Speciale betonsoorten: Zelfverdichtend beton

3 Juli 2019
 

Eigenschappen

Zelfverdichtend beton (ZVB) onderscheidt zich van traditioneel beton op de volgende punten :
  • een hoge vloeibaarheid die een grote mobiliteit toelaat zonder segregatie of bleeding
  • ontluchting van het beton tijdens het plaatsen
  • een volledige vulling van de bekisting met homogeen beton, ook bij uitsparingen en tussen nabijgelegen wapeningsstaven 
  • geen enkele verdichting nodig.

Het gebruik van zelfverdichtend beton vereenvoudigt het verloop van de werf en biedt tal van technologische voordelen zoals het in één keer uitvoeren van complexe constructie-onderdelen of het bekomen van een betonoppervlak met hoge esthetische kwaliteiten. Deze technologie laat toe de globale bouwkost te verlagen en draagt bovendien bij tot een verbetering van de werkomstandigheden (lichter werk en minder  geluidshinder).
 

Technische bijzonderheden

Omdat voor het ontwerp van ZVB met meer aspecten dient rekening gehouden te worden dan voor getrild beton, is grondige betontechnologische kennis vereist.
 
Bestanddelen van het beton

Pasta

De hoeveelheid pasta (water + fijne deeltjes ≤ 0,125  mm + hulpstoffen + lucht) die nodig is bij een zelfverdichtend beton is groter dan bij een beton dat moet getrild worden. De pasta zorgt ervoor dat de granulaten uit elkaar worden geduwd waardoor de interne wrijving vermindert. Dit komt de vloeibaarheid en het opvullend vermogen van het beton ten goede.
 
Over het algemeen zal het gehalte fijne deeltjes in een ZVB minstens 500 kg/m3 bedragen. Deze fijnen zijn af komstig van het cement, de toevoegsels en de granulaten.
Voor een ZVB gebruikt men bij voorkeur een hoeveelheid effectief water van ongeveer 190 l/m3. De gewenste hoge vloeibaarheid wordt bekomen door het gebruik van een belangrijke hoeveelheid superplastificeerder. Overdosering, die tot ontmenging en waterafscheiding kan leiden, zeker als het watergehalte te sterk varieert, is uiteraard te vermijden.
 
Granulaten
Het is mogelijk om gebroken of ronde granulaten te gebruiken voor ZVB.
Omdat de grove granulaten voor verstopping kunnen zorgen bij het doorstromen van vernauwingen, moet hun hoeveelheid beperkt worden. Anderzijds zorgen de grove granulaten voor de compactheid van het inert skelet van het betonmengsel hetgeen de hoeveelheid cementpasta om de noodzakelijke verwerkbaarheid en sterkte te bekomen beperkt. Om dit evenwicht te respecteren zal de G/Z (massaverhouding Grof granulaat/ Zand) van ZVB meestal rond de 1 liggen.
 
In het algemeen zal de grootste korreldiameter van de granulaten  Dmax niet meer dan 16 mm bedragen.

Door het hoge zandgehalte in dit soort beton is het bijzonder belangrijk het vochtgehalte ervan te bepalen zodat er bij de aanmaak rekening mee kan gehouden worden. Zonder deze informatie zal het niet mogelijk zijn ZVB met de gewenste verse betoneigenschappen te bekomen.
Eigenschappen van het vers beton
Door zijn bijzondere eigenschappen in verse toestand, is het niet mogelijk de gebruikelijke methodes voor het meten van de vloeibaarheid te gebruiken voor zelfverdichtend beton.
Specifieke proefmethodes, opgenomen in tabel 3.2.1, zijn ontwikkeld om de eigenschappen van ZVB te bepalen. Voor al deze eigenschappen zijn specifieke klassen voor ZVB opgenomen in de norm NBN EN 206.
 
overzicht van de proeven op zv
Tab 3.2.1 Overzicht van de proeven op ZVB


Productie, transport en plaatsing 

Voor stortklaar beton kan de productie, het transport en de plaatsing van zelfverdichtend beton gebeuren met het materieel dat voor traditioneel beton wordt gebruikt. Men zal echter een bijzondere aandacht besteden aan de perfecte sluiting van mengers, kubels en bekistingen.
In de prefabindustrie kan het nodig zijn de transport- en plaatsingssystemen aan te passen aan dit hoogvloeibaar en pastarijk beton.
 
