Speciale betonsoorten: Beton voor vloeren

1 Juli 2019
 

Inleiding

Beton voor vloeren (of vloerenbeton) wordt gebruikt voor de realisatie van horizontale betonelementen die in één laag worden uitgevoerd en waarvan het oppervlak klaar is voor gebruik. Bij toepassingen binnen spreekt men van (binnen)vloeren, bij toepassingen buiten van (buiten)verhardingen. Verhardingen en vloeren worden niet alleen gebruikt voor berijdbare oppervlakken maar ook in woningen en (commerciële of industriële) gebou- wen. Het oppervlak wordt, na het plaatsen, verdichten en effenen, manueel of machinaal afgewerkt.

Voor binnenvloeren wordt de machinale afwerking uit- gevoerd met behulp van een toestel met aangepaste schroefbladen (fig 3.1.1 en 3.1.2), slechts enkele uren na het plaatsen, als het beton al voldoende stijfheid heeft maar  nog  een  vochtige  schijn. Met  die  behandeling wordt de ongeveer 3 mm dikke oppervlaktelaag niet alleen vlak en glad maar ook hard en duurzaam. Op die manier kan de vloer zonder bijkomende beschermlaag aan verschillende belastingen worden blootgesteld.

Voor buitenverhardingen worden de plaatsings- en af- werktechnieken die gekend zijn uit de wegenbouw toe- gepast. Ze staan beschreven in het hoofstuk 3.5.

Buitenverhardingen worden aan andere sollicitaties blootgesteld dan binnenvloeren, meer bepaald aan de weersomstandigheden. De voornaamste factoren hierbij zijn de verhardingsomstandigheden van het vers beton, de verschillen in krimp en uitzetting door de dagelijkse en seizoensgebonden wisselingen van de temperatuur en de invloed van vorst en dooizouten. Dit vraagt om aanpassingen in het ontwerp, de betonsamenstelling en de uitvoering. De vloeren binnen en buiten een gebouw vergen dus duidelijk een andere aanpak.
 

Normatieve eisen

Bij het voorschrijven van het beton zal men rekening houden met de bestemming, de voorziene lasten, de draagkracht van de grond en eventuele bijkomende ei- sen. Er moet eveneens rekening worden gehouden met de wijze van plaatsing en de afwerking van het opper- vlak. Het beton kan worden voorgeschreven op basis van de norm NBN EN 206.

De TV 204 van het WTCB bundelt de regels van de goe- de praktijk voor binnenvloeren in beton. De ontwerper vindt hier nuttige aanwijzingen voor de specificatie van beton (in het bijzonder de aanvullende eisen). De hand- leiding A82/11 van het OCW bevat de aanbevelingen voor de uitvoering van industriële buitenverhardingen in beton.

Als druksterkteklasse van het beton kiest men door- gaans :

  • C25/30: voor residentiële, sociale, commerciële en administratieve gebouwen en voor matig belaste vloeren in opslagruimtes en industriële lokalen 
  • C30/37: voor zwaar belaste vloeren in opslagruimtes en industriële gebouwen alsook voor buitenvloeren die niet aan dooizouten worden blootgesteld 
  • C35/45: voor uitzonderlijke belastingen die een ho- gere sterkte vragen alsook voor buitenverhardingen die aan dooizouten worden blootgesteld.

Voor buitenverhardingen zal de omgevingsklasse EE3 of EE4 voorgeschreven worden. Voor binnenvloeren geldt klasse EI enkel indien het binnenklimaat héél droog is.
Indien er een zekere vochtigheid is, moet gekozen wor- den tussen EE1 (geen vorst) of EE3 (vorst mogelijk).
 

Samenstellen van beton

Cement
Het meest gebruikte cementtype voor beton voor ver- hardingen en vloeren is een hoogovencement CEM III/A met een sterkteklasse 42,5 N. Een cement CEM I 52,5 (N of R) kan ook gebruikt worden als een snelle verharding bij lage temperaturen nodig is. Het gebruik van cement met een sterkteklasse 32,5 wordt best vermeden. Der- gelijke cementen geven het beton immers een erg lan- ge verhardingstijd waardoor het beton zeer gevoelig wordt voor plastische krimp. Hun gebruik kan eventu- eel overwogen worden bij hoge buitentemperaturen.

