Over het uitvoerenvan betonwerken indewinterEnige beschouwingen over problemenwerken bij lage temperaturendoorc. Sou w e r b ren en A. A. van der VIi stdie samenhangen met het uitvoeren vanU.D.C. 69.03 ,,324"bouwen inde winterbeton~In oktober 1963 is door de actieve Stichting VerletbestrijdingBouwnijverheid de 'Verletbestrijdingsregeling 1963' (VBR '63)gepubliceerd (1) *. De daarin beschreven financi?le tegemoet-koming bij het doorwerken onder ongunstige weersomstandig-heden, de zgn. doorwerktoeslag, maakt het mogelijk om in hetwinterseizoen 1963 - 1964 nieuwe ervaringen op te doen methet werken onder winterse omstandigheden, ongetwijfeld meeren beter don in voorgaande winters (bijv. die van 1956 of 1962)is geschied.Ondanks het feit dat de moeilijkheden bij het doorwerken inde winter ondervonden, zelden -althans wat betreft het uit-voeren van betonwerken- het gevolg waren van technischeproblemen, is het bovendien gewenst om thans de elders ont-wikkelde technieken aan te vul/en met ervaringen die onderNederlandse weers- en werkomstandigheden worden op-gedaan.Bij het beoordelen Van de technische aspecten van het uit-voeren van betonwerken in de winter, zul/en de volgende over-wegingen steeds als uitgangspunt moeten dienen.'Betonspecie die bij lage temperaturen wordt gestort zal nog''zorgvuldiger samengesteld moeten zijn dan onder normale''omstandigheden ol noodzakelijk is. Bij het verwerken van'Het bevriezen van betonspec:ie en van vers betonVolgens C.U.R.-rapport Nr. 6 (3) -en ook volgens de 'RILEMRecommendations' (2)en andere publikaties- is betonspeciegedurende de eerste uren na het mengen te beschouwen alseen natte, fijnkorrelige grondmassa. Aangezien er in de speciealtijd meer dan 3% materiaal kl?iner dan 0,02 mm (of meer don5% materiaal kleiner dan 0,05 mm) aanwezig is, zal deze 'grond'volgens het in de grondmechanica (en in de wegenbouw) ge-bruikelijke kriterium vorstgevoelig don wel vorstgevaarlijkzijn. In het genoemde CU.R.-rapport wordt bevriezing vanverse betonspecie niet schadelijk geacht, zolang de bindingervan nog niet begonnen is, dot wil zeggen zolang de speciena het ontdooien 'weer plastisch wordt'.Aan deze uitspraak dienen echter enkele beperkingen gesteldte worden (afgezien van het feit, dot er nog geen eenstemmig-heid bestaat bij de beantwoording van de vraag: op welk tijd-stip de binding van betonspecie feitelijk begint; ofschoon deomschrijving 'weer plastisch wordt' hierbij misschien als maat-staf te gebruiken is).Bij bevriezing van verse betonspecie zal praktisch ol het daar-in aanwezige water worden omgezet in ijs, omdat dan vrijwelnog geen water door cementgel is opgenomen en er in iedergeval nog geen water chemisch gebonden is. Door de bevrie-zing van water ontstaat er echter een volumevergroting van9%, zodat het volume van de betreffende verse specie metl,S - 2% zal toenemen (afhankelijk van het watergeholte); despecie zal als het ware gaan 'rijzen'. Hierbij worden de korrelstoeslagmateriaal 'uit elkaar gedrukt'; de zich om en tussendeze korrels bevindende cementpasta zal immers door het be-vriezen 'uitzetten'. Wanneer er na het ontdooien geen specialemaatregelen worden genomen om de specie weer zijn oor-spronkelijke volume te geven, zal de cementsteen (dat is ver-harde cementpasta), die bij de na het ontdooien mogelijk ge-worden hydrateringgevormd wordt, een grotere porositeitbezitten dan wanneer de specie niet bevroren zou zijn, metandere woorden de sterkte, de waterdichtheid, de aanhechtingaan de wapening, enz. van het verkregen beton zullen slechterzijn dan onder normale omstandigheden het geval zou zijn.