prof.drs.E.M.Theissingadj.-directeur Verenigde BedrijvenBrederoKwaliteitsbeheersing vanbetonblokkenU.D.C. 691.31:658.562Kwaliteitsbeheersing van betonblokkenGebaseerd op het thema van de eerste werkzitting: 'Kwaliteit'1. Kwaliteitscontrole en kwaliteitsbeheersingDe kwaliteitscontrole van een produkt dient om vast te stellen of dit zodanige eigenschap-pen bezit, dat het de functies kan vervullen die bij het gebruik ervan verwacht worden.Daarvoor worden dan eerst eisen opgesteld, die bij betonprodukten meestal betrekkinghebben op afmetingen, sterkte en gewicht. Daarnaast gelden, afhankelijk van de toepassingervan, voor ieder specifiek produkt nog afzonderlijke eisen, die bij voorbeeld betrekkinghebben op slijtweerstand, krimp, bestendigheid, waterdoorlating of wateropzuiging. Bij dekwaliteitsbeheersing gaat het er echter om de factoren die in het fabricageproces de kwa-liteit van het eindprodukt be?nvloeden, zodanig te sturen, dat bij de controle zal bjijken dathet produkt aan de eisen voldoet. De kwaliteitsbeheersing staat niet los van de controle endaarom is behalve de fabrikant ook de gebruiker er bij betrokken.De informatie die door een bepaalde controle wordt verkregen is immers groter 'als de af-nemer weet hoe de kwaliteitsbeheersing bij het fabricageproces geweest is.Voor de beheersing van de kwaliteit is nodig dat de fabrikant weet:a. welke factoren de kwaliteit bepalen,b. in welke.mate zij dit doen,c. hoe vaak en met welke nauwkeurigheid hij deze factoren moet meten,d. welke maatregelen hij zal nemen als blijkt dat deze factoren aanleiding kunnen geven ofreeds hebben gegeven tot ontoelaatbare afwijkingen in de kwaliteit van het eindprodukt.In sommige gevallen zal hij bepaalde partijen moeten verwijderen of ze moeten reserverenvoor andere toepassingen, die minder hoge eisen stellen.Maar zeer vaak zal het mogelijk zijn in het proces correcties aan te brengen voordat eenontoelaatbare kwaliteitsverlaging is opgetreden. Op sommige fabrieken komt deze proce-dure tot stand omdat het fabriekspersoneel, dat over veel ervaring en inzicht beschikt, iederprodukt gedurende iedere fase van h?t proces met aandacht kan volgen.De mechanisatie van vele fabrieken heeft echter de produktiviteit zover opgevoerd dat eendergelijke aandachtbesteding onmogelijk is geworden; een aantal fabrikanten is er daaromtoe overgegaan een afdeling in te schakelen, die tot taak heeft de bedrijfsleider degegevens te verschaffen die hem in staat stellen in elke fase van het proces verstandig inte grijpen. De noodzaak voor een dergelijke maatregel wordt nog versterkt door het feit dateen grote produktie ook grote economische consequenties met zich meebrengt als er ietsmisloopt.Vindt mechanisatie in toenemende mate plaats bij serie-produktie, in nog veel sterkere mateis zij reeds doorgevoerd bij de fabricage van massaprodukten zoals tegels, keien, dakpan-nen of blokken. De fabricage van betonblokken is wel bij uitstek geschikt om als voorbeeldte dienen van een produktieproces waar de kwaliteitsbeheersing noodzaak is.Om een concreet voorbeeld te geven is in het volgende weergegeven hoe in grote lijnende kwaliteitsbeheersing bij de fabricage van B2-blokken is ingevoerd.2. Eisen die gesteld worden aan betonblokkenIn het volgende beperken we ons eenvoudigheidshalve tot de drie typen binnenmuur-blokken, die tezamen meer dan de helft van de produktie uitmaken. De blokken metbijzondere functies, zoals die voor schoorstenen, buitenmuren en niet-dragende scheidings-wanden, en