Inleiding
Afmetingen betonsamenstellin Eigenschappen Voor en nadelen
g
3 eisen +
1. Componenten Cement, water, zand, 1) Verwerkbaarheid - flexibiliteit in productie door
= micrometer µm – mm grind/kalksteen, = vloeibaarheid vers beton plasticiteit in vers beton
Vb: zand, grind, vliegas superplastificeerder (en 2) Sterkte - productie goedkoper ivm
lucht) Mechanische eigenschappen andere materialen
2. Storten 3) Duurzaamheid - bij geschikte samenstelling
= cm Cement bestanddelen: Lange termijn, zowel durability als is beton waterdicht
- Portlandklinker K sustainability - Architectonisch beton
3. Element/constructie - Hoogovenslak S (=zicht beton) is mogelijk
= 1m tot 1km - Silicium vliegas V Meest voorkomend beton is gemaakt => kleurcomponenten en
Vb: muur, kolom, fundering, - Calcium vliegas met portlandcement waarvan de nabehandeling
gebouwen, etc. - Kalksteen hoofdzakelijke componenten zijn: -
- Puzzolaan CaO, SiO2, AL203, Fe2O3. De namen - Kosten bekisting, wapening
- Silicaflume variëren dan van CEM I-V. en manuren zijn hoog
- H2O CEM I is zuiver Portlandcement en hoe - Aandachtig zijn voor
- CaO hoger het cijfer, hoe meer andere uitvoeringsdetails en
- Al2O3 materialen zoals hoogovenslakken duurzaamheid
- FeO3 erin worden verwerkt. - Reparaties en onderhoud is
- SiO2 Het is één van de meest vervuilende duur
bouwmaterialen door de productie van
het cement. Dit komt door de uitstoot Conclusie:
van CO2 door kalksteenverhitting om
CaO te produceren.
Normaal is cement een hydraulisch
bindmiddel, een niet hydraulisch
bindmiddel = gips
- Natuurlijk gips (CaSO4 . H2O) wordt
bij 130° tot plaaster en bij 180°
omgezet tot anhydriet
- Stukadoorgips is een reactie van
gebrand gips op 130)-180°, maar
blijft oplosbaar in water
- = groot verschil met cement
,Componenten-Granulaten
Soorten granulaten Karakteristieken Alkali-granulaat / Alkali-silicaat reacties
1) Relevantie 1) Volumemassa 1) Schade mechanisme
= 60-80% v betonvolume = afh v waterstand Meestal is granulaat inert, in sommige omstandigheden kan
Grote invloed op a: in- en uitwendig water, b: opp. droog, toch een chemische reactie optreden tussen A en G. =
betoneigenschappen voor W bepaling, c: luchtdroog, initieel reactief Si02
Groot deel van transport verzadigd, d: volledig droog na lange Interne opbouw:
tijd droogstoof (105°)
Voordelen: - Rooster is wanordelijker, vaak voorzien van glasachtige
≠ volumemassa’s:
= Lagere kosten, stijver amorfe ‘structuur’
- Materiaalvolume (=absoluut)
gedrag, minder krimp - Volume granulaat (= werkelijk): - Afname reactiviteit met toename van kristalliniteit
Nadelen: lucht + materiaal Kristallijn > cryptokristallijn > totaal amorf
= Mogelijke alkali- - Volume granulaten (=schijnbaar): lucht +
granulaat reactie (door materiaal + lucht tussen granulaten) 2) Aantasting door de alkali-silicaatreactie
transport), wereldwijd Mechanisme:
groot verschil op 2) Compactheid - Reactieve silica bij lage kristalliniteit (=amorf)
granulaten = verhouding tussen werkelijk en schijnbaar - alkaliën (Na2Oen K2O en cement of hulp- en
2) Theoretische volume toevoegstoffen)
waterbehoefte - resultaat: expansieve reactieproducten
Fuller curve 3) H waarde
3) Sterkte = hoeveelheid ledige ruimte/holte in 3 voorwaarde die gelijktijdig moeten opspelen
Granulaten zijn meestal de schijnbaar volume 1) granulaten moeten potentieel reactief zijn binnen het
lijm die beton bij elkaar kritieke gebied
houdt, een scheur door 4) Wateropslorping (W) 2) vochtige omgeving
een granulaat is = verhouding massa bij volledige 3) alkaligehalte moet groter zijn dan grenswaarde
verzadiging tov volledige droge massa
uitzonderlijk snelheid
Hoe meten? Nat granulaat wegen en uitdrogen
Bindmiddel is vaker de in oven van 105°/ branden met methanol in
- afh. van migrerende waterhoeveelheid
zwakke schakel en metalen kom en droog materiaal wegen / - mobiliteit van alkali-ionen
daarom komt een flesmethode als volumemassa gekend is diffusieweerstand
scheur door Voorbeelden belangrijk voor mobiliteit
cementsteen wel 1. Kalksteenslag - afh. van w/c factor, cementgehalte, soort en
gewoonlijk voor 2. Rijnzand hydratatiegraad.
