O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eBetontechnologiecement 2000 774Vanwege het gebruik van 12cementsoorten of -combinaties,debeschikbaarheidvaneenaantalsoorten vulstoffen en plastificeer-ders,washetnoodzakelijksneltoteen keuzebeperking per produ-cent te komen. Per cementsoortis een reeks pasta's onderzochtwaarbij de vulstof, de plastificeer-der en de verhouding van hetvolume water en het volumepoeder - Vw/ Vp- is gevarieerd.Er blijkt een relatie te bestaantussen de l-waarde en de p-waarde uit de gebruikelijke pasta-proef volgens de Japanse metho-de [1].De flow-cyl test geeft informatieover het reologisch gedrag van depasta.Desterkteontwikkelingvande pastaprisma's 40 x 40 x 100mm3,beproefdna18enna24uur,geeft daarnaast een indicatie vande verhardingssnelheid en sterk-teontwikkeling van de pasta endaarmee een indicatie over debruikbaarheid van de toegepastematerialen voor de prefab-beton-industrie, waar na 14 ? 2 uur ver-harden de elementen wordenontkist of voorgespannen.Op basis van deze gegevens is eenoptimale combinatie van materia-len voor een ZVB-mengsel teselecteren.Een verder doel van het onder-zoek was na te gaan of op basisvan de -waarde van de pasta,bepaald in de flow-cyl test, tevenseen indicatie voor de mortel-eigenschappen kan worden ver-kregen. Daarom wordt eerst inge-gaan op het verrichte mortel-onderzoek.M o r t e l o n d e r z o e kBij het mortelonderzoek wordende vloeimaat en de trechtertijdbepaald conform de methodedie in Japan is ontwikkeld en inNederland is overgenomen.In een mortel kunnen veel para-meters worden gevarieerd zoals:? Vw/ Vp, de verhouding volumewater / volume poeder;? Vc/ Vp, de verhouding volumecement / volume poeder;? de hoeveelheid hulpstof in%(m/m) ten opzichte van hetcement;? soort zand, cement, hulpstofen vulstof;? Vz/ Vm, de verhoudingvolume zand / volume mortel.Vanuit het pastaonderzoek metde flow-cyl test zijn de volume-verhoudingen water, cement,plastificeerder en vulstof min ofmeer over te nemen. Voordatechter de optimale combinatiemet zand is gevonden, zal ook desamenstelling van de pasta zijnaangepast. Er is dus geen directevertaling mogelijk van het eneresultaat naar het andere.Voor het inzicht in het gedrag vande mortel is gekozen voor eenvolume zand van 40%, eenvolume cement van 60% en eenvolume vliegas van 40%. Bij eenbepaalde waarde van Vw/ Vpis hetpercentage plastificeerder gevari-eerd. Figuur 1 toont de resultatenmet de relatieve vloeimaat m1) opOnderzoek naar demogelijkheden vanzelfverdichtend beton (2)prof.ir.H.W.Bennenk en ir.R.Ernst, TU Eindhoven, faculteit BouwkundeHet in Cement 2000, nr. 6 besproken onderzoek naar de mogelijkheden vanzelfverdichtend beton betrof primair het pastaonderzoek, dat met behulp vande flow-cyl meter is uitgevoerd. Een ongebruikelijke aanpak, die tot doel hadna te gaan of met de flow-cyl test op gemakkelijke wijze inzicht is te krijgenin de eigenschappen van de pasta, uitgedrukt in een -waarde. Tevens isonderzocht of deze testmethode te gebruiken is als geschiktheidstest voor decombinaties van materialen voor zelfverdichtend beton.1) De relatieve vloeimaat m= (r / r0)2? 