sierbetonblokken laten wij verder buiten beschouwing.Een aantal eisen die aan deze betonblokken gesteld wordt, zijn geformuleerd in een ken-merkblad van Ratiobouw, waarvan er ??n in fig. 1 is weergegeven. Deze eisen zijn afhan-kelijk van het type blok en hebben betrekking op de gebruikte grondstoffen, grenzen van desamenstelling, druksterkte, volumegewicht en afmetingen. In hoeverre deze keuringseisengaranderen, dat de gemetselde blokken in alle opzichten geschikt zijn voor binnenmuren,moet hier buiten beschouwing worden gelaten, maar de lange ervaring heeft geleerd datdeze voorschriften goed functioneren.De fabrikant garandeert dat de kwaliteit aan de eisen van het kenmerkblad voldoet en geeftvoorts interne richtlijnen die de uitdrogingskrimp moeten beperken en die de gelijkmatigheidvan de structuur in verband met de aanhechting van de pleisterlaag moeten bewerkstelligen.Cement XXI (1969) nr. 6 2281Voorbeeld van een kenmerkblad van RatiobouwCement XXI (1969) nr. 6 2293. Variabelen, die de kwaliteit van betonblokken bepalenDe kwaliteitsbeheersing begint dus met de kennis van de variabelen die de kwaliteit vanhet blok bepalen. Deze zijn voor het merendeel geen andere dan die welke van belang zijnbij de fabricage van andere grote of kleine elementen. Uit de volgende beschrijving zalechter blijken dat de mate van be?nvloeding voor ieder produkt verschillend kan zijn.De variaties komen voor in:a. de grondstoffenb. hun verwerking tot vers produkt enc. de verhardingsomstandigheden tot het ogenblik van aflevering.De invloeden van al deze 3 groepen factoren worden afzonderlijk besproken, waarbij steeds??n factor gewijzigd wordt en de andere gelijk gehouden worden aan die welke voor denormale produktie gelden.3.1. Grondstoffen3. 1.1. Invloed van de variatie in de cementkwaliteitIn het algemeen is het voor de cementgebruiker een overbodige luxe om veel aandacht tebesteden aan de variaties van de cementkwaliteit. De werkelijke normsterkte ligt gemiddeldimmers ver boven de vereiste normsterkte en in gewapend beton wordt ter voorkoming vancorrosie van de wapening zoveel cement toegevoegd, dat een kubusdruksterkte van 160 tot350 kgf/cm2met iedere cementsoort en merk steeds bereikt kan worden, mits de verwer-kings- en de verhardingsvariaties niet al te groot zijn. Bij het vervaardigen van betonblokkenmet een druksterkte van 50 of 100 kgf/cm2, waarbij de hoeveelheid cement per m3beton nietis voorgeschreven, is het surplus aan kwaliteit van het cement bruikbaar. Men moet danzorgen dat dit surplus geen te grote variaties vertoont en een cementfabriek kiezen die nietalleen een hoogwaardig, maar ook een constant produkt levert.Het verband tussen de sterkte, gevonden bij de cementkeuring, en de druksterkte van be-ton, met dat cement vervaardigd, is beschreven in de bekende formules van Graf, Walz enHummel ') en was al impliciet aanwezig in de formule van Feret.In al deze formules wordt de druksterkte van beton recht evenredig verondersteld met dewerkelijke normsterkte van het cement, als alle andere omstandigheden, die de sterkte vanhet beton bepalen, gelijk blijven. Het gevolg hiervan is dat de variatieco?ffici?nt van debetonsterkte practisch nooit lager kan zijn dan de variatieco?ffici?nt van de sterkte, gevon-den bij de keuring van het cement dat er voor gebruikt is. In het algemeen zal zij hoger zijn,omdat de nauwkeurigheid waarmee de proefstukken volgens het normblad gemaakt en op-geslagen worden, in een fabriek niet bereikt kan worden.Is de variatieco?ffici?nt van de cementsterkten 6%, dan liggen 5% van alle waarden be-neden 100-- 1,65 . 