PORTLAND-CEMENT ENKUNSTSTOFFEN*door Dr. R. A. J. BosschartLab. Kunststoffen-lnstituut T.N.O., DelftDe toepassingsmogelijkheden van Portlandcement kunnen uitgebreidworden door combinatie met sommlge kunststoffen.Druksterkte, buigzaamheid en treksterkte kunnen er door wordenverbeterd, de neiging tot loskrimpen of scheuren kan worden ver-minderd en de toepassing van andere vulstoffen dan zand en grinderdoor worden uitgebreid.De gobruikelijke formules voor druksterkte-berekening van beton zijnniet van toepasslng op andere vulstoffen en andere bindmiddelen;derhalve wordt de opzet aangegeven van een gewijzigde formule,welke zich wel daarop laat toepassen.Enkele chemische en physisch-chemische invloeden, waarmede reke-ning dient te worden gehouden, worden tevens belicht.I. InleidingCombinatie van cement of beton met kunststoffen0) isallereerst toegepast als een nabehandeling van verhardbeton (1**), zoals ook reeds van oudsher gipsbeeldjesplegen te worden geimpregneerd met lijnolie, die ? aande lucht een ,,kunststof" vormend ? het brosse gips aan-zienlijk versterkt.Van groter belang is echter de inderdaad aanwezigemogelijkheid, de eigenschappen van Portlandcement tebe'invloeden door toevoeging van sommige kunststoffenaan het aanmaakwater.II. CementDit is het goedkoopste en doelmatigste bindmiddel,maar de toepassing wordt beperkt door de volgendeeigenschappen:geringe treksterkte; als regel wordt gerekend, dat trek-krachten opgenomen moeten kunnen worden door staal-wapening;krimp tijdens het verharden; zorgvuldige keuze van vul-stoffen kan deze krimp gedeeltelijk ondervangen: hetresterende ,,werken" maakt het echter toch onmogelijkgrote betondelen duurzaam hechtend tussen onbeweeg-lijke delen te doen aansluiten (neiging tot loskrimpen);geringe buigzaamheid; de kristallijne structuur, die zichbij het verharden vormt, verdraagt slechts een zo geringedeformatie, dat bijv. aan samentrekkende krachten inhorizontale richting niet door vertikale contractie kanworden toegegeven (neiging tot scheuren);grote gevoeligheid van de druksterkte voor de toegevoegdehoeveelheid aanmaakwater (watercement-factor); voldoen-de water is echter nodig om de massa plastisch genoeg temaken bij het verwerken;grote gevoeligheid voor chemisch storende invloeden; deaanhechting aan vulstoffen of aan aangrenzende wand-oppervlakken kan sterk zijn verminderd door kleinechemische invloeden (geringe hechting aan vele mate-rialen, bijv. hout, nonferrometalen, gips).III. Comhinatie-mogelijkheden met kunststoffenCement moet het liefst langzaam en bij kamertemperatuurverharden; na 1 dag kan het voldoende vormvast zijn omuit de vorm te worden genomen.Chemisch of thermisch (60 ?C) kan dit worden versneldtot enkele uren; sterker versnellen is zeker zeer nadelig.De kunststoffen zijn te verdelen in 2 groepen:?) Voor de verklaring van verschillende gebezlgde woorden zie mende rubriek ,,Wat betekent....?" op blz. 316.*) Gaarne betuigen wij onze dank ervoor, dat deze onderzoekingen enhet verzamelen van deze ervaringen mede mogelijk zijn gemaaktdoor de finanti?le steun van de firma's:N.V. Aannemersbedrijf v/h Boele en Van Eest en, Den Haag,erN.V. Aann. Mij J. P. van Eesteren, otterdam,RN.V. Dura's Aann. Mij, Rotterdam,N.V. Aannemersbedrijf v/h P. A. van Wijnen, Dordre ht,cN.V. Algemene Bouwonderneming ,,Albouw", Breda.