? agrarische bouw ? onderzoek ? schadedr.ir.N. De Belie Universiteit Gent, vakgroep Landbouwtechniek en KU Leuven, departe-ment Agrotechniekdr.ir.B.Sonck Rijksstation voor Landbouwtechniek, Centrum voor Landbouwkundig On-derzoek, MerelbekeBetonvloeren in varkensstallen worden rond de voederbakken blootgesteld aan melkzuuren azijnzuuruit verzuurd voer. Door chemische inwerking van zuren wordt de bovenste be-tonlaag verzwakt, waarna deze wordt verwijderd door bewegingen van de dieren of doorreiniging van de vloeren. Het aldus toenemen van de oppervlakteruwheid en het verbre-den van de spleten van roostervloeren kan leiden tot dierkwetsuren.In het eerste deel van dit artikel worden twee meetmethoden besproken die ontwikkeldwerden om de aantastingvan betonroosters te kunnen volgen in de tijd en om de verschil-lende roosters op een objectieve wijze te kunnen vergelijken. In hettweededeel wordende met deze methoden verkregen resultaten bij een praktijkproefin een vleesvarkensstaltoegelicht.METENVAN AANTASTINGENOPPERVLAKTE-RUWHEIDVANBETONROOSTERSONTWIKKELING MEETMETHODEN EN -APPARATUURCD Meting van de gemiddelde profieldiepte54In varkensstallen zijn vooral rond de voeder-bakken melkzuur en azijnzuur uit verzuurdvoer verantwoordelijk voorbetonaantasting[1]. Deze zuren reageren met de vrije kalk(Ca(OHb) van het beton tot gemakkelijk op-losbare calciumlactaten en -acetaten, dievervolgens uitgeloogd kunnen worden. Doorde veroorzaakte pH~verlaging in de pori?n-oplossing van het beton worden ook de cal-ciumsilicaathydraten (CSH), die het betonzijn sterkte geven, instabiel. De verzwaktebetonlaag kan dan worden verwijderd doorde bewegingen van de dieren ofdoor het rei-nigen van de vloeren. Het aldus toenemenvan de oppervlakteruwheid van de vloerenen hetverbreden van de spleten van rooster-vloerenkan leiden tot dierkwetsuren. Hetherstellen of vervangen van vloeren bete-kent bovendien een extra financi?le last enarbeid voor de varkenshouder.Laboratoriumonderzoek werd reeds uitge-voerd op beton met verschillende soortencement, granulaten en toevoegingen [2,3].Verder werden cementgebonden afwer-kingslagen [4] en impregneersystemen [5]bestudeerd. Enkele van deze samenstellin-gen en behandelingen werden ook toege-past op betonroosters die in een vleesvar-kensstal werden geplaatst.Bepaling van de gemiddelde nivellerings-diepte Ren degemiddelde profieldiepteDDe gemiddelde nivelleringsdiepte R, die eenmaat is voor de oppervlakteruwheid, wordtbepaald via de zandvlekproef van het Op-zoekingscentrum voor de Wegenbouw [6].Hierbij wordt een bekend zandvolume Vge-lijkmatig op het oppervlak uitgespreid meteen houten stamper. Het zand vult de onef-fenheden en vormt een ronde zandvlek,waarvan de straal (kan worden bepaald. Degemiddelde nivelleringsdiepte wordt gevon"den door het zandvolume Vte delen door deoppervlakte van de zandvlek nr2.CEMENT1998j6? Meetinstrument ter bepaling van de oppervlakteruwheid Ra en afvlakdiepte RpOm de gemiddelde profieldiepte 0 van be-tonroosters te bepalen, die een maatis voorde aantasting, moet echter het oorspronke-lijk onaangetaste oppervlak gerecon-strueerd worden. Tevens moetenmaatrege-len worden getroffen om zandverlies via deroostergleuven te vermijden. Daarom wer-den voor elke op te meten plaats vier inoxdopmoeren, verzonken in het beton aange-bracht. Hetbovenoppervlakvan de dopmoe-ren diende dan als referentie om, via tussen-geplaatste kalibers en een vlak kader, hetontworpen meettoestel steeds op dezelfdehoogte te kunnen plaatsen (foto 1). Dit toe-stel bestaat uit twee L-profielen, voorzienvan rubber afdichtingen, waartussen het temeten roosterbalkje wordt ingesloten. Eenbekend volume gestandaardiseerd zandkan met een hoeklatjeworden uitgestrekentot op de hoogte van hetvoorheen onaange-taste betonoppervlak. De gemiddelde