6 = 90% van de gemiddelde waarde van de cementsterkte.Vindt men in de litteratuur voor de variatieco?ffici?nt van de betonsterkte waarden opge-geven, lager dan 5%, dan heeft men vaak zijn beschouwing betrokken op reeksen proef-stukken waarin het cement afkomstig was uit ??n of slechts enkele ladingen.Voor de beoordeling van de gelijkmatigheid van het beton wordt vaak de tabel van Cordon2)gehanteerd (fig. 2), volgens welke in een fabriek een variatieco?ffici?nt van minder dan 5%mogelijk blijkt te zijn. Voor het bereiken van een dergelijke grote gelijkmatigheid moetendan aan de gelijkmatigheid van het cement ook hoge eisen gesteld worden.Men dient bij het hanteren van de door Cordon aangelegde normen echter wel te bedenken,dat het hierin niet gaat om betonprodukten maar om proefcilinders, onder standaardconditiesgemaakt van de betonspecie waarvan elementen of constructies worden vervaardigd. Deelementen zelf zullen bijna steeds met een aanzienlijk mindere gelijkmatigheid vervaardigdworden.Is de variatieco?ffici?nt van de sterkte van het eindprodukt bijv. 15%, dan kan deze nauwe-lijks verminderd worden door een cement te gebruiken, waarvan de variatieco?ffici?nt vande normsterkte lager is dan de veronderstelde 6%.2.Kwaliteitsnormen voor betoncontrole1A.Hummel, Das Beton ABC, 1959, p. 88en 165.2W.A.Cordon, Journal of the AmericanConcrete Institute, Proc. V52, nov. 1955,p. 241.variatieco?ffici?nt bij verschillendekwaliteitsnormenzeer goed goed matig slechttotale variatieop de bouwplaatsmet laboratoriumcontrole20%>10%variatie in ??n bedcontrole op bouwplaatslaboratoriumcontrole< 4%< 3%4-5%3-4%5- 6%4- 5%> 6%> 5%volgens W.A. Cordon, Journal of the A.C.I., Proc. V.52 (nov. 1955) p. 241Cement XXI (1969) nr. 6 230Er geldt ni.:V = Vc2+ Ve2waarin:V -- variatieeo?ffici?nt van de sterktecijfers van het produktVc = variatieco?ffici?nt van de sterktecijfers van het produkt als alleen het cement varieertV0 = variatieco?ffici?nt van de sterktecijfers van het produkt als Vc = O.Deze laatste wordt dus bepaald door alle andere factoren.De Vc is tevens gelijk aan de variatieco?ffici?nt van de normsterkte van het cement, daarde druksterkte van beton daarmee recht evenredig is.Als V = 15% en Vc = 6%, dan is Va = ? 13,7%.Verbetering van de gelijkmatigheid van de normsterkte van cement heeft dan weinig zin.Alleen als de Vc hoog en de Va lager is, wordt het belangrijk te zoeken naar cement meteen lagere Vc. Een inzicht in de Vc wordt pas verkregen wanneer men over een langereperiode (ca. 1 jaar) het cement regelmatig heeft gekeurd. Als men cement van meerderefabrieken naast elkaar gebruikt, is de kans op een hoge Vc grootHet gebeurt nog al eens dat voorbarige conclusies getrokken worden als de gemiddeldesterkten van twee proefprodukties 10% van elkaar verschillen.Het is goed mogelijk dat het gebruik van twee verschillende partijen cement reeds vol-doende verklaring voor dit verschijnsel biedt en dat de bewust aangebrachte veranderingin de samenstelling maar van secundair belang is. Pas als de resultaten over langere ter-mijnen beschikbaar zijn, kan men meer gefundeerde conclusies trekken.De evenredigheid tussen de werkelijke normsterkte en de betonsterkte, zoals die in deformule van bijv. Hummel tot uitdrukking komt, geldt alleen wanneer de plasticiteit van degekeurde cementmortel en de verharding ervan ongeveer overeenkomen met de plasticiteiten de verharding van