**) Cursieve cijfers verwijzen naar de nummers van de litteratuurlijstaan het slot.thermohardende kunststoffen. Deze ontstaan in het mate-riaal zelf.Men voegt de vereiste stoffen voor de chemische vormingvan de gewenste kunststoffen toe, benevens eventuelekatalysatoren (versnellers). Gewoonlijk is het noodzakelijkde chemische reactie tevoren ten dele te doen plaatsvinden en deze ,,voorgepolymeriseerde" kunststoffen toete voegen.Het mengsel van vul- en kunststof wordt eerst in degewenste vorm gebracht door gieten, stampen, perseno.d.; daarna wordt de chemische omzetting voltooid,meestal door verwarming, bijv. tot 130 ?C of 160 ?C.Gedurende het ,,vormen" dient de kunststof voldoende tevloeien om te hechten. Dit kan door verwarming, emul-gering of door oplosmiddelen worden bereikt.Stoffen met hoog moleculairgewicht, zoals ook de voor-gepolymeriseerde kunststoffen, zijn zeer taai-vloeibaar,zodat ook bij verwarming tot 100?130 ?C nog een hogedruk nodig is om voldoende vloeien te bereiken, terwijlveel oplosmiddel nodig is om haar dun-vloeibaar te doenzijn. Combinaties van dergelijke kunststoffen met cementzijn moeilijk te verwezenlijken, doordat:1. cement geen zure en slechts zwak basische katalysa-toren verdraagt;2. cement geen verwarming boven 60 ?C verdraagt;3. cement geen andere oplosmiddelen dan water toestaat;4. de langzame binding van cement het economisch on-mogelijk maakt hoge persdrukken gedurende deze tijdtoe te passen (zeer grote investeringskosten aan persenen matrijzen).Toegepast kunnen dus alleen worden: in water oplosbare(of geemulgeerde) thermohardende kunststoffen, die zon-der druk goed vloeien (resp. een film vormen), en die incementmelk bij een pH van ca 10 uitharden met eensoortgelijke snelheid als Portlandcement (bijv. 2 dagen bijkamertemperatuur).thermoplastische kunststoffen. Deze zijn reeds gevormde,zeer hoogmoleculaire stoffen, die door verwarming, op-losmiddelen of emulgering tijdelijk plastisch kunnenworden gemaakt. De bezwaren 2, 3 en 4 gelden hiervoorevenzeer.Enkele voorbeelden zijn:zuurhardende ureum-formaldehydehars, in voorgepoly-meriseerde vorm oplosbaar in water; deze voldeed niet.Niet alleen hardt zij niet uit, maar zelfs ontleedt de ge-deeltelijk gepolymiseerde hars (formaline geur) en neemtde hechtkracht geleidelijk weer af (2);alcalische hardende ureumharsen (kaurit en melocol bijv.)verhogen wel de trekvastheid, maar blijken niet water-bestendig te worden (2); blijkbaar waren zij toch nietvolledig uitgehard;phenol-formaldehydehars kan, mits weinig voorgepoly-meriseerd, in water worden geemulgeerd. Met alcalischeversneller (NaOH) is zij echter zonder succes geprobeerd(2); mogelijk trad ook te weinig filmvorming en hech-ting op.Een zeer goed filmvormende phenol-hars-emulsie, die inhet Kunststoffeninstituut is ontwikkeld, hardt alleenin zuur milieu uit.303Thermoplastisehe kunststoffen zijn meestal onoplosbaar inwater en vaak moeilijk emulgeerbaar.Polyvinylchloride wordt gewoonlijk in emulsievorm ge-maakt, maar vormt, bij indrogen van deze emulsie zonderdruk of verwarming, geen samenhangende film.Dergelijke sterk waterafstotende stoffen hechten zichdan ook niet aan net vochtige cement of aan de vul-stoffen.In water oplosbaar is vooral polyvinylalcohol (p.v.alc).Polyvinylacetaat (p.v. ac.) is gemakkelijk emulgeerbaaren bijzonder gunstig bekend om haar kleefkracht engoede filmvormende eigenschappen.Er kunnen emulsies van worden gemaakt, welke incementmilieu redelijk stabiel zijn. De combinatie metdeze twee vinylverbindingen is dan ook het uitvoerigstonderzocht.IV. Invload op de treksterkteHet ,,Laboratoire du B?timent et des Travaux Publics"heeft de treksterkte van verlijmingen met cement enverschillende kunststoffen onderzocht (2), zie tabel 1.TABEL I (gehalte in gewichtsprocenten)De toevoegingen verhogen de treksterkte dus belangrijk,zelfs al is de w.c.f. iets gestegen.V. Invloed op de elasticiteitToevoeging van 15% p.v.ac.