4) Verschillen = zand heeft groter schijnbaar Oorzaken
- Natuurlijke volume, want zand heeft grotere - schade door zwellen beton
steengroeve korrelfractie en rondere vorm - scheurvorming aan opp. (map cracking)
- Artificiële 3. Geëxpandeerde klei - neerslag van siliciumhoudende gel
Fabriek (via thermisch => absoluut volume is vergelijkbaar - microscheuren
proces) met normale granulaten bekijk ASR-preventieniveau en blootstellingscategorie
- Gerecycleerde LICHT (ρ : >2000) / NORMAAL (ρ: 2000- preventieve maatregelen:
Uit bouwafval en 3000) / ZWAAR (ρ : <3000) - enkel granulaten toelaten zonder reactiviteit
slooppuin - LA-cement zonder alkalibalans of beperken alkali-
, gehalte
- Zwelproeven
Componenten- cementsoorten
Introductie cement Cementsoorten Productie cement
= hydraulisch bindmiddel (water nodig voor 1) Portlandcement (CEM I) 3 FASEN
reactie en uitharding) (niet-hydraulisch Productie 1) Grondstoffen: ontginnen, doseren en mengen
bindmiddel zie introductie) - Mengen van fijngemalen kalkhoudende - Kalksteen (kalk, CaO uit CaCO3)
1) CaCO3 en kleiachtige grondstoffen - Leisteen, klei of bauxiet (kiezelaarde SiO2 en
= calciumcarbonaat is meest voorkomende - Sinteren in draaioven Aluinaarde A2O3)
calciumverbinding - Fijnmalen van portlandcementklinker - Pyriet (ijzeroxide Fe2O3)
- Herkomst: natuur (marmer, kalksteen of - Toevoeging van kleine hoeveelheid Eisen mbt samenstelling: ! natuurlijke! Comp
krijt) CaSO4 als bindingsregelaar Natte methode
- w verwarmd tot 900-1000°C in ! minerale oxide: SiO2 en CaO Grondstoffen in suspensie vn water (30-40%),
cementoven tot CaO (= ongebluste kalk) Juiste verhouding en thermische componenten mogen niet reageren op water, hoger
en CO2 behandeling zorgt voor binding en reactie energieverbruik dan droge methode.
