Betontechnologie PDF

Preview

Summary

InhoudHoofdstuk 1: Inleiding: Beton, een veelzijdig bouwmateriaal..................................................................... Hoofdstuk 1: Inleiding: Beton, een veelzijdig bouwmateriaal..................................................................... Hoofdstuk 2: Betonbestandsdelen en g...

Description

Inhoud Hoofdstuk 1: Inleiding: Beton, een veelzijdig bouwmateriaal..................................................................... 3 Hoofdstuk 2: Betonbestandsdelen en granulaten....................................................................................... 5 GRANULATEN............................................................................................................................................ 5 CEMENT.................................................................................................................................................... 9 WATER.................................................................................................................................................... 19 HULPSTOFFEN......................................................................................................................................... 20 TOEVOEGSELS......................................................................................................................................... 24 POLYMEREN EN VEZELS.......................................................................................................................... 24 Hoofdstuk 3: Verhardend beton................................................................................................................. 26 1.

Betonspecie................................................................................................................................... 26

2.

Verhardend beton.......................................................................................................................... 27

Hoofdstuk 4: verhard beton....................................................................................................................... 30 1.

Volumieke massa........................................................................................................................... 30

2.

Druksterke...................................................................................................................................... 30

3.

Treksterkte..................................................................................................................................... 31

4.

Vervorming, krimp en kruip........................................................................................................... 31

5.

Isolatievermogen: thermische en akoestisch................................................................................. 32

6.

Extreme situaties........................................................................................................................... 32

Hoofdstuk 5: Duurzaamheid...................................................................................................................... 34 1.

Milieuklassen................................................................................................................................. 35

2.

Corrosie.......................................................................................................................................... 35

3.

Vorst-dooi cycli............................................................................................................................... 36

4.

ASR – Alkali Silica Reactie.............................................................................................................. 36

5.

Zouten (sulfaten S04)...................................................................................................................... 36

6.

Zuren.............................................................................................................................................. 36

7.

Betontypes naargelang de 4 duurzaamheidseisen........................................................................ 37

8.

Betondekking................................................................................................................................. 37

9.

Algemeen schade schema.............................................................................................................. 38

Hoofdstuk 6: Specificaties.......................................................................................................................... 39 1.

Druksterkte (A).............................................................................................................................. 39

2.

Duurzaamheidseisen (B)................................................................................................................ 39

3.

Consistentie (C).............................................................................................................................. 39

4.

Korrelafmeting (D)......................................................................................................................... 39

5.

Aanvullende eisen (E).................................................................................................................... 40

Hoofdstuk 7: Betonsamenstelling.............................................................................................................. 41

1

1.

Theoretisch wetenschappelijk kader............................................................................................. 41

2.

Opbouw inerte skelet + optimale betonsamenstelling.................................................................. 43

Hoofdstuk 8: Productie en transport van beton........................................................................................ 45 1.

Inleiding......................................................................................................................................... 45

2.

Betoncentrales: types.................................................................................................................... 45

3.

Verschillende onderdelen van het productieproces...................................................................... 46

Hoofdstuk 9-10-11: Verwerking, wapening en bekisting........................................................................... 48 Verwerking van beton............................................................................................................................. 48 1.

Algemeen................................................................................................................................... 48

2.

Bekisting.................................................................................................................................... 48

3.

Wapening................................................................................................................................... 50

4.

Storten van beton...................................................................................................................... 50

5.

Verdichten van beton................................................................................................................. 51

Hoofdstuk 12: ontkisting, nabehandeling en bescherming....................................................................... 52 1.

Bescherming tegen uitdroging....................................................................................................... 52

2.

Bescherming tegen regen – vorst................................................................................................... 53

3.

Bescherming tegen thermische scheurvorming  zie hoofdstuk 3 en 4.....................................53

4.

Bescherming tegen chemisch agressieve omgeving...................................................................... 54

5.

Ontkisten....................................................................................................................................... 54

Hoofdstuk 13 – 14: speciale betonsoorten................................................................................................ 56 1.

Hogesterkte beton......................................................................................................................... 56

2.

Zelfverdichtend beton.................................................................................................................... 56

3.

Wegenbeton.................................................................................................................................. 58

4.

Vezelversterkt beton: staal en andere vezels................................................................................. 59

5.

Licht beton..................................................................................................................................... 60

6.

Zwaar beton................................................................................................................................... 61

7.

Zichtbeton – architectonisch beton............................................................................................... 61

8.

Self-healing, self-cleaning concrete............................................................................................... 62

Hoofdstuk 15: controle en certificatie van beton....................................................................................... 63 1.

Terminologie.................................................................................................................................. 63

2.

Betonproductie: beheersing en controle....................................................................................... 64

3.

Verwerking op de bouwplaats....................................................................................................... 64

4.

Controle op gerealiseerde bouwwerken........................................................................................ 65

5.