het beton.De specie van betonblokken is echter zeer droog en de verharding vindt plaats in stoom-kamers bij een temperatuur van 50 tot 70 ?C, afhankelijk van het type blok. De fabrikantzal dus ten aanzien van de cementkwaliteit betere conclusies kunnen trekken uit de sterktevan stoomverharde normkubussen, die uit stampbeton bestaan, dan uit de cijfers, verkregenuit de keuring volgens het normblad. Het blijkt dan dat hoogovencement zich zeer goedleent voor stoomverharding.Voor een inzicht in de variatie van de kwaliteit van het cement kan hij echter in eerste in-stantie genoegen nemen met de normale keuringsresultaten.3. 1 .2. Invloed van de variaties van de toeslagmaterialenDe voornaamste toeslagmaterialen voor de binnenmuurblokken zijn lavabims en zand. Delavabims wordt in grotere stukken uit de groeve aangevoerd en op het eigen terreingebroken en in twee fracties gezeefd. Anders dan bij het cement veroorzaken de variatiesin de samenstelling van de lavabims niet alleen variaties in de sterkte, maar zij veranderenook het gewicht, de uiterlijke structuur, de krimp en de chemische stabiliteit ten opzichtevan het water van de blokken.Het schijnbare korrelsoortelijk gewicht is een belangrijke kwaliteitsfactor. Veronderstel dathet schijnbare korrelsoortelijk gewicht tijdens de produktie tweemaal zo groot wordt, danwordt het blok 1,7 maal zo zwaar als het blok voor 70 gewichtsprocent uit lavabims bestaaten men de korrelopbouw en het cementgehalte gelijk weet te houden. Dergelijke verschillenzijn zonder controle niet denkbeeldig, omdat niet alleen de porositeit van de lava, maar ookde mineralogische samenstelling kan vari?ren.Het schijnbare korrelsoortelijk gewicht van stukken dichte bazalt bedraagt soms 3,6 kg/dm3en vanzelfsprekend is de korrelsterkte van zulk materiaal ook hoog. Zoals bekend zijn defijne korrelfrakties minder poreus dan de grove en afgezien van het feit dat toeslagmateriaalmet een lagere fijnheidsmodulus beter verdichtbaar is, zal het blok dus zwaarder wordenbij gebruik van fijner toeslagmateriaal. Zowel het schijnbare korrelsoortelijk gewicht als degradering van het toeslagmateriaal moeten dus steeds bekend zijn.Zij be?nvloeden gewicht en sterkte van de blokken en men moet er bij de keuze van desamenstelling dus gebruik van kunnen maken.De maximum-korrel van het toeslagmateriaal is ca. 11 mm. Wordt zij groter of kleiner ge-kozen, dan veranderen de structuur en de hoeksterkte in hun nadeel. Als zij groter is kanbovendien ontmenging optreden bij het vullen van de mal, vooral als er dunwandige blokkenvervaardigd worden.De aard en de hoeveelheid van de deeltjes < 0,15 mm zijn van belang voor de groenesterkte van het blok. Ook bij gebruik van gladde of ronde toeslagmaterialen kan deze te-ruglopen.De groene sterkte is van belang bij het transport van de verse blokken naar de stoom-kamers.Een belangrijke eigenschap is de uitdrogingskrimp van het blok, dit is de krimp die optreedtals in een droge omgeving water uit de capillairen verdampt. De uitdrogingskrimp van ver-hard beton wordt gewoonlijk bepaald door de poriestructuur van de cementsteen. Het toe-slagmateriaal komt bij het uitdrogen van de cementsteen onder druk en de krimp van hetCement XXI (1969) nr.6 2313Volgens de British Standard bepaalde uitdro-gingskrimp van lavabims, afkomstig uit ver-schillende gebieden van drie groeven; en dekrimp van beton dat hiermee vervaardigd is.Voor de blokkenproduktie wordt alleen lava-bims toegepast met een inwendig oppervlak
Reacties