CaO in droge toestand: poederkalk met H20 (half)Droge methode
(toegepast in metselmortels) 2) Hoogovencement (CEM III ) Malen van stoffen in kogelmaler tot fijn poeder
Gegoten kalk: verhardt enkel met CO2 (≠ Productie: (75µm) en mengen, vaakst toegepast in
water), opnieuw kalkvorming maar pH- - Portlandcementklinker + CaSO4 wordt cementproductie
waarde te laag voor wapening met basische hoogovenslak gemengd 2) Oven: verhitten tot hoge temperatuur
= nevenproduct bij staalproductie (bep. - Mengsel komt in buisvormige draaioven terecht
- Reactie vn beton in water: CaO + H2O = latente hydraulische eigenschappen) onder helling die om zn as draait
Ca(OH)2 - Trage reactie van hoogovenslak met - Via ingeblazen poederkool langs 1 kant, met
2) Hydraulische kalk water => activatie vereist (= Ca(OH)2) Temperatuur van 1450°C
= mengsel van 3 essentiële ontstaat vanzelf tijdens de cementreactie - Lengte oven: 80-200m en diameter van 6-8m,
cementcomponenten: CaO, SiO2, Al2O3 3) Portlandcomposietcement (CEM II of hoe langer de oven hoe meer kans op natte
- Kalksteen wordt gebrand (zekere V) methode
hoeveelheid kiezelaarde en aluinaarde) = mengen van portlandcementklinker, - Dehydratatie op 100-500°C (water verdampt)
- CaCO3 maar 60% vd samenstelling => hoogovenslag, vliegas of andere - Kalksteen ontbindt op 800-1100°C en CO2 komt
kalk met sterke hydraulische component vrij
eigenschappen Vliegas - Vanaf 1450°C: Si02 actief => klinkermineralen
- Juiste samenstelling vd componenten is ! = fijne deeltjes opgevangen door worden gevormd en gesinterd. => ontstane
3) Puzzolaanaarde elektrostatische filters uit rook van thermo- warmte kan deels worden gerecupereerd
= geheim vn romeinse kalkmortels elektrische installaties (koolverbranding) Resultaat = klinkerkorrels van 3-25mm
- Puzzolaanaarde vulkanische tufsteen en - Puzzolane eigenschappen (ontstaan ook 3) Op maat maken: fijnmalen van ontstane
tras in hoogtemperatuur-proces met groot producten via CaSO4
- Hydraulische reactie door puzzolaan + SiO2-gehalte) => reageert met kalk - Kogelmolen (grote cilinder met H as) waar
reactief SiO2 Classificatie cement kogels neervallen om te fragmenteren en
= grote amorfe delen door hoge T in - Sterkteklasse: 32,,,5 verpulveren
vulkaan = gem. druksterkte N/mm2 vd cementlijm na - Rolpers: 2 rollen die via hoge druk tegen
- Calciumsilicaathydraat C-S-H 28d elkaar rollen
Binding H2O met Ca(OH)2, is stabiel in - Sterkteontwikkeling: N/R Vervaardigen hoogovenslakken => slakken
water - Fijnheid en hardheid worden verhit en zwemmen op de hoogovenketel
Afmetingen betonsamenstellin Eigenschappen Voor en nadelen
g
3 eisen +
1. Componenten Cement, water, zand, 1) Verwerkbaarheid - flexibiliteit in productie door
= micrometer µm – mm grind/kalksteen, = vloeibaarheid vers beton plasticiteit in vers beton
Vb: zand, grind, vliegas superplastificeerder (en 2) Sterkte - productie goedkoper ivm
lucht) Mechanische eigenschappen andere materialen
2. Storten 3) Duurzaamheid - bij geschikte samenstelling
= cm Cement bestanddelen: Lange termijn, zowel durability als is beton waterdicht
- Portlandklinker K sustainability - Architectonisch beton
3. Element/constructie - Hoogovenslak S (=zicht beton) is mogelijk
= 1m tot 1km - Silicium vliegas V Meest voorkomend beton is gemaakt => kleurcomponenten en
Vb: muur, kolom, fundering, - Calcium vliegas met portlandcement waarvan de nabehandeling
gebouwen, etc. - Kalksteen hoofdzakelijke componenten zijn: -
- Puzzolaan CaO, SiO2, AL203, Fe2O3. De namen - Kosten bekisting, wapening
- Silicaflume variëren dan van CEM I-V. en manuren zijn hoog
- H2O CEM I is zuiver Portlandcement en hoe - Aandachtig zijn voor
- CaO hoger het cijfer, hoe meer andere uitvoeringsdetails en
- Al2O3 materialen zoals hoogovenslakken duurzaamheid
- FeO3 erin worden verwerkt. - Reparaties en onderhoud is
- SiO2 Het is één van de meest vervuilende duur
bouwmaterialen door de productie van
het cement. Dit komt door de uitstoot Conclusie:
van CO2 door kalksteenverhitting om
CaO te produceren.
