton (extreem lichte toeslag, laag absorberend en licht van gewicht). Hieroverwerd reeds gerapporteerd tijdens het FIP-congres 1978 te Londen, meer informatie wordtgegeven in [9] en [10]. Een betondichtheid van ca. 1200 kg/m3 wordt verkregen met zeerl ichtetoeslagmaterialen (600 - 700 kg/m3 ). Deze mengsels leveren een zeer redelijke druksterkte(fig. 2). Door aan die mengsels fijn hydrofobe materiaal toe te voegen, wordt een stabielemortel en een waterafstotend beton verkregen.Gereduceerde temperatuurspanningenVanuit het ontwerpbezien, kan als een van de interessantste eigenschappen van lichtbeton hetgedrag onder opgelegde temperatuurspanningen worden beschouwd. De spanningen in eenconstructie als gevolg daarvan, zijn zoals bekend, een functie van a, Een t.De lineaire uitzettingsco?fficient van lichtbeton is ca. 0,8 maal die van grindbeton. DeE-waarde van lichtbeton varieert, maar als wordt aangenomen dat Elichlblllon max. 60% is van dievan grindbeton, dan is het effect op temperatuurspanningen:Olichtbeton = 0,6 . 0,8 Ogrindblllon= 0,48 0grindbetonDit houdt dus in dattemperatuurspanningen minder dan de helftvan dedievan normaal betononder vergelijkbare omstandigheden bedragen. Dit geldt in elke omstandigheid.maar isvooral van belang bij toepassing van betonnen gevels. Ofschoon lichtbeton in het algemeenwat minder vermogen heeft om trekspanningen op te nemen, worden de temperatuurspan-ningen gewoonlijk opgenomen door wapening of voorspanning, zodat de toepassing vanlichtbeton hier wezenlijke besparingen biedt.Van het gebouw van foto 13 werden zelfs de liftschachten opgetrokken van lichtbeton (metglijbekisting). Het voornaamste doel was hierhet reduceren van de temperatuurspanningen,omdat de schachten deels binnen en deelsbuitenhet gebouw staan. Het lichtbeton behoefdebovendien niet te worden bekleed; voor de gewenste thermische isolatie bleek een enkelewaad voldoende te zijn.BrandwerendheidSchade aan gebouwconstructies zijn veelal het gevolg van brand. (uitgebreide gegevens overbrandschade werden gepubliceerd in Cement 1980 nr. 4, 222 228).Daarom moet brand als eenre?el belastinggeval worden beschouwd, terwijl het brandgedrag van bouwmaterialen eenbelangrijk uitgangspunt bij het ontwerp zal zijn. In dit opzicht is beton een betrouwbaarbouwmateriaal, maar lichtbeton gedraagt zich ten opzichte van brand nog gunstiger [14, 16].Cement XXXII (1980) nr. 10 661I tbeugels om splijten te voorkomenvolledige verankerinqdcorqaande balkJ tvolledige Ibeugels14Detai/ering baseren op het krachtenspel voorbezwijkenCement XXXII (1980) nr. 10Bezwijken bij brand (wanneer dat ooit voor een betonconstructie zou gelden) is hoofdzakelijkhet gevolg van het vloeien van de wapening bij hoge temperaturen. Het gunstiger gedrag vanlichtbeton in het geval van brand is voornamelijk het gevolg van een betere isolatiewaarde vande betondekking. Maar ook de lagere warmte-uitzetting en de geringere temperatuurspannin-gen dragen bij tot een grotere weerstand tegen schade.Een nadeel kan het hogere vochtgehalte van (jong) lichtbeton zijn. Ofschoon vocht de tempera-tuurstijging vertraagt, kunnen sommige combinaties van licht toeslagmateriaal, hoog vochtge-halte en drukspanningen, een toenemen van 'spalling' (afspatten) van de betondekking totgevolg hebben (datgeldt vooral in de uitvoeringsfase). Beschouwd over de gehele levensduurvan een gebouw, mag worden gesteld dat toepassen van lichtbeton een aanzienlijke reductievan het risico bij brand met zich brengt [18].Het vermogen om trekspanningen op te nemenIn de overwegingen tijdens de ontwerpfase speelt natuurlijk het vermogen van een materiaalom trekspanningen op te nemen een belangrijke rol. De treksterkte van grindbetonkanworden bepaald met de formule fb = k- waarbij k =0,25, overeenkomstig deCEB ModelCode.Voor lichtbeton moet deze waarde worden gereduceerd (fig. 7). Het CEB geeft hiervoor detactor n- = 0.3 + 0.7 [5. 