1. Voor r en r0, zie [1].2 | Relatieve trechtertijd Rmals functie van de verhouding Vw/ Vp1 | Relatieve vloeimaat gmals functie van de verhouding Vw/ VpO n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eB etonte ch n o l o g i ecement 2000 7 75deverticaleas.Meerhulpstofleidttot een hogere vloeimaat. Bij eenlage verhouding water/ poeder isde effectiviteit van de plastificeer-der het grootst.In figuur 2 is de relatieve trech-tertijdRm2)uitgezet.Hetverbandtussen Vw/ Vpen Rmis vrijwellineair.Derelatievevloeimaatkanookwordenuitgezettegenderela-tieve trechtertijd voor de verschil-lende percentages hulpstof. Hetverband is ook dan vrijwel lineair(fig. 3).Voor mortels bestaat een dui-delijk verband tussen Vw/ Vpenerzijds en de vloeimaat entrechtertijd anderzijds, zodat hetgewenste percentage hulpstofredelijk nauwkeurig kan wordenvastgesteld.De vraag was nu of er ook eendirecte relatie is te leggen tussende l-waarde van een pasta en devloeimaat en trechtertijd van debijbehorende mortels, waarbijwordt uitgegaan van een vast per-centage zand. Als dat zo zou zijn,dan is op basis van de resultatenvan de flow-cyl test tevens iets tezeggen over de eigenschappenvan zelfverdichtend beton bijgebruik van dezelfde grondstof-fen. In dit artikel wordt dit deelvan het onderzoek toegelicht.D e r e l a t i e t u s s e n e n pOm de invloed van het cementte onderscheiden, is met tweecementsoorten gewerkt, ??n metp= 1,11 en ??n met p= 1,33.Er is geen vulstof toegevoegd ende hoeveelheid hulpstof is geva-rieerd tussen 0 en 0,40% van decementmassa. Van deze pasta'szijn vloeimaten en -waardengemeten.Per cementsoort is in een grafiekeenpuntvastteleggen,datisgere-lateerd aan het percentage hulp-stof, de verhouding Vw/ Vpen devloeimaat. In de figuren 4 en 5zijn de gemeten waarden aange-geven en onderling verbondendoor rechte lijnstukken. Het ver-band lijkt voor sommige pasta'slineair, maar de meetnauwkeu-righeidzousterkvergrootmoetenworden om daarover voor elkepasta een uitspraak te kunnendoen. Bij een toename van de ver-houding Vw/ Vpwordt de vloei-maat groter.Als de gemeten waarden in ??ngrafiek worden weergegeven,blijkt dat een lagere p-waarde,dus een lagere waterbehoefte, bijdezelfde verhouding Vw/ Vp, nietaltijd een grotere vloeimaat ople-vert. In figuur 6 is af te lezen datbij percentage plastificeerder0,30% vrijwel gelijke vloeimatenworden gemeten en voor 0,40%een hogere vloeimaat voor hetcement met de meeste waterbe-hoefte. Niet voor alle plastificeer-ders is eenzelfde gedrag te con-stateren. Op basis van dezeresultaten is wel de conclusiete trekken dat de waarde van peen goede indicatie is om de ver-houding tussen Vw/ Vpen devloeimaat te regelen, maar datmortelproeven niettemin nood-zakelijk zijn om een betonspecieop de juiste wijze te kunnen ont-werpen.Voor dezelfde pasta's zijn ook de-waarden gemeten. Figuur 7ontstaat door aan figuur 4 lijnentoe te voegen die gelijke -waarden van 0,5 tot en met 0,8representeren; deze lijnen zijndoor interpolatie tot standgekomen en lijken min of meerparallel te lopen.Wanneer een deel van het cementin de pasta wordt vervangen doorvliegas of kalksteenmeel, beidemet een lagere waterbehoefte danhet cement, zal bij een gelijke ver-houding Vw/ Vpin de pasta metvulstof een grotere hoeveelheidvrij water aanwezig zijn en devloeimaat toenemen. In figuur 8geven de gestippelde lijnen derelatie