Normaal is cement een hydraulisch
bindmiddel, een niet hydraulisch
bindmiddel = gips
- Natuurlijk gips (CaSO4 . H2O) wordt
bij 130° tot plaaster en bij 180°
omgezet tot anhydriet
- Stukadoorgips is een reactie van
gebrand gips op 130)-180°, maar
blijft oplosbaar in water
- = groot verschil met cement
,Componenten-Granulaten
Soorten granulaten Karakteristieken Alkali-granulaat / Alkali-silicaat reacties
1) Relevantie 1) Volumemassa 1) Schade mechanisme
= 60-80% v betonvolume = afh v waterstand Meestal is granulaat inert, in sommige omstandigheden kan
Grote invloed op a: in- en uitwendig water, b: opp. droog, toch een chemische reactie optreden tussen A en G. =
betoneigenschappen voor W bepaling, c: luchtdroog, initieel reactief Si02
Groot deel van transport verzadigd, d: volledig droog na lange Interne opbouw:
tijd droogstoof (105°)
Voordelen: - Rooster is wanordelijker, vaak voorzien van glasachtige
≠ volumemassa’s:
= Lagere kosten, stijver amorfe ‘structuur’
- Materiaalvolume (=absoluut)
gedrag, minder krimp - Volume granulaat (= werkelijk): - Afname reactiviteit met toename van kristalliniteit
Nadelen: lucht + materiaal Kristallijn > cryptokristallijn > totaal amorf
= Mogelijke alkali- - Volume granulaten (=schijnbaar): lucht +
granulaat reactie (door materiaal + lucht tussen granulaten) 2) Aantasting door de alkali-silicaatreactie
transport), wereldwijd Mechanisme:
groot verschil op 2) Compactheid - Reactieve silica bij lage kristalliniteit (=amorf)
granulaten = verhouding tussen werkelijk en schijnbaar - alkaliën (Na2Oen K2O en cement of hulp- en
2) Theoretische volume toevoegstoffen)
waterbehoefte - resultaat: expansieve reactieproducten
Fuller curve 3) H waarde
3) Sterkte = hoeveelheid ledige ruimte/holte in 3 voorwaarde die gelijktijdig moeten opspelen
Granulaten zijn meestal de schijnbaar volume 1) granulaten moeten potentieel reactief zijn binnen het
lijm die beton bij elkaar kritieke gebied
houdt, een scheur door 4) Wateropslorping (W) 2) vochtige omgeving
een granulaat is = verhouding massa bij volledige 3) alkaligehalte moet groter zijn dan grenswaarde
verzadiging tov volledige droge massa
uitzonderlijk snelheid
Hoe meten? Nat granulaat wegen en uitdrogen
Bindmiddel is vaker de in oven van 105°/ branden met methanol in
- afh. van migrerende waterhoeveelheid
zwakke schakel en metalen kom en droog materiaal wegen / - mobiliteit van alkali-ionen
daarom komt een flesmethode als volumemassa gekend is diffusieweerstand
scheur door Voorbeelden belangrijk voor mobiliteit
cementsteen wel 1. Kalksteenslag - afh. van w/c factor, cementgehalte, soort en
gewoonlijk voor 2. Rijnzand hydratatiegraad.
4) Verschillen = zand heeft groter schijnbaar Oorzaken
- Natuurlijke volume, want zand heeft grotere - schade door zwellen beton
steengroeve korrelfractie en rondere vorm - scheurvorming aan opp. (map cracking)
- Artificiële 3. Geëxpandeerde klei - neerslag van siliciumhoudende gel
Fabriek (via thermisch => absoluut volume is vergelijkbaar - microscheuren
proces) met normale granulaten bekijk ASR-preventieniveau en blootstellingscategorie
- Gerecycleerde LICHT (ρ : >2000) / NORMAAL (ρ: 2000- preventieve maatregelen:
Uit bouwafval en 3000) / ZWAAR (ρ : <3000) - enkel granulaten toelaten zonder reactiviteit
slooppuin - LA-cement zonder alkalibalans of beperken alkali-
, gehalte
- Zwelproeven
Componenten- cementsoorten
Introductie cement Cementsoorten Productie cement
= hydraulisch bindmiddel (water nodig voor 1) Portlandcement (CEM I) 3 FASEN
reactie en uitharding) (niet-hydraulisch Productie 1) Grondstoffen: ontginnen, doseren en mengen
bindmiddel zie introductie) - Mengen van fijngemalen kalkhoudende - Kalksteen (kalk, CaO uit CaCO3)
1) CaCO3 en kleiachtige grondstoffen - Leisteen, klei of bauxiet (kiezelaarde SiO2 en
= calciumcarbonaat is meest voorkomende - Sinteren in draaioven Aluinaarde A2O3)
calciumverbinding - Fijnmalen van portlandcementklinker - Pyriet (ijzeroxide Fe2O3)
- Herkomst: natuur (marmer, kalksteen of - Toevoeging van kleine hoeveelheid Eisen mbt samenstelling: ! natuurlijke! Comp
krijt) CaSO4 als bindingsregelaar Natte methode
- w verwarmd tot 900-1000°C in ! minerale oxide: SiO2 en CaO Grondstoffen in suspensie vn water (30-40%),
cementoven tot CaO (= ongebluste kalk) Juiste verhouding en thermische componenten mogen niet reageren op water, hoger
en CO2 behandeling zorgt voor binding en reactie energieverbruik dan droge methode.