pro-fieldiepte wordt dan verkregen door hetzandvolume te delen door de oppervlaktevan de rechthoekige zandvlek.Bepaling van de oppervlakteruWheid Ra ende afvlakdiepte RpMet het meetinstrument zoals getoond opfoto 2,is het mogelijk het oppervlakteprofielopte meten. Ditisdelijn die ontstaatdoor dedoorsn?ding van het werkelijke oppervlakmet een vlak loodrecht op het referentievlak(= horizontaal vlak).Het meetprincipe is gebaseerd op een con-tactloze afstandsmeting met een lasersen-sor.De sensorprojecteert een laserstraal ophetoppervlak. Hetgereflecteerde lichtwordtop een positiegevoelig plaatje opgevangen.De afstand tussen de sensor en het beton-nen oppervlak wordt bepaald door midd~1van optische triangulatie. De nauwkeurig-heid van de sensor bedraagt 6 Ilm. Hetmeetbereik gaat van 60 tot 160 mmo Doormiddel van een analoog-digitaal conversieis het mogelijk de spanningen die door desensor als output van de metingen wordengegeven, over te brengen naar een PC.De afstandssensor is gemonteerd op eenwagentje waarop een motor is ge?nstalleerd.De motor zorgt voor de voortbeweging vande afstandssensordoor middel van eentandriemsch?f, gekoppeld aan de as van demotor, een tandriem en een tandwiel welkebeweegt op een tandlat (heugel). De snel-heid van de voortbeweging van de afstands-sensor en van de opmeting van de spanningvan de sensor zijn zodanig ingesteld dat vijfmetingen per mm worden geregistreerd. Hetwagentje beweegt in een rechte lijn over eenafstand van ongeveer 1 m. Twee eindeloop-contacten aan beide uiteinden van het toe-stel zorgen voor het stoppen of terugkerenvan het wagentje. Het geheel is op een alu"minium profiel van 1,20 m lengte gemon-teerd. Ditprofiel steunt metvier regelboutenop het oppervlak.Om tlet meetinstrument op te stellen, wor-den vooraf in de betonroosters vier kleinebussen met een inwendige draadaange"bracht. Door een daartoe voorziene openingin het toestel kan verticaal een metalen spilworden ingebracht, die vastgedraaid wordtin elk busje. Op die manier wordt het meet-toestel gefixeerd op het rooster en wordtsteeds op dezelfde plaats gemeten. Het op-pervlak van een in het rooster bevestigdboutje dient als referentiepunt voor de me-tingen. De vlakstelling van het meetinstru-ment geschiedt door de vier regelbouten eneen precisiewaterpas (nauwkeurigheid van0,1 mmjm).Uit het oppervlakteprofiel kunnen de opper-vlakteruwheid Ra en de afvlakdiepte Rp wor-den berekend (fig. 3); de Ra-waarde volgensNEN 3632, in overeenstemming met ISO468. De afvlakdiepteRp (NBN 863) ismin ofmeer een maat voor deaantastingsdiepte.~? Oppervlakteruwheid en afvlakdieptea. oppervlakteruwheid Ra is de som van alle oppervlakken rj en Sj, ge-deeld door de beschouwde meetlengte L (M is middellijn, '2:.rj = '2:.s)CEMENT1998j6b. afvlakdiepte Rp is de oppervlakte A tussen de toplijn Ten de pro-fiellijn, gedeeld door de beschouwde meetlenge L55? agrarische bouw ? onderzoek ? schadeAANTASTINGSVERLOOP VAN VERSCHILLENDE TYPEN BETONROOSTERS OP EENVARKENSBEDRIJFTabel 2Druksterkte, wateropzuiging en volumieke massa na 28 dagen8etonroosters met verschillende betonsa"menstellingen, afwerklagen en oppervlakte-behandelingen werden geplaatst in eenvleesvarkensstal. Met de hiervoor bespro-ken meetmethoden werd hetverloop van deaantasting en de oppervlakteruwheid ge-volgd.Geteste betonroostersDe specificaties van de geteste betonroos-ters zijn gegeven in tabel 1. 8etonroosterta-brikanten gebruiken normaliter een goedverdicht kwaliteitsbeton met GEM I, een vrijhoog cementgehalte en een lage water-ce-mentfactor. De samenstelling van het refe-rentiebeton werd hierop gebaseerd: cement370 kg/m3, zand 700 kglm3en grind 1110kglm3; water-cementfactor 0,40.8ehalve het referentierooster met gewoonportlandcement, werden er betonroostersTabel 1Speciticatie van de geteste betonroostersvervaardigd met de hoogovencementenGEM IIVA en GEM 111/8, metsulfaatbesten-dig portlandcement zonder de cementcom-ponent tricalciumaluminaat (G3A) en methet samengesteld cement GEM VIA. Verderwerd ook beton met 15% vliegastoevoegingof 10%silica fume toevoeging getest. 