*) De tussenhaa~jes geplaatste, cursieve cijfers verwijzen naar delittera-luurlijsl aan hel einde van dil arlikel (blz. 16).12'betonspecie met bij voorbeeld een slechte korrelverdeling of''een te hoge water-cementfactor is de mogelijkheid van enig''succes onder 'I(interse omstandigheden al bij voorbaat uit-''gesloten. Het hanteren van de bek end e regels voor het''maken van goed beton is in de winter meer dan ooit een ge-''biedende eis!''De specie zal voorts :zodanig moeten verharden, dat het verse''beton na de verwijdering van de bekisting en de eventuele''isalatie voldoende weerstand tegen een- af meermalig bevrie-'';:Zen bezit.'In onderstaand artikel volgen enige beschouwingen over pro-blemen die samenhangen met het uitvoeren van betanwerkenbij lage temperaturen. Daarbij is vooral gebruik gemaakt vande in 1963 vastgestelde 'RILEM Recommendations for WinterConcreting' (2), die opgesteld zijn door het RILEM Winter Con-struction Committee, en voorts van de litteratuur die aan heteinde van dit artikel is vermeld. In het voorwoord van de ge-noemde 'Recommendations' wordt overigens verklaard, dat deaanbevelingen van algemene aard zijn en daardoor als basiskunnen dienen van nationale voorschriften voor het uitvoerenvan betonwerken bij lage temperaturen.In principe kan men deze kwaliteitsvermindering, die zelfs85% kan bedragen, geheel of grotendeels voorkomen door debetonspecie na het ontdooien opnieuw te verdichten. Dit zalechter slechts mogelijk zijn, indien de specie no het ontdooien'weer plastisch geworden is'. In de praktijk blijkt deze werk-wijze dan ook alleen maar toegepast te kunnen worden, won-neer de specie binnen zeer korte tijd na het mengen volledigbevriest (zoals bijv. in Scandinavi? en Rusland mogelijk is).Omdat in ons klimaat de buitentemperatuur ook 's wintersoverdag nooit zo erg laag wordt en voorts omdat daarbij veel-al alleen 's nachts vorst voorkomt, is deze werkwijze voor onsland niet geschikt: door het te langzaam bevriezen zal despecie na het ontdooien niet meer plastisch worden en boven-dien zou de eventueel opnieuw verdichte specie de volgendenacht meestal toch weer bevriezen, waardoor wederom eenkwaliteitsvermindering zou ontstaan.Door aan de specie zgn. anti-vriesmiddelen tpe te voegen (niette verwarren met bindings- enlof verhardingsversnellende hulp-stoffen), zou men de bevriezing van het in deze specie aan-wezige water kunnen tegengaan. Moor dergelijke stoffen, dieoverigens dikwijls de eigenschappen van het eenmaal verhardebeton ongunstig be?nvloeden!, zullen de door de lage tem-peratuur geheel of grotendeels belemmerde hydratering opgeen enkele wijze op gong brengen. En aangezien het bij hetuitvoeren van betonwerken in de winter gewenst is, dat hetverhardende, dus verse beton, zo spoedig mogelijk voldoendeweerstand tegen bevriezing heeft, zullen andere maatregelengenomen moeten worden, die zowel het bevriezen Van debetonspecie voorkomen als de sterkte-ontwikkeling bevorde-ren. Het verwerken van ver war m d e betonspecie alsmedehet aanbrengen van iso I a tie s, ten einde warmteverliestegen te gaan, blijkt voor beide doeleinden zeer effectief tezijn.Zodra de verharding