Als het beton aan een vochtige omgeving wordt bloot- gesteld, vermindert  het  gebruik van een LA-cement het risico op de alkali-silica reactie. Dit cement beant- woordt aan de norm NBN B12-109 en heeft een beperkt alkaligehalte (Na2O en K2O). Het evalueren van de alkali- balans van het beton kan als een alternatieve aanpak gelden (zie hoofdstuk 4.9).

Bij een blootstelling aan sulfaten zal een cement ge- bruikt worden van het type SR volgens de norm NBN EN 197-1 of HSR volgens de norm NBN B12-108.

Het minimaal cementgehalte bedraagt 320 kg/m³.

Granulaten en gehalte fijne deeltjes
Voor binnenvloeren is het belangrijk een voldoende cohesief beton te gebruiken om problemen van ont- menging, uitzweten (bleeding) en krimp te vermijden. Voor dit beton zal de korrelverdeling van het inert ske- let continu moeten zijn.

Om  de  stabiliteit  en  de  verpompbaarheid  van  het mengsel te garanderen, zal het mengsel voldoende fij- ne deeltjes (≤ 0,250 mm) bevatten (tab 1.3.4).

Echter, een té hoog gehalte aan fijne deeltjes geeft aan- leiding tot de volgende problemen :

  • een verhoogde waterbehoefte van het beton
  • een grotere krimp
  • een verhoogde behoefte aan superplastificeerder, wat het beton visceuser of kleveriger kan maken
  • een verhoogd risico op loskomen van de toplaag (delaminatie)
  • een gebrek aan bleedingwater dat voor een (begin van) nabehandeling van het verse beton zorgt en voor de bevochtiging van het nadien ingestrooide slijtlaag-mengsel.


Voor buitenvloeren die aan zware lasten worden bloot- gesteld of aan verkeer, zal bijzondere aandacht worden besteed aan de intrinsieke kwaliteit van de granulaten. De keuze valt dan best op grove granulaten met een hoge weerstand tegen verbrijzeling, afslijting en po- lijsting. Omdat dit beton een aardvochtige consistentie (S1) heeft, zal voorkeur gegeven worden aan zand (of zandmengsel) met een brede korrelverdeling en een fijnstofgehalte (≤ 0,063 mm) van het inert skelet be- perkt tot 3%. Op die manier zal de waterbehoefte be- perkt worden.
 

Water en hulpstoffen
Om een goede afwerking van het oppervlak mogelijk te maken en daarbij te vermijden dat te veel hulpstof wordt gebruikt, is het nodig een bepaalde hoeveelheid en kwaliteit van de mortelfractie na te streven. Hiervoor kiest men best voor een minimum gehalte van 180 l/m3 voor het effectief water en van 320 kg/m3  voor het ce- ment, hoewel dat laatste meestal hoger zal liggen om de eis van de W/C-factor te respecteren. Een te hoog ge- halte aan hulpstof kan immers nadelige neveneffecten hebben : luchtbelvorming, vertraging in het opstijven van het beton, verhoogde viscositeit die aan het opper- vlak een soort korst doet ontstaan. Hierdoor denkt men dat het uitharden is begonnen terwijl in de kern het be- ton nog plastisch is (wordt ook omschreven als "matras- effect").

Voor gepolierde binnenvloeren zal men het luchtgehalte beperken tot 3% en wordt afgeraden om met luchtbel- vormer te werken. Op die manier wordt vermeden dat bij het vlinderen luchtbellen naar het oppervlak van het beton migreren waar ze zich net onder de slijtlaag gaan verzamelen. De vorming van deze "luchtlenzen" kan later het loskomen van de slijtlaag veroorzaken.

Voor buitenverhardingen daarentegen kan het aan- gewezen zijn een minimale hoeveelheid lucht voor te schrijven om zo het beton bestand te maken tegen de werking van vorst en eventuele dooizouten. In dat geval zal een luchtbelvormer toegevoegd moeten worden.

Consistentie
De consistentie van het beton hangt af van de toepas- sing. Voor binnenvloeren die gevlinderd zullen worden, zal men meestal voor een vloeibaar beton kiezen (S4). Hoe lager de consistentie, hoe sneller men met de af- werking zal kunnen beginnen. Voor het plaatsen van beton onder helling wordt meestal een consistentie- klasse S3 voorgeschreven.

