Toevoegingen aan betonspeciedoor Kolonel b.d. P. W. ScharrooUit de lezerskring wordt het verzoek gedaan, de voor- en nadelen te bespreken van de verschillende materialen en handelspreparaten, welke aanbetonspecie kunnen worden toegevoegd, teneinde deze sneller te doen verharden, de sterktecijfers van het beton te vergroten en ook andere eigen-schappen als dichtheid e.d. te verbeteren.Aan dit verzoek kan slechts in beperkte mate worden voldaan. Het zou toch op gevaarlijke wegen en tot tal van moeilijkheden leiden, wanneer dezematerialen, welke onder velerlei benamingen in de handel zijn, elk afzonderlijk worden genoemd en met hun voor- en nadelen zouden worden be-sproken. Bovendien is de werking van deze materialen een betrekkelijk ingewikkeld scheikundig en ten dele ook physisch vraagstuk, waarvan eenuitvoerige bespreking te ver zou voeren. Volstaan zal dan ook worden met enkele eenvoudige, op de practijk gerichte beschouwingen in algemene zin.Doel van toevoegingenToevoegingen aan betonspecie kunnen in het algemeen ten doelhebben:1. regelen van de bindtijd van cement;2. bevorderen van de verwerkbaarheid van betonspecie;3. verlagen van het vriespunt van aanmaakwater;4. vergroten van de dichtheid van beton.Opgemerkt moet worden, dat niet alle cementsoorten op dezelfdewijze reageren op de verschillende toevoegingen, zodat een al-gemeen oordeel over de betekenis van deze laatste niet kan wor-den gegeven. Bovendien kan het toevoegen van een bepaaldmateriaal, teneinde een van de eigenschappen van betonspecie ofvan beton te verbeteren, ten gevolge hebben, dat andere eigen-schappen hierdoor nadelig worden be?nvloed. Zo bijvoorbeeldzijn betondichtingsmiddelen in de handel, welke wel de dichtheidvan het beton vergroten, doch die tevens een vermindering vande sterkte ten gevolge hebben. Aangeraden wordt dan ook:voorzichtig te zijn bij de keuze van de te gebruiken toe-voegingen;niet zonder meer onmiddellijk alle voordelen en goede eigen-schappen te aanvaarden, waarmee de betekenis van sommige vandeze materialen wordt aangeprezen;alleen toe te passen materialen en handelspreparaten, waarvande doelmatigheid in de practijk is aangetoond en daarbijnauwkeurig de voorschriften op te volgen, welke door fabri-kant of leverancier voor het verwerken worden gegeven.I. Kegelen van de bindtijd van cementBuiten beschouwing wordt hier gelaten het gips, dat in de cement-fabriek tijdens het malen in een nauwkeurig geregelde hoeveel-heid aan het cement wordt toegevoegd, teneinde de bindtijd teregelen.Enkele metaalchloriden, zoals calciumchloride en aluminium-chloride, verkorten de bindtijd en vergroten de bindingswarmtevan cement en hierdoor ook de aanvangssterkte van het beton.Bij de verdere verharding van het beton komt de sterkte weertot de normale cijfers terug. Deze toevoegingen kunnen echterhet krimpen van het beton bevorderen, en wanneer beton geenvoldoende dichtheid heeft, is ook aantasting van de wapening nietuitgesloten.De werking van dergelijke toevoegingen is een scheikundige,welke door meerdere factoren, zoals de concentratie, wordt be-?nvloed. De verschillende cementsoorten reageren niet op de-zelfde wijze op deze toevoegingen. Zelfs kan dit laatste het gevalzijn bij cementmerken van eenzelfde soort. Dit komt o.m. vooraltot uiting bij hoogovencement, waarbij dan de samenstelling vande voor de vervaardiging van het cement gebezigde hoogoven-slakken een rol speelt. Ook de ouderdom van het cement kan vaninvloed zijn.Gewenst is dan ook v??r de