-emulsie maakt een cement-zand-houtmeelmengsel reeds duidelijk buigzaam; cementen deze emulsie, 1 op 1 gewichtsdelen (25% p.v.ac+25%water) geven een kit, welke zeer goed hecht op steen,ijzer, asbestcement en na verharden beslist buigzaamis.Klaarblijkelijk is het kristallijne cementgeraamte regel-matig onderbroken door rekbare hechtpunten van p.v.ac.VI. Invloed op de neiging tot loskrimpen of scheurenDe door p.v.ac. of p.v.alc. verhoogde buigzaamheid entreksterkte verklaren, dat reeds bij toevoeging vanenkele procenten hiervan een duidelijk geringere neigingtot loskrimpen of scheuren kan worden geconstateerd.Daarbij is geenszins de krimp zelf verminderd; wanneerhet vormstuk bijv. alleen in vertikale richting vrij kankrimpen, zullen zelfs in een horizontaal vlak sterkecontractiekrachten vrijkomen. Door de grotere trek-sterkte kan het materiaal deze echter beter verdragen endoor de buigzaamheid kunnen deeltjes, die boven ofonder het beschouwde vlak lagen, min of meer in dit vlakworden getrokken en zich tussen de oorspronkelijkedelen ervan voegen. De krimp kan dus uitsluitend in devrije richting uitwerken en daar zeer groot zijn.Het geringere gevaar van scheuren of loskrimpen staattoe een hoger cementgehalte te gebruiken, hetgeen menop drie manieren kan uitbuiten:1. hogere druksterkte door lagere watercementfactor;2. betere plasticiteit door meer water toe te voegen;3. toepassen van vulstoffen, die meer water vergen omde vereiste plasticiteit te verkrijgen.VII. Invloed op de water-cementfactorDe aan cementspecie of betonmortel toegevoegde hoeveel-heid water bepaalt de verwerkbaarheid; voor gietbetonvoegt men bijna 2 x zoveel water toe als voor stamp-beton. De drukvastheid neemt echter sterk af bij toe-nemende304De constante hangt af van soort en fijnheid van de vul-stoffen en van temperatuur en omstandigheden tijdenshet verharden.Toevoeging van een kunststof kan de plasticiteit van despecie verhogen; de gewenste verwerkbaarheid kan danmet minder water worden bereikt, zodat W daalt en toeneemt.VIII. Fijnheidsmodulus en bevochtigingsfactorVulstoffen voor beton zijn in het algemeen slechts zanden grind. Andere vulstoffen vergen alle meer water omaangeroerd te worden tot een plastische massa, doordatde deeltjes ofwel minder goed rond zijn (groter opper-vlak) of meer poreus, maar meestal beide.Meer water betekent: grotere W en lagere .Hoe grover de vulstofdeeltjes zijn, des te kleiner is hetdoor het cement te bedekken deeltjes-oppervlak.Zijn er echter te weinig fijne korrels, dan ontstaan te grotegaten tussen de grove deeltjes, zodat cement verloren gaatin te veel holle ruimten ofwel poreus materiaal ontstaat.Men geeft de verdeling van de korrelgrootten in eenzand-grindmengsel aan, door de fijnheidsmodulus F,berekend uit zeefanalyses van het mengsel.Bij een ideale Fi zouden alle openingen tussen de grovedelen juist gevuld moeten zijn met passende kleinere.F is zo omschreven, dat zij groter is, naarmate meergrove delen aanwezig zijn.Wanneer F voor het gebruikte mengsel groter is dan Fi,dan is de drukvastheid na verharden evenredig kleiner:In deze vereenvoudigde vorm van de formule van Zwols-man (3) hangt de constante alleen nog af van de tem-peratuur en omstandigheden tijdens het verharden.Voor andere vulstoffen dan zand en grind laat zich echteruit zeefanalyse geen fijnheidsmodulus F van dezelfdebetekenis bepalen.Wanneer houtmeel en zand door eenzelfde zeef wordengezeefd, dan hebben de juist erdoor vallende houtmeel-deeltjes een veel groter oppervlak per 100 g dan de over-eenkomstige zandkorreltjes, omdat zij:1. langwerpig en2. poreus zijn.Voor de berekening van F zouden zij echter gelijke in-vloed hebben. Bovendien zijn zeeffracties van houtmeelpractisch niet zuiver te bepalen, want na langdurigzeven vallen steeds meer deeltjes door, die toevalligrechtop in een zeefporie komen.In combinatie met kunststoffen kunnen echter ook hout-meel, kurkstof e.d. wel degelijk als vulstoffen in aan-merking komen.Het Kunststoffeninstituut heeft dus getracht een meeruniversele maatstaf in de plaats van F te vinden. Hieraanbleek binnen de vereiste nauwkeurigheid te kunnenworden voldaan door een ,,bevochtigingsfactor", d.i.de