O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eSteencons tr uc tiescement 2006 6 87dr.ir. A.T. Vermeltfoort, TU Eindhoven,faculteit BouwkundeBij drukproeven bepaalt de vorm van het proefstuk vooreen belangrijk deel de uitkomst. Om de rekenwaarde vande druksterkte te vinden moet met een vormfactor wor-den gewerkt, afhankelijk van het materiaal. Voor cellen-beton blijkt het vormeffect gering.Naast vormeffecten komt in dit artikel de invloed vanverschillen in vochtgehalte op de druksterkte van cellen-beton aan de orde. Om productie-invloeden te minimali-seren werden alle proefstukken uit het onderste deel vaneen blok genomen.Bij het op druk belasten van een proefstuk zal devervorming in dwarsrichting worden verhinderd doorwrijving tussen de lastplaten en het proefstuk. Hoehoger het proefstuk, hoe kleiner de invloed zal zijn.Deze verhinderde vervorming be?nvloedt het bezwijk-gedrag en de sterkte.Om te kunnen ontwerpen is een rekenwaarde voor dedruksterkte nodig zonder de invloed van de verhinder-de vervorming, de slankheid en de excentriciteit [1].Om vergelijking van proefresultaten mogelijk temaken als de proefstukafmetingen afwijken van degekozen standaardafmetingen, wordt een vormfactorvoorgeschreven, die afhangt van het beproefde ma-teriaal. In tegenstelling tot Eurocode 6 [2] wordt inNEN 6790 [1] voor cellenbeton een vormfactor metde waarde ??n voorgeschreven. Dit betekent dat deopsluiting door de lastplaten noch het volume invloedop de sterkte hebben. De uitgevoerde proeven beves-tigden dit.P r o e f p r o g r a m m aCellenbeton wordt gemaakt door in een mal eenkalk-zandslurrie als een cake te laten rijzen. Hierdoorvari?ren de eigenschappen enigszins over de hoogte.Daarom werd voor de proeven alleen materiaal uit hetonderste deel van het blok gebruikt, omdat daar hetrijseffect het kleinst is.Uit ??n blok van 650 x 500 x 1850 mm3werden in de`groene' toestand, dat wil zeggen voor ze in de auto-claaf gingen, elf schijven gezaagd met een dikte van150 mm (fig. 1). Uit deze elf schijven werden later deproefstukken gezaagd. De drukvlakken waren vlak enevenwijdig aan elkaar en werden voor de proef metschuurpapier glad geschuurd.Aangezien het vochtgehalte invloed op de druksterkteheeft [3], werden de proefstukken zeven dagen in hetlaboratorium gedroogd, alvorens het vochtgehalte kortvoor beproeven te bepalen.De drukvlakken hadden afmetingen van 150 x 150mm2, 70 x 70 mm2en 150 x 70 mm2, elk in combinatiemet vijf slankheden tussen h/t = 5 en h/t = ?. Elkeafmeting werd zes keer beproefd. De proefstukafme-tingen zijn in tabel 1 gegeven.De proeven werden uitgevoerd in een standaard250 kN Schenk-drukbank. Volgens EN 772-1 mag debreuklast niet eerder dan na ten minste ??n minuutOntwerpen en dimensioneren van steenconstructies (31)Het verband tussen dimensiesen sterkte van op druk belastcellenbeton6503 x 15011 x 1501234Tabel 1 | Lengte en breedte van het belaste oppervlak, hoogte proefstukslankheid ? 1 2 3 4 5belast oppervlak (mm2) hoogte (mm)A 150 x 150 75 150 300 450 600B 70 x 70 70 140 210 280 350C 150 x 70 70 140 210 280 3501 |De proefstukken werdenuit elf schijven van150 mm dikte gezaagd012345670,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0slankheid h/t (-)sterkte(N/mm?)proefresultaat gemiddeld per slankheid2 |Sterkte als functie vande slankheid voor alleproefresultaten en alsgemiddelde per slank-heidO n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eSteencons tr uc tiescement 2006 688worden bereikt. In het proefprogramma werd de ver-plaatsingssnelheid van de lastplaten