toepassing, met het te gebruikencement proefondervindelijk de toe te voegen hoeveelheid van hetmateriaal en de gewenste verdunning vast te stellen en de bind-tijd te controleren.Wanneer beton met een hoge aanvangssterkte moet worden ver-vaardigd, zal in den regel kunnen worden volstaan met het ver-werken van cement van de klassen Bof C, welke cementen, zondertoevoegingen, bij een normale bindtijd een hoge aanvangssterktegeven.Voor het dichten van gaten, scheuren e.d., welke onder water-druk staan, zijn verschillende speciale cementen in de handel envoorts materialen die, in een bepaalde verdunning met water,aan het cement worden toegevoegd. Uiteraard is hierbij eenkorte bindtijd een eerste vereiste. Deze mag echter niet zo kortzijn, dat het binden reeds in de betonmolen begint.2. Bevorderen van de verwerkbaarheid van betonspecieDe verwerkbaarheid van betonspecie wordt groter, naarmate dekorrelverdeling van de toeslag beter is geregeld. Zij wordt be-vorderd door bijvoorbeeld toevoeging van fijnere bestanddelen,zoals fijn zand, steehmeel, tras, kiezelgoer, enz. en vooral ookdoor het watergehalte te vergroten. Een groot watergehalteleidt echter tot vermindering van de sterkte, de dichtheid en deweerstand tegen afslijting van het beton, zodat beperking van hetwatergehalte een vereiste is voor het maken van goed beton.Vergroten van het watergehalte komt dan ook niet in aanmerkingvoor het bevorderen van de verwerkbaarheid van betonspecie.Elke vloeistof heeft een bepaalde oppervlakte-spanning. Sommigematerialen, welke aan betonspecie kunnen worden toegevoegd,verminderen de oppervlakte-spanning van het aanmaakwaterzodanig, dat dit Ook bij een kleinere watercementfactor in staatis, alle en ook de kleinste deeltjes van de toeslag in de betonspeciete bevochtigen.Bij het toepassen van zgn. lucht verwekkende materialen (airentraining agents) wordt een voor elk geval nauwkeurig bepaalde,kleine hoeveelheid lucht van 2 tot 6% in de betonspecie gebracht,welke hierdoor met minder water, gemakkelijker en met ge-ringere kans op het optreden van zand- en grindnesten kan wor-den verwerkt.In het gebruiken van deze lucht verwekkende materialen zit eenschijnbare tegenstrijdigheid. Beton toch is dichter en beter, naar-mate de betonspecie minder luchtpori?n bevat. Dit wordt o.m.sterk tot uiting gebracht bij het vervaardigen van vacu?mbeton.Op het eerste gezicht lijkt het dan ook enigszins zonderling, datin lucht houdend beton juist lucht in de betonspecie wordt in-gebracht om deze laatste beter verwerkbaar te maken. Dezelucht komt echter in de betonspecie in de vorm van uiterstkleine, geheel gesloten belletjes, welke als het ware. werken alsscharnierende kogeltjes, waardoor de betonspecie met minderwater gemakkelijker kan worden verwerkt en tevens verschil-lende eigenschappen van het beton, als waterdichtheid ?n weer-stand tegen bevriezen en ontdooien, worden verbeterd.Dergelijk lucht houdend beton verschilt dus geheel van gasbeton,een licht beton, waarin een grote hoeveelheid lucht in veelgrotere pori?n wordt opgesloten.3. Verlagen van het vriespunt van aanmaakwaterBij het verwerken van betonspecie bij lage temperaturen moetenaanmaakwater en toeslagmaterialen zodanig worden verwarmd,dat bij lage temperaturen onder 0 ?C kan worden doorgewerkt1).Onder tal van benamingen zijn in de handel verschillende materi-alen verkrijgbaar, welke aan betonspecie kunnen worden toe-gevoegd om het vriespunt van het aanmaakwater te verlagen.H?t nut van dergelijke toevoegingen