hoeveelheid water (in g), nodig om 100 g van eenvulstof aan te roeren tot een bepaalde mate van plasti-citeit, bijv. ,,aardvochtig".Voor 100 g mengsel (bijv. zand en houtmeel) blijkt dezebevochtigingsfactor bm voldoende zuiver te kunnenworden berekend uit gewichten gi en bevochtigings-factoren bi van de bestanddelen:Ter verduidelijking stelle men zich voor, dat de gekozenplasticiteit steeds zou ontstaan, wanneer alle deeltjesgelijkelijk met een waterfilmpje van een bepaalde laag-dikte zouden zijn overtrokken. De factor b zou dan zuivereen maatstaf zijn voor het totale oppervlak van alledeeltjes in 100 g.Inderdaad neemt b toe, naarmate de deeltjes kleiner ofminder bolvormig zijn; wij vonden bijv. globaal:TABEL IIvulstof b vulstof bzand ..................kwartsmeel....................kurkstof (korreltjes)kurkmeel (vezeltjes)930180480houtmeel 80 Mesh?)houtmeel 40 Mesh .zaagsel ...............350220140Vermeerdering van het gehalte p.v.ac. in de emulsie endaardoor in het materiaal, geeft zeker een verhogingvan de sterkte.Als werkhypothese voorlopig aannemend, dat ook ditrecht evenredig is, zou voor de druksterkte ok vaneen door de kunststof p.v.ac. gebonden materiaal volgen:waarin: k = het kunststofgehalte in gewichtsprocenten.De bevochtigingsfactor bm neemt hierin een overeen-komstige plaats in als F in de formule van Zwolsman.Aangezien bm ook op soortgelijke wijze als F afhangt vande deeltjesgrootte en deeltjesvorm, kan de constante indeze formule inderdaad zo worden gekozen, dat voornormale betonsamenstellingen met cementmet even bevredigende benadering aan de gemeten druk-sterkte voldoet, als de formule van Zwolsman.Ten slotte is gebleken, dat toevoeging van p.v.ac.-emulsie aan cementhoudende mengsels zodanige ver-hoging van de druksterkte verleende, dat wij redenhadden aan te nemen, dat cement en kunststof iederonafhankelijk van elkaar hieraan hun eigen aandeelleverden:waarin: c het cementaandeel volgens de gewnzigdeformule van Zwolsman zou zijn enk het kunststofaandeel:Bij onderzoekingen van Ceaglske & Hougen (8) over hetdrogen van zandlagen Meek, dat het vochttransportnaar het drogend oppervlak bij 9 % of meer vochtgehalte(op droog) verklaard kan worden als een capillaire stro-ming door een samenhangende vochtfilm om alle korrels.Bij lager vochtgehalte dan 9% is deze vochtfilm nietmeer samenhangend.Dit sluit nauw aan bij bovenstaande voorstelling van debetekenis van de voor zand gevonden waarde van b=9.De vezelige kurkmeel- en houtdeeltjes laten zich het bestmeten in een mengsel met b.v. gelijke volumedelen zand.Voor het betonmengsel betrekke men ook het toe tevoegen cementgehalte in de berekening.Het cement verkreeg de door ons gekozen plasticiteitmet een b=27, dus 27 g water per 100 g cement (w.c.f.==0,27), terwijl de ,,smerende werking" van p.v.ac. in re-kening kan worden gebracht door een ,,negatieve bevoch-tigingsfactor" van b= --30.Aan elk gram p.v.ac. in emulsievorm wordt dus een-zelfde ,,smerende werking" toegekend als aan 0,30 gwater; dit behoeft minder te worden toegevoegd.De vereiste plasticiteit bleek aan zeer uiteenlopendemengsels beter te kunnen worden gegeven door het toe-voegen van de zo berekende hoeveelheid water dan doortoevoeging op gevoel af.IX. Invloed op de druksterkteBevochtigt men de vulstoffen van tabel II met 10%igep.v.ac.