10]. ofschoon de voorkeur uitgaat naar een bepaling van dezesterkte per toepassing bijv. zoals aangegeven figuur 1. dus kwalificatieproeven.Hoewel bij berekeningen de treksterkte bij buiging formeel wordt verwaarloosd, dient men zichte realiseren dat deze sterkte toch de gebruikelijke aannamen voor dwarskracht (en pons),wringing, aanhechting en verankering be?nvloedt. Het begrip voor dwarskracht is de laatstejaren gelukkig verdiept. Het belang van de trekbandfunctie van de wapening, bepaald door deaanhechting, wordt tegenwoordig algemeen geaccepteerd [15]. De 'zwakkere' respons tegen-over trekbelasting onderstreept bij lichtbeton de noodzaak tot een zorgvuldige detaillering.maar in feite geldt het belang van goede detaillering ookvoorgrindbeton.ln [14] wordt hiervooreen reeks aanbevelingen gedaan (fig. 14).Conclusies? Een ontwerp in lichtbeton gaat uit van dezelfde principes als een ontwerp voor een normalebetonconstructie. Er zijn geen redenen van deze principes af te wijken, maar bij de toepassingvan elk gemodificeerd beton dienen wel de relevante eigenschappen bekend te zijn en'ingevuld' te worden.? Het constructieve gedrag van lichtbeton wordt bepaald door de vervormbaarheid van detoeslagkorrels, rn.a.w. door de verhouding tussen de stijfheid van mortel en van toeslagmate-riaal. Gr?bl heeft. zich hierop baserend, een benadering gegeven om de eigenschappen tevoorspellen.? Erwordt dikwijls te veel waarde gehecht aan de prijs per m3 beton. De constructieve voordelendie met lichtbeton worden bereiktzijn dikwijls van groot belang voorde constructie als geheelen kunnen leiden tot verlaging van de algemene kosten en tot een beter gedrag.Slechts enkele van de gunstige eigenschappen van lichtbeton zijn hier naar voren gebracht.Toch geeft het hopelijk een indruk van de benadering die gewenst is om de specifiekekenmerken van Iichtbeton te benutten.Literatuur1.The many applications of concrete; Concrete Construction 1980 januari.2.CEB/FIP Manualof Lightweight Aggregate Concrete, Design and Technology; the Construc-tion Press. 1979.3.J.Bobrowski, P.W.Abeles, B.K.Bardhan Roy, The impact of research on the use of lightweightconcrete in major structural work; CIB Congres Budapest 1974.4.J.Bobrowski. Why not Iightweight concrete; Civil Engineering 1977 maart.5.CEB Model Code. hoofdstuk 20.6.VB1974. deel G, Lichtbeton, aanvullende bepalingen.7.H.Stoffers. Aanvangsspanningen in voorgespannen lichtbeton; TNO-rapport BI-78-42.8.P.Gr?bl. Biegebemessung von Stahlleichtbeton, Teilbericht zur Technologie des hochfestenl.eichtbeton: Forschungsreihe der Deutsche Bauindustrie. Band 32.9.0.Berge, Structures in Lightweight Concrete; Chalmers Tekniske H?gskola. publ. 77/2.10.B.Hedberg, L.Bernts$on, O.Berge, The hydrophobe 3L concrete; paper to FIP commission onlightweight concrete 1979.11.S.Soretz, Forschungs vorhaben 'Leichtbeton Forschung'; Zement und Beton, 1976 Heft 2.12.A.Gerritse. Emploi des B?ton L?gers de structures dans la construction des BatimentsauxPays-Bas: Annales de ITBTP. 1973 suppl. nr.311.13.Lightweight Aggregate Concrete for Marine Structures, FIP State of the art report 1978.14.Design and detailing of concrete structures for fire-reslstance: The Institution of StructuralEngineers. 197815.B.K.Bardhan Roy, Design considerations for prestressed lightweight aggregate concrete;paper to Cl '8016.B.H.Sprat. The structural use oflightweight aggregate concrete; C&CA 1974.17.Lightweight aggregate concrete, technology. and world applications: Cembureau 1974.18.W.J.Copier, Spatten van grind- en lichtbeton bij brand; Cement 1979 nr. 11.662