tussen Vw/ Vpen vloeimaatweer voor een pasta zondervulstof en de getrokken lijnen dievooreenpastawaarin40%vanhetcement is vervangen door kalk-steenmeel. Bij een gelijke Vw/ Vpis de vloeimaat voor de combina-tie cement en vulstof groter ennadrukkelijk groter wanneer dehoeveelheid hulpstof toeneemt,3 | Verband tussen relatieve vloeimaat gmen relatieve trechtertijd Rm4 | Verband tussen Vw/ Vpen de vloeimaat; bpcement = 1,11; hulpstof gevarieerd metstappen van 0,10% (m/m)5 | Verband tussen Vw/ Vpen de vloeimaat; bpcement = 1,33; hulpstof gevarieerdmet stappen van 0,10% (m/m)2) De relatieve trechtertijd Rm= 10 / t, waarin t de gemeten trechtertijd is.O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eBetontechnologiecement 2000 776hetgeen anders is dan voor depure cementpasta is gemeten,zoals te zien in de figuren 4 en 5.Van de pasta met 40% kalksteen-meel zijn de -waarden gemeten.Na interpolatie zijn in figuur 9 delijnen voor = 0,5 tot en met 0,8toegevoegd aan de gemeten vloei-maten voor de pasta, conformfiguur 8.In figuur 10 zijn lijnen metgelijke -waarden aangege-ven voor een pasta op basisvan 100% cement met p=1,33, de getrokken lijnen, endie voor een pasta met 60%cement met een p= 1,33 en40%vliegasmet p=0,53,degestippelde lijnen. De lijnenmet een constante waardevoor voor de combinatiemet gemiddelde p= 0,6 x1,33 + 0,4 x 0,53 = 1,01 zijnten opzichte van de pastazonder vulstof min of meernaar links verschoven. Ditbetekent dat dezelfde -waarde wordt bereikt bij eenkleinere vloeimaat.Naarmatedewaardenvan pvan cement en vulstofdichter bij elkaar liggen, zalde verschuiving van delijnen met een constantewaarde van afnemen.V e r b a n d t u s s e n d ev l o e i m a a t i n p a s t a e ni n m o r t e lVan een mortel is de -waardeniet te bepalen en van een pastade trechtertijd niet. Om toch eenverband te vinden worden voor-waarden gesteld aan de samen-stelling van pasta en mortel:? Vw/ Vpgelijk voor pasta enmortel;? Vc/ Vpgelijk voor pasta enmortel;? percentage hulpstof constantt.o.v. de cementmassa;? Vz/ Vmblijft constant 40%.Allereerst is nagegaan wat de in-vloed op de vloeimaat is van hettoevoegen van 40% (V/V) zand0-2 aan een pasta, samengesteldmet 100% cement met p= 1,11en aan een pasta met een vervan-gingvan40%vanhetcementdoorkalksteenmeel met een p= 0,87.De `gewogen' p= 1,01.De hoeveelheid plastificeerder isin deze serie proeven gelijk aan0,40% van de cementmassa.Tabel1geeftdesamenstellingvande toegepaste pasta's en mortelvoor ??n waarde van Vw/ Vp.8 | Verband tussen Vw/ Vpen de vloeimaat voor pasta met 100% cement metbp= 1,11 (??????) en voor een pasta met 60% cement met bp= 1,11 en 40% kalksteen-meel met bp= 0,87 (???????); hulpstof gevarieerd met stappen van 0,10% (m/m)9 | tussen Vw/ Vp, de vloeimaat en l = 0,5 t.m. 0,8 voor een pasta met 60% cement met bp= 1,11en 40% kalksteenmeel met bp= 0,87; hulpstof gevarieerd met stappen van 0,10% (m/m)7 | Verband tussen Vw/ Vp, de vloeimaat en l = 0,5 t.m. 0,8; bpcement = 1,11;hulpstof gevarieerd met stappen van 0,10% (m/m)6 | Verband tussen Vw/ Vpen de vloeimaat; pcement = 1,11 (???????) en 1,33 (??????);hulpstof gevarieerd met stappen van 0,10% (m/m)Tabel 1 | Grondstoffen voor 2 liter pasta of mortel bij een verhouding Vw/ Vp= 0,95Vz / Vm Vc / Vp cement vulstof water hulpstof zand 3)(g) (g) (g) (g) (g)pasta 100 / 100 3231 0 961 12,9 0pasta 60 / 100 1938 1108 965 8,5 0mortel 40 / 100 60 / 100 1163 665 580 4,7 21203) vochtgehalte zand 0%O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eB etonte ch n o l o g i ecement 2000 7 77In figuur 11 zijn de resultatenweergegeven van de gemetenvloeimaten voor de twee pasta'sen de mortel. Allereerst is er ver-schuiving tussen de twee pasta'swaar te nemen.Voor de pasta 60 / 100 wordt eengrotere vloeimaat gevonden bijeenzelfde verhouding Vw/ Vp. Bijde mortel wordt door de aanwe-zigheid van het zand de inwen-dige wrijving verhoogd en nemende hoeveelheid water en plastifi-ceerder af bij eenzelfde verhou-ding Vw/ Vp, waardoor de vloei-maat afneemt.Via een aantal tussenstappen ishet verband te leggen tussen de-waarde, bepaald met de flow-cylmeter, en de vloeimaat, gerela-teerd aan de verhouding Vw/ Vp,voor een pasta en een mortel:? het verband tussen vloeimaaten -waarden voor een pastazonder vulstof, maar met eenvariabel percentage hulpstof,is weergegeven in figuur 7 envoor een pasta met vulstof infiguur 9.? het verband tussen de verhou-ding Vw/ Vpen de vloeimaten,bij een percentage hulpstofvan 0,40% van de cement-massa, is voor twee pasta'smet en zonder vulstof en eenmortel weergegeven in figuur11.? door deze niet-rechte lijnen iseen regressielijn aan tebrengen, waarmee de verhou-ding Vw/ Vp(y) eenvoudig isuit te drukken in de vloeimaat(x). De regressielijnen zijnweergegeven in figuur 12. Dehellingshoek verschilt slechtsweinig.C o n c l u s i eOp deze wijze is het verbandgelegd. Uit figuur 12 is af te lezendat een 300 mm vloeimaat voor deonderzochte pasta met vulstofte bereiken is bij een verhou-ding Vw/ Vp= 0,98 en voor demortel, samengesteld op basisvan die pasta, bij een verhoudingVw/ Vp= 1,11. Uit figuur 9 is afte lezen dat voor de verhoudingVw/ Vp= 0,98 de waarde vancirca 0,75 zal bedragen.Niet iedere producent van prefabbetonnen bouwelementen be-schikt over een flow-cyl meter.Voordeselectievandematerialenwas de flow-cyl test in het onder-zoekproject van de BELTON vangroot belang. Voor een producentvan prefab beton die met vastesamenstellende materialen werkt,is het nuttig zijn onderzoeksre-sultaten zodanig te ordenen, datde onderlinge relaties tussenp-waarden van die materialen,die per levering kunnen verschil-len, in verband zijn te brengenmet de waterbehoefte (Vw/ Vp)van de mortel en de gemetentrechtertijden en vloeimaten.Het is een uitdaging om desamenstelling van zelfverdich-tend beton bij kleine variaties inde materialen zonder moeite tekunnen beheersen en te sturen,zoals dat tot nu gebeurt voor debetonspecie die dagelijks wordtgebruikt. sL i t e r a t u u r1. Walraven, J.C., K.Takada enG.I.Pelova, Zelfverdichtendbeton, hoe maak je dat?Cement 1999, nr. 3.11| Verband tussen Vw/ Vpen de vloeimaat voor twee pasta's en een mortel met0,40% (m/m) hulpstof10| Verband tussen Vw/ Vp, de vloeimaat en l = 0,6 t.m. 0,9 voor een pasta met 100% cementmet bp= 1,33 (-------) en voor een pasta met 60% cement met bp= 1,33 en 40% vliegas metbp= 0,53 (-------); hulpstof gevarieerd met stappen van 0,10% (m/m)12| Verband tussen Vw/ Vpen de vloeimaat voor twee pasta's uit figuur 11 alsregressielijnen