CaO in droge toestand: poederkalk met H20 (half)Droge methode
(toegepast in metselmortels) 2) Hoogovencement (CEM III ) Malen van stoffen in kogelmaler tot fijn poeder
Gegoten kalk: verhardt enkel met CO2 (≠ Productie: (75µm) en mengen, vaakst toegepast in
water), opnieuw kalkvorming maar pH- - Portlandcementklinker + CaSO4 wordt cementproductie
waarde te laag voor wapening met basische hoogovenslak gemengd 2) Oven: verhitten tot hoge temperatuur
= nevenproduct bij staalproductie (bep. - Mengsel komt in buisvormige draaioven terecht
- Reactie vn beton in water: CaO + H2O = latente hydraulische eigenschappen) onder helling die om zn as draait
Ca(OH)2 - Trage reactie van hoogovenslak met - Via ingeblazen poederkool langs 1 kant, met
2) Hydraulische kalk water => activatie vereist (= Ca(OH)2) Temperatuur van 1450°C
= mengsel van 3 essentiële ontstaat vanzelf tijdens de cementreactie - Lengte oven: 80-200m en diameter van 6-8m,
cementcomponenten: CaO, SiO2, Al2O3 3) Portlandcomposietcement (CEM II of hoe langer de oven hoe meer kans op natte
- Kalksteen wordt gebrand (zekere V) methode
hoeveelheid kiezelaarde en aluinaarde) = mengen van portlandcementklinker, - Dehydratatie op 100-500°C (water verdampt)
- CaCO3 maar 60% vd samenstelling => hoogovenslag, vliegas of andere - Kalksteen ontbindt op 800-1100°C en CO2 komt
kalk met sterke hydraulische component vrij
eigenschappen Vliegas - Vanaf 1450°C: Si02 actief => klinkermineralen
- Juiste samenstelling vd componenten is ! = fijne deeltjes opgevangen door worden gevormd en gesinterd. => ontstane
3) Puzzolaanaarde elektrostatische filters uit rook van thermo- warmte kan deels worden gerecupereerd
= geheim vn romeinse kalkmortels elektrische installaties (koolverbranding) Resultaat = klinkerkorrels van 3-25mm
- Puzzolaanaarde vulkanische tufsteen en - Puzzolane eigenschappen (ontstaan ook 3) Op maat maken: fijnmalen van ontstane
tras in hoogtemperatuur-proces met groot producten via CaSO4
- Hydraulische reactie door puzzolaan + SiO2-gehalte) => reageert met kalk - Kogelmolen (grote cilinder met H as) waar
reactief SiO2 Classificatie cement kogels neervallen om te fragmenteren en
= grote amorfe delen door hoge T in - Sterkteklasse: 32,,,5 verpulveren
vulkaan = gem. druksterkte N/mm2 vd cementlijm na - Rolpers: 2 rollen die via hoge druk tegen
- Calciumsilicaathydraat C-S-H 28d elkaar rollen
Binding H2O met Ca(OH)2, is stabiel in - Sterkteontwikkeling: N/R Vervaardigen hoogovenslakken => slakken
water - Fijnheid en hardheid worden verhit en zwemmen op de hoogovenketel