-emulsie, telkens tot ,,aardvochtig", dan is dusvoor kurkmeel ruim 50 x meer emulsie nodig dan voorzand (480/9=53).Op gelijke wijze in vormen ,,afgestreken" blijken, nadrogen, materialen van overeenkomstige sterkte te zijnontstaan: naarmate b (bij een mengsel: bm) toeneemt, isblijkbaar evenredig meer p.v.ac. nodig.?) d.i. een Engelse maat van zeeffijnheid.Rekening houdend met de onbekende, doch verschillendewaarden der constanten, mag voor een bepaalde cement-soort worden geschreven:In feite hebben wij deze formule eerst empirisch ge-vonden en ons de volgende physische voorstelling daarbijgevormd:bij hechting door een kunststofemulsie levert elk emuMe-deeltje na drogen een kitplaats tussen twee vulstofdeel-tjes; de hechtkracht is dan evenredig aan het aantalemulsiedeeltjes, dat per cm2te hechten oppervlak aan-wezig is, d.w.z. on k/bm;bij cementverharding wordt daarentegen in de cement-melk een kristalstructuur gevormd, hetgeen kan wordenvergeleken met een steigerconstructie tussen de vulstof-deeltjes.Het aantal voetpunten per cm2van deze constructie zijevenredig aan de cementconcentratie in de melk, dusoo 1/W.Vatten wij dit op als het aantal kitplaatsen, dan is dehechtkracht on l/(6m . W).Om bij toenemende laagdikte van de cementmelk omTABEL III*) geprepareerd houtmeel 40 Mesh, vgl. X,305de deeltjes (=toenemende steigerhoogte) een gelijk-blijvende sterkte (ook tegen zijdelingse afsehuifkrachten)te bereiken, dient echter het aantal voetpunten ook even-redig aan de laagdikte toe te nemen, dus in l/(bm . W2)Dit is de vorm van de aangegeven formule (e) voor c,waarvoor het dus een mogelijke verklaring geeft.Uit metingen van 20 proeven in duplo (40 druksterkte-metingen) van sterk varierende samenstellingen werd be-rekend, dat de formule (h) gemiddeld het beste voldeedmet de constanten:A = 1370 en B=0,28Deze constanten inzettend vonden wij voor de afzonder-lijke proeven b.v. de nevenstaande waarden (zie tabel III):Van metingen in duplo aan uitgezaagde kuben van 4cm ribbe, gevormd zonder strenge normalisering van deverwerkingstechniek, kan o.i. geen betere overeenstem-ming worden verwacht, zodat de vorm van de formulein hoofdzaak juist geacht mag worden, d.w.z.:1. de aangegeven ,,bevochtigingsfactor bm" kan F ver-vangen en is meer universeel;2. de druksterkte is inderdaad overwegend toe te sehrij-ven aan twee onafhankelijke vormen van hechting:a. die van het eementgeraamte, evenredig aan 1/W2,b. die van de kunststofhechting, evenredig aan k;3. de ,,normendrukvastheid" van polyvinylacetaat-emul-sie zou, indien zij analoog aan die van Portlandcementkon worden bepaald, ruim 1/4 van die van cement be-dragen; analoog aan formule (b) zouden wij de formule(h) namelijk ook kunnen schrijven als:4. toevoeging van vezelvormige of fijn poedervormigevulstoffen doet niet alleen bm stijgen, maar ook Wdient dan evenredig toe te nemen. ,Bij gelijkblijvend gehalte cement en kunststof neemtde druksterkte van de cementhechting dan zeer snelaf (met de 3de macht van bm), die van de kunststof-hechting slechts lineair.Het nuttig effect van de toevoeging van een kunststofis dus belangrijker, naarmate minder steenachtigevulstoffen worden toegepast en meer wordt gestreefdnaar een lichter, meer isolerend materiaal;5. de druksterkte van het gebonden materiaal wordtoverwegend beheerst door de hechtkracht van de bind-middelen en weinig door de hardheid van de vulstoffen.(N.B. Stootvastheid en krasvastheid hangen natuurlijkwel zeer sterk af van de hardheid van de vulstofdeeltjes.)X. Chemische invloed op de cementbindingBij het bevochtigen van cement ontstaat een oplossing,waarin calciumionen naast o.a. aluminaat- en silicaat-ionen aanwezig zijn, alle in zeer geringe concentraties.Bij het verharden zetten zich Meruit verschillende meng-kristalstructuren af in hydraatvormen, die minder op-losbaar zijn dan de oorspronkelijk aanwezige meng-kristallen (S en 4).Steeds is ook Fe203 aanwezig, dat echter onoplosbaar is,zolang voldoende calciumionen aanwezig zijn en dat pasna afloop van de cementverharding zich omzet in eenbeschermende laag van Fe(OH)3 om alle aanwezigedeeltjes.Verstoring van de verharding kan ontstaan door:a. neerslaan van aluminiumhydroxyde, dat uitkristal-liseert en de cementkorrels bijeen bindt (,,false quicksetting");b. neerslaan van silica-gel en/of