Bepaling van de druksterkte.......................................................................................................... 65

Betontechnologie 2

Hoofdstuk 1: Inleiding: Beton, een veelzijdig bouwmateriaal Beton is een bros kunstmatig gesteente met lage kostprijs, hoge duurzaamheid en vele toepassingsmogelijkheden. Het bestaat uit cement, water, zand en granulaten. PREFAB BETON: hal met grote mallen waar beton onder ideale omstandigheden gestort wordt -

FEBE (federatie beton)

TER PLAATSTE GESTORT met betonmixer  herkenbaar aan de vele centerpennen -

FEDBETON

Cementindustrie  FEBELCEM Duurzaam? Indien samenstelling goed zit en controles worden uitgevoerd Sterk? Je hebt verschillende sterktes Verwerkbaar? Indien mal kan gemaakt worden kan constructie in beton gemaakt worden. OF 3D-printing met een beton die een minimale sterkte heeft om niet in te zakken. Economisch? Beton zelf is goedkoop maar al de rest is duurder. Arbeid, wapening, bekisting W/C factor : gemiddeld 0,5 -

Hoe lager de w/c factor hoe sterker het beton Hoe hoger de w/c factor hoe zwakker het beton Meer water = zwakker beton maar wel vloeibaarder wat gemakkelijk er is voor verdichting

Examenvraag: Als de w/c stijgt gaat de duurzaamheid stijgen? VALS SCC = zelfverdichtend beton ontdekt in Japan. 5% van de wereldwijde CO² uitstoot is afkomstig van de betonindustrie en portlandcement Wat is beton? Massaverhoudingen: stenen 4, zand 2, cement 1, water ½ Volumeprocenten: 70 à 80% granulaten, 10 à 15% cement, 15 à 20% water, 2 à 5% lucht De granulaten worden aan elkaar gehecht door een cementmatrix en daartussen bevinden zich capillaire ruimten gevuld met lucht en water: -

Inerte materialen: zand en stenen (granulaten) Actieve stoffen: water en cement

Granulaten (inert) zijn rivier-, zeegrinden en zanden of steenslag of kunstzand waarbij de korrelverdeling zeer belangrijk is:

3

-

Er is een goede cohesie vereist Een goede verwerkbaarheid nodig Segregatie en blokkage vermijden

Water en cement (actief) vormen hydratatieproducten die de “lijm” is. Bij de oorspronkelijke cementkorrel wordt water toegevoegd waardoor er inwendig en uitwendig producten groeien. -

Bij miljoenen korrels komen deze producten elkaar tegen en gaan deze ook reageren waardoor de sterkte bekomen wordt

Beton is visco-elastisch: met andere woorden het kruipt = een toenemende vervorming bij constante belasting

Druksterkte: belangrijke paramater. Door een axiale kracht te delen door de oppervlakte van het vlak geeft u de druksterkte (MPa – Newton/mm²). -

Evolueert ook in de tijd en is afhankelijk van parameters

Gewapend beton: de wapening wordt geplaatst waar beton trekkrachten zal opnemen. Corrosie? Neen. Door de hoge pH-waarde (12à13) van beton zal deze een passiveringslaag vormen rond het staal waardoor het niet zal roesten. Het positieve ook is dat ze beiden een vergelijkbare thermische uitzettingscoëfficiënt hebben: CTE: 12 micrometer/meter/°C bij 20° -

Waarom vallen balkons? o Door de zouten in de zeelucht die door de betondekking vreten en ook de wapening bovenaan waardoor de trekweerstand weg is. o Door enkel onderdaan wapening te steken

Soorten beton: -

licht beton 2600 kg/m³

Normen: -

NBN EN 206 (europese norm) + NBN B15-001 (Belgische norm) BENOR keurmerk

Hoofdstuk 2: Betonbestandsdelen en granulaten

4

GRANULATEN 70 à 80 % van het beton zijn granulaten en moeten dus met aandacht gekozen worden. Granulaten zijn ook het sterkste bestanddeel bij NORMAAL beton. Scheurvorming komt dan ook voor in de cementmatrix en niet doorheen de granulaten maar eerder langs.

1. Onderverdeling: Oorsprong -

Natuurlijke granulaten (in natuur gevonden grind of gewonnen uit gesteenten = steenslag) Kunstmatige granulaten (minerale oorsprong + industrieel proces met thermische wijziging) o Staalslakken of gebakken kleikorrels Gerecycleerde granulaten gewonnen kunstwerken of gebouwen o Max 10% van de totale hoeveelheid granulaten

Ontstaan -

-

Geologisch o Stolling gesteenten door overgang van magma naar vaste stof o Sedimentair/alluviaal gesteenten door erosieprocessen o Metamorfe gesteente door herkristallisatie Ontgonnen o Natuurlijk = rond gesteente o Gebroken = hoekig gesteente

Hoekig gesteente hebben meer contactoppervlak voor het cement en zijn dus beter voor sterker beton -