zodanig afgestemdop de hoogte van het proefstuk, dat dit tussen drie enzes minuten na begin van de beproeving bezweek.De vervorming van de zes proefstukken van 150 x150 x 600 mm2werd met vier LVDT's per proefstukgemeten. De breukpatronen van alle proeven werdengeschetst.R e s u l t a t e nVochtgehalteDe droge volumieke massa werd bepaald door opme-ten en wegen van in een oven gedroogde monstersvolgens [4]. De gemiddelde droge volumieke massabedroeg 579 kg/m3. Gemiddeld nam de volumiekemassa van de drukproefstukken in de laatste paardagen voor beproeven met 5,6 kg/m3af. Het gemid-delde vochtgehalte per serie is in tabel 2 gegeven. Debuitenkant van het proefstuk was vochtiger door hetzagen; overigens is de vochtverdeling over het proef-stuk niet bekend.SterkteDe gemiddelde druksterkte per serie van zes proeven isin tabel 2 gegeven. De gemiddelde sterkte van negentigproefstukken was 5,04 N/mm2. In figuur 2 is de sterkteper proefstuk uitgezet tegen de proefstukslankheid.Regressie-analyseDe druksterkte hangt van diverse factoren af. In ditonderzoek werd rekening gehouden met de volgendefactoren: de dikte (t), de lengte-dikteverhouding (L),de slankheid (S), het vochtgehalte (M) en de positie inde vorm (P). Met `multiple regression analyse' is na-gegaan wat elke parameter bijdroeg aan de schattingvan de druksterkte van de proef en hoe significantdeze bijdrage was. Daarvoor werd een lineair modelgebruikt volgens:ftest,i- i= fc= 0+ 1t + 2L + 3S + 4M + 5P (1)en werd gezocht naar die -waarden waarvoor de somvan de kwadraten van de fout minimaal was.De bijdrage van de meeste parameters was beperkt ofniet significant en uiteindelijk bleef het volgende mo-del over:fc= 4,8516 + 0,005440 t ? 0,1507 P (2)Dit vereenvoudigde model toont dat alleen de dikte(70 of 150 mm) en de positie in de vorm statistischsignificant zijn en dat hun bijdrage aan de schattingvan de sterkte beperkt is. Daarom kan evengoed degemiddelde sterkte worden gebruikt.De gemiddelde sterkte van de negentig proefstukkenis 5,04 N/mm2met een variatieco?ffici?nt van 12%.Het 95% betrouwbaarheidsniveau ligt op4,05 N/mm2. In figuur 3 zijn de geschatte resultaten(vergelijking 2) uitgezet tegen de gemeten waardenen is aangegeven waar het gemiddelde ligt.ElasticiteitsmodulusDe gemiddelde resultaten van de metingen met vierLVDT's per proefstuk zijn in figuur 4 weergegeven.Met behulp van deze grafiek werd een gemiddeldeTabel 2 | Gemiddelde sterkte per serie van zes proevenserie nummer l x t x h druksterkte volumieke massa l/t h/t vochtgehalte(mm x mm x mm) (N/mm?) (kg/m?) (--) (--) (% m/m)A 1 150 x 150 x 600 5,11 671 1 4 13,72 150 x 150 x 450 5,26 719 1 3 19,53 150 x 150 x 300 5,11 721 1 2 19,64 150 x 150 x 150 5,46 702 1 1 17,55 150 x 150 x 75 5,81 642 1 ? 9,8B 1 70 x 70 x 350 4,84 666 1 5 13,02 70 x 70 x 280 4,90 667 1 4 13,23 70 x 70 x 210 5,36 642 1 3 9,84 70 x 70 x 140 3,91 644 1 2 10,15 70 x 70 x 70 4,86 614 1 1 5,6C 1 150 x 70 x 350 5,25 655 2,14 5 11,62 150 x 70 x 280 5,11 656 2,14 4 11,83 150 x 70 x 210 5,15 672 2,14 3 13,84 150 x 70 x 140 4,60 679 2,14 2 14,75 150 x 70 x 70 4,86 652 2,14 1 11,2geschattesterkte(N/mm?)024680 2 4 6 8gemeten sterkte (N/mm?)Series3Series4Series5gemiddeld95%3 |Met vergelijking (2)geschatte druksterkteuitgezet tegen de geme-ten druksterkte(90 resultaten)i 1=ni2O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eSteencons tr uc tiescement 2006 6 89E-waarde van 2300 N/mm2bepaald. Uit de grafiekblijkt dat de variatie per proefstuk gering was. De vari-atie van de rekken over de omtrek van het proefstukwas