aluminiumhydroxyde-[ gel in een deklaagje om de cementkorrels; dit belem-fmert het oplossen en omzetten of verhindert zelfsverder verharden (vertraging);c. vervroegd neerslaan van ferriverbindingen, eveneensin deklaagjes, die de omzetting belemmeren.Overmaat calcium- of magnesiumchloride doet de alu-minaatverbindingen sterker oplossen dan Al(OH)3 enleidt tot sub a.Alkalizouten dringen de concentratie der Ca-ionen terug,hetgeen leidt tot sub b. Zepen, caserne en dergelijkestoffen, die zich verbinden met de calcium-ionen, doeneen overmaat silicaat- en aluminaationen ontstaan, zodateveneens sub b intreedt. Tevens is de omzetting vanFe2Os dan niet meer geremd, zodat tegelijk sub c plaatsvindt.Gips is enerzijds versnellend (sub a), maar doet, evenalsandere sulfaten, een calcium-ferri-sulfaatverbinding neer-slaan (sub c).Borax, humus, striker en andere stoffen, die Ca-ionenbinden of omzetten in verbindingen met een lageredissociatiegraad of oplosbaarheid, geven neerslag vansilicagel (b).Fosfaten en fluoriden geven eveneens vertragende gel-neerslagen.Inderdaad zijn gips, kalk, verschillende sulfaten, maarook borax, alkalizouten en zepen bekend als ,,beton-vergif"; zij worden toegepast als ,,losmiddelen", d.w.z. inpreparaten, waarmede bekistingsdelen worden bestrekenom het aanhechten van beton te voorkomen.Het geringe aanhechten van beton aan hout wordt ge-woonlijk toegeschreven aan het zwellen van nat hout enhet loskrimpen bij droog worden ervan.In- de industrie der houtwolcementplaten is echter allangbekend, dat men goede aanhechting kan verkrijgen, doorde houtwol tevoren te impregneren met CaCl2 of MgCl2dan wel met waterglas.Inderdaad blijkt houtmeel uit kalkwater een deel van decalciumionen te absorberen, hetgeen men natuurlijk kanvoorkomen, door het hout eerst met CaCl2 of MgCl2 teimpregneren.Prepareert men houtdelen (-wol, -meel of -zaagsel) voorhet gebruik als vulmiddel met ca 6 gewichtsprocentenCaCl2 (op droog gewicht berekend), dan verhardt dedaarmee gevulde betonmortel in normaal tempo en hechthet cement overal goed aan het hout; loskrimpen van dehoutdelen treedt dan niet meer op.Bij al onze proeven volgens tabel III werd het hout danook tevoren bevochtigd met een deel van het benodigdewater, waarin zoveel CaCl2 was opgelost, als overeen-kwam met 6% van het houtgewicht.Bij combinatie van cement en kunststoffen dient men duszowel rekening te houden met een mogelijke storendeinwerking van de toegepaste chemicalien (bijv. zuurkata-lysatoreh of emulgatorstoffen) op de cementverharding,alsook omgekeerd met de storing, die het cementmilieuuitoefent op de kunstofvorming (door neutralisatie van dekatalysatoren) of op haar hechting, bijv. wanneer case?neals stabilisator aan de emulsie is toegevoegd.Een dergelijke emulsie zal in een cementmilieu coaguleren,waarbij de emulsiedeeltjes meer aan elkander hechten enminder aan het cement en de vulstoffen.De door ons toegepaste polyvinylacetaat-emulsie ver-toont bij zeer hoog gehalte (15 of 20% p.v.ac. op hettotaal) ook nog coagulatie-verschijnselen; de massawordt dan spoedig na het aanroeren stijver en de druk-sterkte van het verharde product blijkt lager te zijn danberekend was.XI. Smerende werkingOnder VIII werd uiteengezet, dat het water, benodigdom aan het mengsel cement en vulstoffen de vereisteplasticiteit te geven, kan worden opgevat als een smeer-middel en dat alle deeltjes aan hun oppervlak met eenwaterfilmpje overdekt dienden te zijn.Aan de emulsiebolletjes van een p.v.ac.-emulsie werd deeigenschap toegekend., een kleine hoeveelheid water indit opzicht te kunnen vervangen, doordat zij zelf smerendwerken.In het algemeen kan de plasticiteit van een mengsel meteen bepaalde hoeveelheid water worden verhoogd door:a. de viscositeit van het water te wijzigen;b. de oppervlaktespanning van het water te be?nvloeden;c. een deel van het water te verdringen door een andere,niet in water oplosbare stof, welke eveneens smerendwerkt.Bij de p.v.ac.