Specifiek contactoppervlakte m²/kg

België -

Natuurlijk: zand, grind, zandsteen, profier, ingevoerde granulaten Kunstmatig of gerecycleerd: puin, slakken, lichte granulaten

-

Veel granulaten komen uit de zee maar moeten eerst gewassen worden (cfr. Zout) en zijn max 32mm groot. Kalksteen vooral te vinden onder de taalgrens Zandsteen heeft variatie in kwaliteit dus minder goed voorspelbaar op vlak van sterkte voor beton Profier = intrusief gesteente (nooit aan oppervlak geweest) en heeft weinig poriën wat dus zorgt voor zeer sterk beton Zware granulaten (nucleaire toepassingen) en gekleurde granulaten moeten ingevoerd worden Lichte granulaten in België  agrex korrels (gebakken klei) worden vooral gebruikt voor gewichtsreductie (woningbouw), meer geluids- en warmte-isolerend vermogen en hun absorptiekwaliteit (beperking autogene krimp)

-

-

Gerecycleerde granulaten o Groepen:  Betongranulaten  Metselwerkgranulaten  Menggranulaten 5

o

 Asfaltgranulaten Dient voor betonsamenstellingen met lage druksterkte wegens variatie in sterkte granulaten

2. Eigenschappen van granulaten 2.1 Geometrische eigenschappen d = kleinste korreldiameter D= grootste korreldiamter -

Grof (grind, steenslag): d > 2mm Fijn (zand): d = 0 en D < 4mm Vulstof: d = 0 en D < 0,125mm (125 micrometer)

-

Korrelverdeling

= geeft de relatieve verdeling van korrels met bepaalde afmetingen weer Grafiek: -

Doorval = hoeveel % is er door de zeef gevallen Zeefrest = hoeveel % is er op de zeef blijven liggen Deze y-assen zijn complementair

HOE BEPALEN? (EN 933-1) -

Monster drogen op 110° Monster wegen: mi, voor wassen Monster wassen op zeef van 0,063mm waardoor fijne deeltjes verdwijnen Monster drogen op 110° Monster wegen: mi, na wassen Monster zeven (volgens norm) Verschillende zeven wegen + cumulatieve zeefresten berekenen

-

Zeefrest= gewicht op zeef/massa voor wassen

-

FULLER curve = ideale curve o Als je verschillende curves van verschillende granulaten gaat combineren om overeen te komen met de FULLER curve heb je een optimale samenstelling/pakking

Examenvraag: Hoe meer de curve naar links verplaatst, hoe fijner het materiaal? WAAR

Fijnheidsmodulus = som cumulatieve zeefresten/100% en is omgekeerd evenredig met de fijnheid!

6

! Hoe fijner het materiaal, hoe kleiner de fijnheidsmodulus. Fijn materiaal heeft groter specifiek oppervlak en dus groter waterbehoefte! Diagrammen: -

Continue korrelverdeling dient voor een dichte, compacte structuur (kan goed water tegen houden) Discontinue korreverdeling (gap graded curve) dient voor open structuren zoals bvb betonwegen. De open structuur zorgt voor doorsijpelen van water en gaat zo stagnatie tegen

Vorm van korrels hebben ook invloed op: -

Verwerkbaarheid en consistentie van vers beton Percentage aan holle ruimtes (cfr. Mortelhoeveelheid voor opvulling) Breukweerstand

-

Ronde vorm o Betere verwerking en makkelijker uitvloeien (hogere consistentieklasse) Hoekige, platte korrels o Hinderen elkaar bij uitstromen (lagere consistentieklasse)

-

-

Meetmethodes: o Op het blote oog o Vlakheidsindex (l/d-waarde)  hoe groter de waarde hoe platter de korrel o Zand: trechtertijd, hoelang duurt het voor het uitvloeien? o Weerstand tegen verbrijzelen (los angeles proef)  hoe lager hoe beter o Weerstand tegen afslijting (Micro-Deval proef)  hoe lager hoe beter o Polijstweerstand  hoe hoger hoe beter

2.2 Volumieke massa (kg/m³) 3 soorten: -

Schijnbare volumieke massadichtheid zoals op voorraad (bulk) Reële volumieke massadichtheid Absolute volumieke massadichtheid (grootste)

-

Mogelijkheden: b < r (holtes ≠ 0) / r ≤ a (geen poriën)

2.3 Waterabsorptie en watergehalte Droge granulaten absorberen water en natte granulaten geven water af en zorgt voor een grotere W/C factor waardoor het beton zwakker wordt. Watergehalte = ((mnat – mdroog) / mdroog) . 100 Formule vanbuiten kennen

7

Bij labo proeven moet het watergehalte getest worden op granulaten in de kern van de hoop. Chemische kenmerken -

Chloriden(zouten) sulfaten en zwavel (gevoelig voor cementsteen)  chemische degradatie binding-vertragende (suikers) druksterkte-verlagende

Duurzaamheid-gerelateerde eigenschappen -

weerstand tegen vriezen en dooien (sommige granul...