Voor buitenverhardingen, geplaatst met technieken uit de wegenbouw, is het aangewezen een beton met con- sistentie S1 te gebruiken (eventueel S2 of S3 voor zones waar de plaatsing manueel gebeurt).
 

Aanbevelingen voor de uitvoering van betonvloeren

Weersomstandigheden
De tijd die nodig is om het beton te laten opstijven hangt, behalve van de betonsamenstelling, ook van de omgevingstemperatuur af. De ideale temperatuur voor het plaatsen van een betonnen vloer bevindt zich tus- sen 10°C en 25°C.
Bij een buitentemperatuur onder 10°C zal het beton trager opstijven dan bij 20°C. De hoeveelheid water die daardoor aan het oppervlak komt wordt bijna ver- dubbeld terwijl de hoeveelheid die kan verdampen ge- halveerd wordt. Omgekeerd, bij een temperatuur van 30°C zal de afwerking van het beton sneller kunnen gebeuren. De hoeveelheid bleedingwater halveert ter- wijl de verdamping aan het oppervlak verdubbelt. Een variërende blootstelling aan zon en schaduw zal dus voor een onregelmatig gedrag bij de afwerking kunnen zorgen.

Snelheid van uitvoering
Een niet realistische planning in de aanvoer van het beton zal tot wachttijden van de truckmixers leiden of omgekeerd tot te lange periodes tussen de verschillen- de losbeurten. In beide gevallen zijn negatieve effecten op de betonkwaliteit te verwachten. Men zal het aantal arbeiders en de benodigde hoeveelheid materieel af- stemmen op het gewenste uitvoeringsritme maar ook (gezien de verwerkingsduur) op de hoeveelheid besteld beton. Om het opstijven van het beton zo uniform mo- gelijk te laten verlopen, zal bijzondere aandacht nodig zijn indien beton vanuit verschillende betoncentrales wordt geleverd.

Afwerken van het oppervlak

Bij binnenvloeren
Bij de afwerking zal men doorgaans streven naar een hard en vlak oppervlak
Voor deze afwerking wordt gebruik gemaakt van een me- chanische vlindermachine of "helikopter" (fig 3.1.1 en 3.1.2).

Terminologie

Men spreekt van “gepolierd beton” of “polierbeton” indien de afwerking van het betonoppervlak bij het begin van binding gerealiseerd wordt door een manuele spaan of een mechanische vlindermachi- ne (helikopter). Het aantal passages en de eventu- ele inwerking van een specifiek slijtlaag-mengsel bepalen het niveau van glans en hardheid. Soms wordt naar dit beton ook verwezen als “gepolijst beton”. Dit is echter een term die in de technische literatuur wordt voorbehouden voor beton dat (na eventueel affrezen) wordt bewerkt met abrasief materiaal waardoor een stuk van het betonopper- vlak wordt weggenomen (zie hoofdstuk 3.4).

 

Het machinaal vlinderen dient binnen een welbepaald tijdsvenster te gebeuren. Men is te laat als de hydrata- tie zo ver is gevorderd dat reeds een vaste structuur in het beton is ontstaan. De afwerking dient om die reden net voor het begin van binding te starten en voor het einde van binding te eindigen. De grootte van dit tijds- venster hangt af van de snelheid waarmee het beton aan het oppervlak opstijft.

Wanneer men op het oppervlak kan beginnen lopen, meer  bepaald  als  een  voetafdruk  nog  slechts  enke- le millimeter diep is, kan met het vlinderen worden gestart. Meestal zal het beton dan een licht vochtige schijn geven (fig 3.1.4).

Bij een buitentemperatuur van ongeveer 20°C, zal het vlinderen bij benadering 3 uur na het storten, verdich- ten en effenen kunnen starten. Deze tijd is afhankelijk van de temperatuur en van het type beton.

Als met het vlinderen te vroeg wordt begonnen, zal de vlindermachine te veel in het beton zakken, wat ongun- stig zal zijn voor de gewenste vlakheid. Te laat starten brengt de hechting van de oppervlaktelaag met het on- derliggende beton in het gedrang.