-emulsie is klaarblijkelijk het laatste hetgeval. Kalkbestendige zepen verlagen de oppervlakte-spanning, terwijl van calcium-lignosulfonaat, bereid uitafvalloog van de papierfabricage, is aangetoond, dat hetde afzonderlijke cementkorrels dispergeert, d.w.z. beterlos van elkaar doet zweven in water (6).Van ,,air entraining agents" wordt medegedeeld, dat zij306in zekere zin schuimvormend werken, zodat (bij doel-matig aanroeren) zeer kleine luchtbelletjes tussen dezandkorrels worden ingesloten (7).Al deze drie verklaringswijzen van de inderdaad ver-kregen verbeteringen berusten op grensvlakactiviteit vande toegepaste stoffen.Om het gewenste effect te bereiken, is - zoals bij alle grens-vlakverschijnselen - slechts een zeer kleine hoeveelheidvan de actieve stof nodig; door verhoging van het ge-halte kan men de werking echter niet willekeurig ver-sterken; voor het meest gunstige mengsel van zand,grind en cement kan door 1/200% Darex A.E.A. dew.c.f. bijvoorbeeld van 0,46 op 0,41 worden verlaagd,dus met 11%.Het gehalte aan luchtbelletjes stijgt daarbij van bijv.1J tot 4J volumeprocenten, een materiaalbesparing,waardoor het soortelijk gewicht van het beton daalt.Ondanks de lagere w.c.f. stijgt de druksterkte niet, alsgevolg van de materiaalbesparing; zij kan zelfs ietsdalen.Voegt men het bespaarde cement weer toe, dan stijgtdaardoor het cementgehalte en daalt. nogmaals de w.c.f.,zodat men zonder verdere kosten, dan die van het reedstoegevoegde Darex, het beton weer iets sterker kanmaken. Of men daarbij een hogere sterkte kan bereikendan zonder Darex, hangt af van de betonsamenstelling.Het toevoegen van meer Darex dan ca. 1/200% heeftgeen nuttig effect.Bij andere vulstoffenmengsels, waarin ofwel veel grinddan wel veel fijn materiaal aanwezig is, is het effect vanDarex geringer, terwijl absorberende stoffen, zoalshoutmeel, de werking ervan teniet kunnen doen.Bij toevoeging van polyvinylacetaat-emulsie staat 1%p.v.ac.-toevoeging toe, het watergehalte met 0,3% teverminderen.Wanneer het cementgehalte omstreeks 15% is, betekent1% toevoeging van welke stof ook, dat het cement-gehalte op het totaal vanzelf 0,15% daalt.De smerende werking van het p.v.ac. vervangt dus daneen zekere hoeveelheid cementmelk, in dit geval met eenDe w.c.f. van de overige cementmelk wordt dus alleenbeiinvloed, wanneer zij sterk van 0,50 afwijkt en zalmeestal slechts weinig veranderen.De verhoging van de druksterkte door toevoeging vanp.v.ac. berust dus overwegend op de eigen hechtkrachtvan het p.v.ac.Zo berust de druksterkte van monster DK 3 in tabel IIIvoor 2/3 op de hechting door p.v.ac. en slechts voor 1/3 opdie van het cement (zonder p.v.ac. zou **o hier op ca 50kg/cm2worden berekend).De invloed van p.v.ac.-emulsie is dus principled sterkverschillend van die van oppervlakte-actieve stoffen.XII. NabeschouwingDe beschikbare gegevens, welke zich nog maar tot enkelecombinaties van cement en kunststoffen beperken, tonenwel, dat de karakteristieke eigenschappen van doorcement gebonden materialen gemodificeerd kunnen wor-den.Een doelmatige combinatie met een thermohardendekunststof, welke dan traag gekatalyseerd zou moetenuitharden bij kamertemperatuur, schijnt nog niet ge-realiseerd te zijn.De met enkele thermoplastische kunststoffen waarge-nomen verbeteringen der mechanische eigenschappen(verhoging van druk- en treksterkte, buigzaamheid enhechtvermogen), benevens de vermindering van deschadelijke gevolgen van krimp, geven aanleiding teover, naar een analoge toepassing van een" thermohar-dende kunststof te streven, aangezien deze veelal belang-rijk goedkoper zijn en betere mechanische sterkte be-zitten.Cement en kunststof blijken