Materialiseren samenvatting: deel M1: kunststeen
M3: mens en ruimte, 2017-2018, IA1Ba
Deel M1: Kunststeen
1. Inleiding
-Kunststeen natuursteen
• Door de mens vervaardigd
• Door samenvoeging van een calciumhoudend bindmiddel aan toeslagstoffen met
toevoeging van water
• Indien er water nodig is voor de binding => hydraulisch bindmiddel
2. Opbouw
2.1. Grondstoffen
Kunststeen bestaat uit een calciumhoudend bindmiddel (gips, cement of kalk) en een
hoeveelheid toeslagmaterialen (zand, grind, gebroken natuursteen of betonpuin).
2.1.1 Bindmiddelen
- Hydraulische bindmiddelen -> water toegevoegd (chemische reactie die verharding
veroorzaakt = hydratatieproces = exotherme reactie => er komt warmte vrij)
- Niet-hydraulische bindmiddelen -> bv. gips en luchtkalk -> geen water nodig voor
verharding, gebeurt door koolzuur in de lucht
- Cement: anorganisch poeder: vormt na mengen met water cementpasta, na
chemische reactie ontstaat cementsteen (treedt ook op onder water)
- Gips: gipskartonplaten, gipsvezelplaten, gipsspaanplaten, gipsblokken en
gipspleisters
- Kalk: metsel- en pleistermortels; meestal in combinatie van cement (=
bastaardmortel). Nu ook voor kalkzandsteenproducten.
2.1.2. Toeslagstoffen of granulaten
- 3 groepen:
a. Oorsprong:
i. Natuurgesteenten: indeling volgens graad van breken (gerold,
halfgerold, halfgebroken of gebroken)
ii. Kunstmatig vervaardigde vulstoffen (klei, vlieglas)
iii. Gerecycleerd: vb. slakken, betonpuin, metselwerkpuin
b. Afmeting:
i. Fijne granulaten: 0-4 mm: zand
ii. Grove granulaten: 4-32 mm: grind
c. Volumieke massa:
i. Licht beton
ii. Normaal beton
iii. Zwaar beton
1
,Materialiseren samenvatting: deel M1: kunststeen
M3: mens en ruimte, 2017-2018, IA1Ba
2.1.3. Vulstoffen of toevoegsels
= deeltjes kleiner dan 125 um (micrometer) die worden toegevoegd om een goede
verwerkbaarheid (plastificerend effect) of stabiliteit van het mengsel te verkrijgen (behoren
tot de fijne granulaten)
2.1.4. Water
- Moet zuiver zijn van organische stoffen, zouten of zuren -> kunnen de chemische
reactie beïnvloeden of het staal aantasten
o => nodig voor chemische binding
o => nodig voor de verwerkbaarheid
2.1.5. Hulpstoffen
- Worden toegevoegd om de eigenschappen van de specie of het verhard product te
beïnvloeden. Kunnen ingedeeld worden volgens:
a. Verwerkbaarheid wijzigen: plastificeerders, superplastificeerders,
waterretentiemiddelen (= vermogen om water vast te houden) (specie)
b. Bindtijd wijzigen: vertragers, versnellers (specie)
c. Vorstweerstand wijzigen door verhogen luchtgehalte: luchtbelvormers (verhard
product)
d. Hulpstoffen die tijdens de verharding expanderen en zo in een lichter product
resulteren (verhard product)
a. Invloed op verwerkbaarheid:
Er is een supplementaire hoeveelheid water nodig, deze zal na binding verdampen en
poriën achterlaten. Hoe meer poriën, hoe minder sterk het product. Plastificeerders
en super – vergroten de verwerkbaarheid zonder toevoeging van extra water.
Plastificeerders: zeepachtige stoffen die een film rond de korrels van de fijne
granulaten brengt. Zonder deze stoffen zullen door wrijving de korrels positief en
negatief geladen en mekaar aantrekken en klonters vormen. Film vermindert de
wrijving en dus de klontervorming. Ook extra luchtbelletjes toegevoegd wat nadelig is
voor de sterkte.
Superplastificeerders: dezelfde eig. als plastificeerders maar er worden geen extra
luchtbelletjes toegevoegd.