is niet altijd verzekerd. Inden regel verlagen deze wel het vriespunt van het water, terwijlvele ook de bindingswarmte bij de scheikundige binding en ver-harding van het cement vergroten. Echter worden door vele vandeze materialen de sterkte en de dichtheid van het beton, alsmedede weerstand tegen scheikundige inwerkingen kleiner, gaat hetbeton meer krimpen en is de wapening onderhevig aan roesten.Het is dan ook nodig:bij het toepassen van deze toevoegingen de nodige voorzichtig-heid te betrachten;de voorschriften op te volgen, welke door fabrikant of leveran-cier voor het verwerken worden gegeven;proefondervindelijk de juiste mengverhouding vast te stellenen de werking te controleren; dit vooral, aangezien deze laatstebij verschillende cementsoorten niet dezelfde is.In geen geval mag het toevoegen aan betonspecie van materialen1) Zie Cement 5 (1953) Nr 11-12, blz. 170.Cement 6 (1954) Nr 19-20 351van deze aard aanleiding geven andere voorzorgsmaatregelenachterwege te laten, welke bij het bereiden en het verwerkenvan betonspecie bij lage temperaturen moeten worden getroffen.4. Vergroten van de dichtheid van betonVoor het verhogen van de dichtheid van beton worden onder ver-Schillende benamingen en in grote getale betondichtingsmidde-len in de handel gebracht, welke in een bepaalde hoeveelheid inpoedervorm of als vloeistof worden toegevoegd aan het aanmaak-water van betonspecie. Door de grotere dichtheid wordt tevenshet weerstandsvermogen van het beton tegen scheikundige in-werkingen vergroot, terwijl enkele van deze toevoegingen ook deverwerkbaarheid van de betonspecie bevorderen. Aangezien ver-schillende van deze handelsmaterialen een nadelige invloed heb-ben op de sterkte van beton, is enige voorzichtigheid bij de toe-passing vereist.Met nadruk moet worden gewezen op de verkeerde mening, dathet toevoegen van een betondichtingsmiddel aan betonspecievoldoende zou zijn om dicht beton te vervaardigen. Ondoelmatigsamengestelde en niet vakkundig bereide en verwerkte beton-specie kan met behulp van een betondichtingsmiddel, hoe voor-treffelijk dit ook is, geen dicht beton geven. Alleen dan kan eenbetondichtingsmiddel de gewenste gunstige uitwerking hebben,wanneer de betonspecie zelf door de samenstelling en door dewijze van verwerken het verkrijgen van een grote dichtheid waar-borgt, welke dichtheid dan door het toegevoegde materiaal kanworden vergroot.Voor het vervaardigen van dicht beton is dan ook nodig:v??r alles een goed gemengde korrelverdeling van de toeslag-materialen, waarbij vooral ook de fijnere deeltjes niet ont-breken;beperken van het watergehalte van de betonspecie;zaakkundige bereiding en verwerking van de betonspecie;zorgvuldige nabehandeling van de gestorte en verdichte beton-specie;en in gevallen waarin dit nodig wordt geacht:bevorderen van de dichtheid van doelmatig samengesteldebetonspecie door toevoeging van een betrouwbaar beton-dichtingsmiddel.Bij de zgn. bitumineuze cementen, welke in de handel verkrijg-baar zijn, worden in de fabriek aan het cement asfalt of teer e.d.toegevoegd. Met het toepassen van deze cementen wordt be-oogd de dichtheid van beton te vergroten en het krimpen tebeperken. Ook hierbij geldt, dat deze cementen alleen bij goedsamengestelde en vakkundig vervaardigde betonspecie de dicht-heid van het hiermede vervaardigde beton kunnen bevorderen.Boomkrans van betonOp de Jaarbeurs te Hannover was een variatie te zien op het ge-bied van de betonnen boomring. De oude uitvoering heeft hetbezwaar, dat:1. de