onafhankelijk van elkaar,elk hun aandeel in de mechanische sterkte van het mate-riaal te leveren; het cementaandeel daarin is echter zeerveel sterker afhankelijk van de hoeveelheid water, welketoegevoegd dient te worden om het materiaal verwerk-baar te doen zijn.In dit opzicht is het kunststofaandeel belangrijker,wanneer men vulstoffen wenst toe te passen, welke veelwater vergen om verwerkbaar te zijn.Anderzijds ware een nader onderzoek naar een zuiverderomsehrijving en wijze van meting van de ,,bevochtigings-factoren b" gewenst.Op grond van betere metingen zou de formule h zuiverderkunnen worden gecontroleerd en kunnen worden uit-gebreid met enige factoren, welke de invloeden van dewijze van verwerken en van de omstandigheden bij hetverharden in rekening brengen, zoals dergelijke factorenook in de volledige formules van Zwolsman e.a. zijn aan-gegeven.Aangezien bm gedefinieerd is als de vereiste hoeveelheidwater voor een willekeurig gekozen mate van plasticiteit(,,aardvochtig"), kan ook de afhankelijkheid van bm vande vereiste mate van plasticiteit ? dus voor gietbeton,stampbeton, geperst beton bij verschillende drukken ?wel worden nagegaan en omschreven.Wellicht kan, langs deze weg, een meer algemene formulevoor de druksterkte en een zuiverder inzicht in de rol vande verschillende bestanddelen worden gewonnen.UTTERATUUR1. L'Extension des Matieres Plastlques dans le BStiment.Dir. 1. Delorme, Amphora 1949.2. Nouvelle Application des Colles dans le BatimeM M.P. Saint Romas.Ann. de I'lnst. Techn. du Batimen et des Trav. Publ.tNouvelle serie No. 4 (Oct. 1948).3. Cement en beton, Ing. 3. A. Zwolsman, 1941.Publ. no. 5 v. d. Verkoopass. Enci-Cemy, Amsterdam.4. On retarders and accelerators, L. Fors?n.Symposium on the Chem. of Portland-cement, Stockholm 938.15. Chemical processes in the hardening of Portland-cement,R. Hedin, Proc. Svenska Forknlngsinst. for cement, Stockholm 1945.The Constitution of Portland Cement, F. M. Lea; Quarterly Rev. o.t.Chem. Soc. (London) III (1949)-1-82.6. Portland-cement dispersion, Ernsberger & France.]n. Boston Soc. of Civil Eng., Oct. 1947-263.Indulin, Bulletin L 5 of the Developm. Dept. o.t. Ind. Chem. Sales,230 Park Ave., New-York 17.7. Recent developments in concrete durability, H.L. Kennedy.Dn. Boston Soc. of Civil Eng. Oct. 1947-263.The 5th ingredient in concrete.Prosp. v.d. Dewey & Almy Chem. Cy., Cambridge, Mass, U.S.A. 1947.8. Drying granular solids, Norman H. Ceaglske & 0. A. Hougen,3. Ind. & Eng. Chem. 29 (1937J-805.Het drogen van kunstmestkorrels, D. W. van Krevelen,Chem. Weekbl. 45 (1949)-18-290.Octrooi-NieuwsOpenbaar per 16-1-195037 ac 4 (37 d 33) No. 130020 NED.27-1-'47. Wand voor een bouwwerk, bestaandeuit 2 soorten wandelementen, n.l. bredere pla-ten en smallere lijsten, waarbij in de rechtewandgedeelten steeds ongelijksoortige en inde hoeken van de wanden steeds gelijksoortigeelementen tegen elkaar aansiuiten.Ir. Alexandre Horowitz te Amersfoort.37 ac 8 No. 129882 NED.21-1-'47. Gebouw met tussenwanden uit ele-menten, die grijpen in groeven of om ribbenin respectievelijk aan het ondervlak van devloerconstructie.Ir. Douwe Klijn te Amsterdam.37 e 13 (37 ac 3) No. 125 ED.112 N3-5-'46. Werkwijze voor het optrekken van eenwand.Rijnlandse Betonbouw Maatschappij N.V. te Delft.Openbaar er 15-9-1949pNo. 129986Boog of spantconstructie, bestaande uit ge-wapend-betonhen elementen, tnv. L. Kellermanen N.V. Koninkl. Rotterdamse Beton- en Aan-nemersmaatschappij vh. van Waning en Co.No. 138717Werkwijze en inrichting voor het maken vaneen betonnen ring of stelstukje, alsmede vol-gens deze werkwijze vervaardigde ring ofstelstukje, tnv. H. Alderliesten te Zwijndrecht.No. 123273Werkwijze en inrichting voor het maken vanbalken van beton met voorspanning, tnv. Dow-sett Eng. Construction Ltd. te Richmond/En-geland,307
Reacties