Deze wachttijd is dus kritisch voor het beton. Het op- pervlak mag immers tussen het effenen van het beton- oppervlak en het afwerken ervan niet uitdrogen. Bij reeds opgetrokken industriële gebouwen zal men er over waken dat alle openingen zijn gesloten om on- gewenste tocht te vermijden. Deze zou immers het uitdrogen bevorderen. Indien er een risico op overma- tige verdamping bestaat (niet gesloten gebouw, sterke wind of bezonning), kan een voorlopige nabehandeling noodzakelijk zijn. Hierbij kan men kiezen voor het ver- nevelen van water of het aanbrengen van een aange- past nabehandelingsmiddel.

Men kan de eigenschappen van de oppervlaktelaag ver- beteren door het instrooien van een specifiek mengsel op basis van cement en harde granulaten, zoals kwarts, korund of carborundum à rato van 2 à 5 kg/m2. Van zo- dra het oppervlak beloopbaar is, moet dit mengsel uit- gestrooid worden met een verdeeltoestel, hetzij manu- eel hetzij machinaal. Het slijtlaag-mengsel zal tijdens de  verdere  polieroperaties  (manueel  of  mechanisch) geïntegreerd worden in de toplaag van het beton.

Bij buitenverhardingen
Voor buitenverhardingen die aan de weersinvloeden worden blootgesteld, wenst men doorgaans een ruw oppervlak. Door het betonoppervlak te bezemen zal men een zekere stroefheid bekomen. Bovendien biedt deze vorm van afwerking een betere bestandheid tegen vorst en de inwerking van dooizouten dan de afwerking met de helikopter (zelfs bij "halfpolieren") die men nog vaak toepast in de praktijk. Een doorgedreven vlindering ("glanspolieren") wordt ten stelligste afgeraden voor bui- tenverhardingen.

fig 3 1 4 nl
Fig 3.1.4 Typische afwerktijd voor een poliervloer


Nabehandeling
Het oppervlak moet direct na het afwerken beschermd worden tegen uitdroging. De verschillende nabehan- delingstechnieken  zijn  beschreven  in  hoofdstuk  2.8. Een performante nabehandeling die lang genoeg aan- houdt zal bijkomend het risico verminderen op "scho- teling" ("curling" in het Engels) veroorzaakt door diffe- rentiële krimp (meer krimp aan het oppervlak dan aan de onderkant).

Voegen
Door een oordeelkundige keuze en uitvoering van voe- gen (fig 4.2.1), kan de spanningsopbouw in een vloer be- perkt worden en kan men vervormingen en scheuren beheersen. Het voegpatroon dient voor de aanvang van de werken bepaald te worden door de ontwerper van de vloer.

Men onderscheidt drie soorten voegen die kunnen aan- gebracht worden :

  • krimpvoegen (zie hoofdstuk 4.2): zo vroeg mogelijk uit- gevoerd zonder de voegrand te beschadigen (fig 3.1.5)
  • voegen die de vloer losmaken van vaste elementen (wanden en kolommen)
  • uitzettingsvoegen.


Bovendien kunnen hernemingsvoegen voorzien wor- den zodat een kwaliteitsvolle verbinding mogelijk is tussen 2 gescheiden betonneerfasen van een vloer.

Voegen veroorzaken discontinuïteiten in de vloer. Tijdens het berijden kunnen er dus schokken ontstaan (vooral bij gebruik van harde, kleine wielen) die schade kunnen ver- oorzaken aan het rollend materieel en aan de voeg zelf, vooral bij intensief gebruik. Geconcentreerde lasten in de nabijheid van voegen kunnen dit fenomeen nog bijko- mend versterken. Voegen vormen dus zwakke zones in een betonvloer en kunnen soms meer problemen ver- oorzaken dan scheuren. Daarom wordt aanbevolen om niet meer voegen te voorzien dan noodzakelijk.

 
beton de dallage banner
Fig 3.1.1 Afwerking met een "helikopter"

 

helicoptecre
Fig 3.1.2 Afwerking met een "helikopter

 

dallage sogea
Fig 3.1.3 Betonvloer in volle uitvoering

 

dscf0240 sciage joint
Fig 3.1.5 Inzagen van krimpvoegen