boomvoet niet of onvoldoende wordt beschermd,2. de boom in de ring vastgroeit,3. de wortels te hoog liggen om onder het wegdek te komen,4. de wortels, vooral bij rijwielpaden, bezwaar opleveren, door-dat ze het wegdek optillen.Deze bezwaren zijn o.i. thans goed opgelost met de getoondeboomkrans. Deze bestaat uit twee delen, waarvan om de boom-opening concentrische stukken met een hamer kunnen wordenweggetikt, zodat de boom zonder bezwaar in dikte kan toenemen.Mede door sparingen blijft het gewicht van de boomkrans binnenpractische grenzen. Doordat het hierbij mogelijk is, de boom zo-danig te planten, dat de voet een bepaalde diepte beneden hetmaaiveld ligt, kunnen de wortels, ook na jaren, geen bezwarengeven en de boomvoet is hierdoor bovendien goed beschermd.Het verdiepte gedeelte heeft een betonbuis tot wand.Betonnen schip 34 jaar onder zeewaterIn Concrete van Januari 1954 beschrijft C. Willson een interessantvoorbeeld van de duurzaamheid van beton in zeewater.Een betonnen zeeschip van 7 500 t, dat met behulp van lichte toe-slagstoffen werd vervaardigd, liep in de zomer van 1919 in de V.S.van stapel. Na een driejarige dienst werd het schip door averij be-schadigd. Besloten werd het schip niet verder meer te gebruiken;men liet het zinken in de Golf van Mexico. Dit schip bleef tot1953 in de Galvestonbaai liggen; het lag voor een deel boven water.Een strook van I m hoogte werd regelmatig door eb en vloed be-spoeld, terwijl 7 m van het schip steeds onder water bleef.Het onderzoek in 1953 toonde aan, dat het beton onder water na28 dagen een druksterkte bezat van 350 kg/cm2, d.i. het dubbelevan de sterkte bij 28 dagen na de vervaardiging. De elasticiteits-modulus bedroeg bij het onderzoek 214 000 kg/cm2. De hecht-sterkte tussen beton en wapening bedroeg 36 kg/cm2. Bij de ver-vaardiging van het 130 m lange en 16 m brede schip was klinker-isoliet gebruikt, dat in een schachtoven was vervaardigd. Hetmateriaal werd in 2 korrelgrootten van 0-5 mm en 5-15 mm ge-scheiden; het fijne materiaal had een volumegewicht van 1,1 kg/len het grove van 0,7 kg/l. Alvorens indertijd met het maken vande betonspecie te beginnen, stelde men eerst de cylinderdruk-sterkte vast van proefstukken van 15x30 cm2, die in de meng-verhouding 1:1:1 met de beide toeslaggrootten waren vervaar-digd; men vond na 28 dagen 310 kg/cm2. Over het geheel werdnog 1?% diatome?naarde toegevoegd; hiermee bereikte mentoen een druksterkte tot 390 kg/cm2.Voor de vervaardiging van het schip werd totaal 2 400 m3betonverwerkt; de wanddikte van de bodem bedroeg 13 cm en die vande zijwanden 10 cm. De wapening woog ca 0,55 kg/m3beton. Decementhoeveelheid lag bij 330 kg/m3. De water-cementfactor wasgemiddeld 0,46. Men moest relatief plastische betonspecie gebrui-ken om het beton in de smalle betonlichamen overal goed om dewapening te verkrijgen.Bij de contr?le na 34 jaar was het beton, ook het gedeelteonder water, van uitstekende kwaliteit en vertoonde geenzichtbare scheurtjes. Er werden kubussen van 5 cm uit het in-wendige deel van het schip onder water gezaagd; men vond eendruksterkte van 568 kg/cm2. Vlak onder de waterlijn was de druk-sterkte zelfs 722 kg/cm2.De auteur concludeert hieruit o.m., dat men tegenwoordig, numen over de betekenis van de wcf heel wat meer weet dan 34 jaargeleden, bij een beton met 330 kg cement per m3en een wcf dieniet boven de 0,46 uitgaat, een ten minste evengoed en duurzaambeton, bestand tegen zeewater, kan maken. G.J.H.352 Cement 6 (1954) Nr 19-20