van de betonspecie is begonnen, zal be-vriezing van het daarin aanwezige water een zeer ongunstigeinvloed hebben op de uiteindelijk te verkrijgen betoneigen-schappen. De door de volumevergroting van het bevriezendewater opgewekte krachten (die door Po w ers (4) 'hydraulischedrukken' worden genoemd), zullen bij onvoldoende weerstandhiertegen het door de hydrateringsprodukten van het cementgevormde 'rooster' afbreken, waardoor de structuur van hetbeton blijvend verstoord wordt.Cernent XVI (1964) Nr. 1Ook wanneer de door de lage temperatuur sterk vertraagdeof geheel tot stilstand gekomen hydratering na het ontdooi?en weer verder gaat, zal men toc:h een zee r s lee h t ebetonkwaliteit verkrijgen (foto 1), die voor de meeste toepas-singen onbruikbaar is, hetgeen natuurlijk volledig het gevalzal zijn wanneer de bevriezing een volledige destructie vanhet beton heeft veroorzaakt.In alle theorie?n over het bevriezen van vers beton en devorstbestendigheid daarvan, wordt echter op de een of anderewijze rekening gehouden met de invloed van lage tempera-turen op de verharding van de betonspecie, dat wil zeggen opde sterkte-ontwikkeling. De kriteria voor de vorstbestendigheidvan vers beton hebben namelijk altijd betrekking op de (druk)-sterkte, die ol dan niet impliciet in deze kriteriais opgenomen.Bij verder gaande verharding van de betonspecie, wanneermen dus van vers beton kan gaan spreken, zal dit beton opeen gegeven moment bestand zijn tegen een- en ze.lfs meer-malig bevriezen. Het is duidelijk dat het bij het uitvoeren vanbetonwerken in de winter van zeer groot belang is om te weten,op we.lk moment deze vorstbestendigheid is bereikt, omdatdan de isolerende en andere maatregelen kunnen vervallenen men ~althans wat de noodzakelijke weerstand tegen be-vriezen betreft- tot het ontkisten kan overgaan.r-- - - .- - -\--1.-I-- iV i17 I1/ II I11 1/rI1 rI iIdan normaal. De op grond vanS a u l's theorie door Be r g-st r ? m (6) oPgesteide 'rijph?idsregel' bevat dan ook de factor(T+10):'rijpheid' = 2: (T + 10) . ?t (waarin ?t is de verhardings-tijd in uren bij een tempera-tuur van T 0C).Figuur 2 toont het door P r i ce (7) gevonden verband tussende druksterkte en de 'rijpheid'.In de 'Appendix' van de 'RILEM Recommendations' (2) wordter de nadruk op gevestigd, dat deze 'rijpheidsregel' alleengeldig is voor portlandcementbeton en bij temperaturen bovenhet vriespunt. Daarom wordt aanbevolen om door middel vanresearch te zoeken naar het verband tussen de 'rijpheid' en dedruksterkte van beton dat met ander cement don portland-cement is gemaakt. .fig. 2. het verband tussen de (relatieve) druksterkte en de rijp-heid, volgens Pri c e (7)foto 7. breukvlak Van een in verse toestand bevroren beton-kubus met zichtbare 'ijsbloemen' (afdrukken van ijs-kristallen) foto: C. Souwerbren,o 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600rijpheid =1: (T + 10).6.tVolgens Nyk?nen en Pihlajavaara (8) dient de ge-noemde 'rijpheidsregel' voor temperaturen onder het vriespuntgewijzigd te worden, omdat in die gevallen een gedeelte vanhet aanwezige water bevroren is en derhalve niet aan de re-actie kan meedoen. Zij stellen daarom de volgende 'rijpheids?regel' voor:'rijpheid'=2:k.(T-T').?t (waarin ?t is de verhardings-tijd in uren bij een tempera-tuur van T oe, terwijl k = 1 enT' = -10 oe indien T;;::: 0 oe,en k = 0,2 - 0,4 en T' == -15 oe indien T