Waterretentiemiddelen: vooral bij onderwaterbeton. Door deze hulpstof: de
aantrekkingskrachten tussen de deeltjes groter => stabiliteit mengsel vergroot.
b. Invloed op de bindtijd:
Vertragers: verwerkbaarheid verlengen of om hydratatiewarmte te verminderen
(dikke wanden)
Versnellers: tijdens koude periodes maar bevatten meestal zouten die de wapening
kunnen aantasten
2
, Materialiseren samenvatting: deel M1: kunststeen
M3: mens en ruimte, 2017-2018, IA1Ba
c. Invloed op waterdichtheid en vorstweerstand
Luchtbelvormers: vormen luchtbelletjes tijdens mengen => waterdichtheid,
vorstweestand en verwerkbaarheid en samenhang wordt verhoogd.
d. Invloed op volumegewicht en de warmteweerstand
Door het toevoegen van hulpstoffen zoals aluminiumpoeder bij cellenbeton, worden
poriën gevormd. Hierdoor ontstaat een lichter product dat in een grotere
warmteweerstand resulteert.
2.2. Vervaardiging
2.2.1. Cement
- als bindmiddel in mortel
- bevat portlandklinker met ook vliegas, hoofgovenslak of kalksteen
o portlandklinker bevat:
▪ tricalciumsilicaat (C3S)
▪ dicalciumsilicaat (C2S)
▪ tricalciumaluminaat (C3A)
▪ tetracalciumaluminaat-ferriet (C4AF)
- portlandcement of CEMI bevat hoofdzakelijk portlandklinker en 5% gips
- hoogovencement:
o weinig slak (CEM III/A)
o veel slak (CEM III/B)
o heel veel slak (CEM III/C)
CEM III/B wordt vaak gebruikt -> goed bestand tegen zeewater en vervuild
water.
- Portlandcement: snellere sterkteontwikkeling en is voordeliger in de koudere
periodes, nadeliger voor massieve elementen (temperatuurspanningen)
- Hoogovencement: dichtere poriënstructuur: duurzaamheid = groter dan
portlandcement. Ook goedkoper
- Wit cement = portlandcement met 80 % krijt
Sterkte van cementsteen bepaald door chemische reactie tussen water en het
tricalciumsilicaat en dicalciumsilicaat
- Chemische reactie verloopt in verschillende fases (fase 2 en 3: zeer gevoelig voor
trillingen)
Een fase dat altijd gebeurt = KRIMP: dit ontstaat doordat er 50% aanmaakwater
verdampt vanuit capillaire poriën (20%) en de gelporiën (30%).
o Verdampen van capillair water: 1 week = plastische krimp
o Verdampen van water uit gelporiën: tientallen jaren -> maar geen risico meer
op krimpscheuren want cementsteen is sterk genoeg
o Kruip van het beton = het uitpersen van water uit de gelporiën door externe
belastng
3
M3: mens en ruimte, 2017-2018, IA1Ba
Deel M1: Kunststeen
1. Inleiding
-Kunststeen natuursteen
• Door de mens vervaardigd
• Door samenvoeging van een calciumhoudend bindmiddel aan toeslagstoffen met
toevoeging van water
• Indien er water nodig is voor de binding => hydraulisch bindmiddel
2. Opbouw
2.1. Grondstoffen
Kunststeen bestaat uit een calciumhoudend bindmiddel (gips, cement of kalk) en een
hoeveelheid toeslagmaterialen (zand, grind, gebroken natuursteen of betonpuin).
2.1.1 Bindmiddelen
- Hydraulische bindmiddelen -> water toegevoegd (chemische reactie die verharding
veroorzaakt = hydratatieproces = exotherme reactie => er komt warmte vrij)
- Niet-hydraulische bindmiddelen -> bv. gips en luchtkalk -> geen water nodig voor
verharding, gebeurt door koolzuur in de lucht
- Cement: anorganisch poeder: vormt na mengen met water cementpasta, na
chemische reactie ontstaat cementsteen (treedt ook op onder water)
- Gips: gipskartonplaten, gipsvezelplaten, gipsspaanplaten, gipsblokken en
gipspleisters
- Kalk: metsel- en pleistermortels; meestal in combinatie van cement (=
bastaardmortel). Nu ook voor kalkzandsteenproducten.