van dezelfde orde van grootte.ScheurpatronenTwee typen scheurpatronen werden waargenomen.De zijvlakken van de slanke proefstukken scheurdenonder een hoek van 20? tot 25? met de drukrichting(foto 5). De gedrongen proefstukken scheurden vol-gens het zandlopermodel.O p m e r k i n g e n b i j d e r e s u l t a t e nAlle proefstukken werden loodrecht op de rijsrichtingbeproefd.De E-waarde is waarschijnlijk be?nvloed door de be-lastingssnelheid. Een hogere snelheid resulteerde ineen hogere E-waarde, bleek bij een van de proeven.Het vochtgehalte had een verwaarloosbare invloed opde druksterkte.Volgens [3] bestaat er een relatie tussen het vochtge-halte en de druksterkte, maar in dit onderzoek hadhet vochtgehalte weinig invloed op de resultaten vande negentig proeven. Het vochtgehalte is niet bewustgevarieerd, terwijl toch verschillen werden waarge-nomen (tabel 2). Het vocht was ten gevolge van hetzagen waarschijnlijk meer aan de oppervlakte aan-wezig, waardoor de binnenkern veel droger was danop grond van het vochtgehalte van het hele volumemocht worden verondersteld.Cellenbeton wordt als niet bros beschouwd, maarbij enkele slanke proefstukken nam de belasting welerg snel af nadat het proefstuk scheurde. Gedrongenproefstukken vervormden aanzienlijk, terwijl debelasting ongeveer gelijk bleef aan de maximale druk-kracht, doordat de breukdelen horizontaal meer wor-den vastgehouden dan bij slanke proefstukken. Zoalsbekend is van beton [5] hangt brosheid samen met devorm (slankheid) van het proefstuk.C o n c l u s i eDe gemiddelde druksterkte van negentig proefstuk-ken van verschillende afmetingen was 5,04 N/mm2.Met `multiple regression analyse' werd het volgendemodel opgesteld:fc= 4,8516 + 0,005440 t ? 0,1507 Pwaaruit blijkt dat alleen de dikte (t = 70 of 150 mm) ende positie in de vorm (P = laag nummer) statistisch sig-nificant zijn. Hun bijdrage aan de geschatte uitkomstis echter hoogstens 9% van de gemiddelde sterkte.Terecht is in [1] voor cellenbeton een vormfactor metde waarde ??n voorgeschreven.Het vochtgehalte had geen significante invloed op dedruksterkte, maar door het zagen was de vochtverde-ling ongelijkmatig over het volume.Slankere proefstukken bezweken brosser dan meergedrongen proefstukken.De proeven werden uitgevoerd in het Pieter van Mus-schenbroeklaboratorium door C.H.M. de Louw in hetkader van haar studie. De proefstukken werden terbeschikking gesteld door Xella Nederland BV. nL i t e r a t u u r1. NEN 6790:2005, Technische grondslagen voorbouwconstructies - TGB 1990 - Steenconstructies- Basiseisen en bepalingsmethoden. NEN, Delft.2. ENV 2002-1-1:2002, Eurocode No. 6, Commonunified rules for masonry structures,EN 771-4: 2003, Specification for masonry units -Part 4: Autoclaved aerated concrete masonry units,EN 772-1: 2000, Methods of test for masonry units- Part 1: Determination of compressive strength.Eurocodes, European Committee for Standardisa-tion, Brussels, 19973. Bijen, J.M.J.M., Handboek cellenbeton. Neder-landse Cellenbeton Vereniging, 1995.4. EN 772-10: 2000, Methods of test for masonryunits - Part 10: Determination of moisture contentof calcium silicate and autoclaved aerated concreteunits.5. Van Mier, J.G.M., Fracture processes of Concrete,CRC Press.01234560 2 4rek (mm/m)Series1Series2Series3Series4Series5Series6spanning(N/mm?)4 |Spanning-rekdiagramvoor zes 600 mm hogeproefstukken; de rek ishet gemiddelde resultaatvan vier LVDT-metingen;E = 2300 N/mm25 |Slanke proefstukken metschuine scheuren in dezijvlakken; vervormings-metingen over 240 mmmet vier LVDT's
Reacties