8eton-soorten met hoogovenslakken of puzzola-nen (vliegas, silica fume) hebben bij gelijkehydratatiegraad een wat fijnere of meer ho-mogene pori?nstructuur dan beton metportlandcement, waardoor de permeabili-teit daalt [7-9]. 80vendien worden in derge-lijke betonsoorten kleinere hoeveelhedenGa(OH}2 ('vrije kalk') aangetroffen en dit isprecies het betonbestanddeel dat hetmeest kwetsbaar is voor zuuraantasting.De twee soorten cementgebonden afwer-kingslagen die onderzocht werden beston-den uit Sta11it en 8ernit, gemengd in een ver-houding van 3:1 met portlandcement. Dezeafwerkingslagen worden omwille van hungoedeisolatiewaarde soms toegepast opdichte vloeren in varkensstallen, als een 20tot30mm dikke mortel. Stallitwordtvervaar"digd van gemalen tufsteen. 8ernit is een ge-lijksoortig materiaal dat echter meer kwartsbevat, waardoorhet harder zou zijn. Verderekarakteristieken van deze producten wor-den elders gegeven [4].Ten slotte werd een aantal standaard beton-roosters bij 25 dagen ouderdom ge?mpreg-neerd met een hydrofobeermiddel (si-loxaan), een pori?ndichter (fluosilicaat) ofeen epoxyhars.De betonroosters hadden afmetingen 2 x0,5 x 0,09 m3, een spleetwijdte van 0,02 men een massa van ongeveer 130 kg. Van elkvan de beschreven typen werden zes roos-ters gestort en getrild en vervolgens gedu-rende twee dagen nabehandeld. Daarnawerden ze buiten opgeslagen, zoals in hetnormale productieproces gebruikelijk is.Van de betonsoorten met de versch.illendecementsoorten en toevoegingen werdenook kubussen gemaakt, dietezamen met deroosters werden opgeslagen. Op deze ku-bussen werden druksterkte en wateropzui-ging bepaald volgens N8N 815-220, respec-tievelijk N8N 815-215 (tabel 2).Van elk type betonrooster werden er zes ge-plaatst in een vleesvarkensstal met 'all in -all out' systeem, telkens in drie hokken on-der en naast de brijbak. 8ij het begin van hetexperiment en na elke mestronde werdende roosters grondig gereinigd en werden ver-schillende metingen gedaan, die een beeldgaven van het aantastingsverloop.ResultatenDe figuren 4 en 5tonen de gemiddelde nivel-leringsdiepte R en de gemiddelde profiel-diepte D van het opgemeten roosterbalkjedat zich het dichtsttegen de brijbakbevond.De indices 0,1 en 2 staan voor de metingendie plaatshadden 0, 9 en 18 maanden nahet in gebruik nemen van de roosters. Detoename van de R-waarde is dus een maatvoor de toename van de oppervlakteruw-heid, de toename van de D-waarde eenmaat voor de aantasting.Initi?le metingenUit de figuren blijkt dat er reeds een verschilin oppervlakteruwheid was tussen de nieu-56 GEMENT1998/64we roosters: de Ra-waarden van de roostersmet de StaUit-afwerkingslaag en van deroosters met de epoxy coating (respectieve-lijk 0,15 en 0,19 mm), waren significant klei-ner dan van de overige roosters. Ook deroosters met de Bernit-afwerkingslaag enmet GEM V/A en GEM lil/A waren blijkbaarsignificant gladder afgewerkt dan het refe-rentiebeton (Ra = 0,37 mm).De gemiddelde initi?le O-waarden lagen tus-sen 0,56 en 0,87 mm en zijn eigenlijk ookeen maat voor de oppervlakteruwheid vande nieuwe betonroosters. Er werden hierdan ook dezelfde verschillen vastgesteld alsbij de Ra-waarden.EE5-r---r------------;:===========::;-~IElRO (begin)IIR1 (na 9 maand)11 R2 (na 18 maand)IIR2' (na 18 maand)324@ Gemiddelde nivelleringsdiepte en standaardafwijking van de roosterbalkjes vlak voor debrijbak (R) en op de meest aangetaste plaats (R *) na 0, 9 en 13 maanden gebruikIEl RaO(begin)IEl Ra1 (na 9 maand).Ra2 (na 18 maand)~ ~:!:.... ~l/) ,ro c