2.1.2. Toeslagstoffen of granulaten
- 3 groepen:
a. Oorsprong:
i. Natuurgesteenten: indeling volgens graad van breken (gerold,
halfgerold, halfgebroken of gebroken)
ii. Kunstmatig vervaardigde vulstoffen (klei, vlieglas)
iii. Gerecycleerd: vb. slakken, betonpuin, metselwerkpuin
b. Afmeting:
i. Fijne granulaten: 0-4 mm: zand
ii. Grove granulaten: 4-32 mm: grind
c. Volumieke massa:
i. Licht beton
ii. Normaal beton
iii. Zwaar beton
1
,Materialiseren samenvatting: deel M1: kunststeen
M3: mens en ruimte, 2017-2018, IA1Ba
2.1.3. Vulstoffen of toevoegsels
= deeltjes kleiner dan 125 um (micrometer) die worden toegevoegd om een goede
verwerkbaarheid (plastificerend effect) of stabiliteit van het mengsel te verkrijgen (behoren
tot de fijne granulaten)
2.1.4. Water
- Moet zuiver zijn van organische stoffen, zouten of zuren -> kunnen de chemische
reactie beïnvloeden of het staal aantasten
o => nodig voor chemische binding
o => nodig voor de verwerkbaarheid
2.1.5. Hulpstoffen
- Worden toegevoegd om de eigenschappen van de specie of het verhard product te
beïnvloeden. Kunnen ingedeeld worden volgens:
a. Verwerkbaarheid wijzigen: plastificeerders, superplastificeerders,
waterretentiemiddelen (= vermogen om water vast te houden) (specie)
b. Bindtijd wijzigen: vertragers, versnellers (specie)
c. Vorstweerstand wijzigen door verhogen luchtgehalte: luchtbelvormers (verhard
product)
d. Hulpstoffen die tijdens de verharding expanderen en zo in een lichter product
resulteren (verhard product)
a. Invloed op verwerkbaarheid:
Er is een supplementaire hoeveelheid water nodig, deze zal na binding verdampen en
poriën achterlaten. Hoe meer poriën, hoe minder sterk het product. Plastificeerders
en super – vergroten de verwerkbaarheid zonder toevoeging van extra water.
Plastificeerders: zeepachtige stoffen die een film rond de korrels van de fijne
granulaten brengt. Zonder deze stoffen zullen door wrijving de korrels positief en
negatief geladen en mekaar aantrekken en klonters vormen. Film vermindert de
wrijving en dus de klontervorming. Ook extra luchtbelletjes toegevoegd wat nadelig is
voor de sterkte.
Superplastificeerders: dezelfde eig. als plastificeerders maar er worden geen extra
luchtbelletjes toegevoegd.
Waterretentiemiddelen: vooral bij onderwaterbeton. Door deze hulpstof: de
aantrekkingskrachten tussen de deeltjes groter => stabiliteit mengsel vergroot.
b. Invloed op de bindtijd:
Vertragers: verwerkbaarheid verlengen of om hydratatiewarmte te verminderen
(dikke wanden)
Versnellers: tijdens koude periodes maar bevatten meestal zouten die de wapening
kunnen aantasten
2
, Materialiseren samenvatting: deel M1: kunststeen
M3: mens en ruimte, 2017-2018, IA1Ba
c. Invloed op waterdichtheid en vorstweerstand
Luchtbelvormers: vormen luchtbelletjes tijdens mengen => waterdichtheid,
vorstweestand en verwerkbaarheid en samenhang wordt verhoogd.
d. Invloed op volumegewicht en de warmteweerstand
Door het toevoegen van hulpstoffen zoals aluminiumpoeder bij cellenbeton, worden
poriën gevormd. Hierdoor ontstaat een lichter product dat in een grotere
warmteweerstand resulteert.
2.2. Vervaardiging
2.2.1. Cement
- als bindmiddel in mortel
- bevat portlandklinker met ook vliegas, hoofgovenslak of kalksteen
o portlandklinker bevat:
▪ tricalciumsilicaat (C3S)
▪ dicalciumsilicaat (C2S)
▪ tricalciumaluminaat (C3A)
▪ tetracalciumaluminaat-ferriet (C4AF)
- portlandcement of CEMI bevat hoofdzakelijk portlandklinker en 5% gips
- hoogovencement:
o weinig slak (CEM III/A)
o veel slak (CEM III/B)
o heel veel slak (CEM III/C)
CEM III/B wordt vaak gebruikt -> goed bestand tegen zeewater en vervuild
water.
- Portlandcement: snellere sterkteontwikkeling en is voordeliger in de koudere
periodes, nadeliger voor massieve elementen (temperatuurspanningen)
- Hoogovencement: dichtere poriënstructuur: duurzaamheid = groter dan
portlandcement. Ook goedkoper
- Wit cement = portlandcement met 80 % krijt
Sterkte van cementsteen bepaald door chemische reactie tussen water en het
tricalciumsilicaat en dicalciumsilicaat
- Chemische reactie verloopt in verschillende fases (fase 2 en 3: zeer gevoelig voor
trillingen)
Een fase dat altijd gebeurt = KRIMP: dit ontstaat doordat er 50% aanmaakwater
verdampt vanuit capillaire poriën (20%) en de gelporiën (30%).
o Verdampen van capillair water: 1 week = plastische krimp
o Verdampen van water uit gelporiën: tientallen jaren -> maar geen risico meer
op krimpscheuren want cementsteen is sterk genoeg
o Kruip van het beton = het uitpersen van water uit de gelporiën door externe
belastng
3