Bij de productie-eenheid worden de grondstoffen best overdekt opgeslagen en wordt gebruik gemaakt van een performant meetsysteem voor de bepaling van de vochtigheid van elke granulaatfractie.
 
De mengtijd wordt zo gekozen dat een stabilisering van het opgenomen vermogen van de menger wordt bekomen. Zelfverdichtend beton kan vervoerd worden zoals een beton met klassieke vloeibaarheid. Men zal er in het bijzonder op toezien dat de transportbak (prefab) of de kuip van de truckmixer (stortklaar beton) zuiver is en geen water meer bevat vóór het laden. 
 
In geval van stortklaar beton zal de kuip ook langzaam draaien om de homogeniteit van het mengsel te behouden. Bij aankomst op de werf zal men, net vóór het lossen, nog intensief mengen gedurende 1 minuut/m3.  Men zal er in het bijzonder op toezien dat de bekisting geen lekken vertoont.
 
De snelheid van het plaatsen van het beton zal in belangrijke mate de kwaliteit van het oppervlak bepalen. Daarom moet de stortsnelheid aangepast worden aan de consistentie en de viscositeit van het beton. Het is van belang dat het beton langzaam in de bekisting vloeit zodat er voldoende tijd is voor het ontluchten. Anders zal lucht zich opstapelen tussen het beton en de bekisting en zullen aan het oppervlak luchtbellen zichtbaar blijven.
 
Zelfverdichtend beton kan met de conventionele plaatsingstechnieken gestort worden zoals met de kraan, door verpompen (van boven uit fig 3.2.5 of via de onderkant fig 3.2.6) of rechtstreeks via de stortgoot van de truckmixer. Ook al heeft zelfverdichtend beton een hogere stabiliteit dan traditioneel beton, is het niet aangewezen dit beton van te grote hoogte te laten vallen. Door de vulslang in het verse reeds gestorte beton te laten hangen vermindert men bovendien het risico op luchtinsluitingen.
 
Voor horizontale toepassingen kan ZVB geplaatst worden rechtstreeks vanuit de mixer met de stortgoot, met de kubel of door verpomping (fig 3.2.7). De afwerking van het oppervlak gebeurt bij voorkeur met een ontluchtingsregel (fig 3.2.8).
 
Studies hebben aangetoond dat ZVB bij het plaatsen een bekistingsdruk ontwikkelt die gelijk is aan de hydrostatische druk als de stijgsnelheid in het te storten volume minstens 12 m/u bedraagt.
Het is dan ook noodzakelijk de bekisting te ontwerpen op deze hydrostatische druk tenzij een specifieke studie tot een ander besluit is gekomen of tenzij men voorziet in een opvolging van de uitgeoefende bekistingsdruk door middel van sensoren.
 
De nabehandeling van zelfverdichtend beton dient direct na het plaatsen te gebeuren (fig 3.2.9) onder meer omwille van het hoge pastagehalte, de afwezigheid van bleedingwater en het lange verwerkbaarheidsbehoud. Deze kunnen immers meer krimp veroorzaken. 
 
Net zoals bij traditioneel beton moet het aanbrengen van de voegen (indien noodzakelijk) gebeuren zodra dit mogelijk is.
 

Toepassingsvoorbeelden

Zelfverdichtend beton kent een brede waaier aan toepassingen gaande van de bouw van woningen, gebouwen, civieltechnische toepassingen, … tot elementen in de prefabindustrie waar dit type beton omwille van de afwezigheid van trillingen en geluid, de snelheid van uitvoering en de oppervlaktekwaliteit bijzonder geapprecieerd wordt.
Door zijn hoge vloeibaarheid en zijn capaciteit om autonoom te ontluchten, is ZVB bijzonder geschikt waar hoge wapeningsconcentraties of complexe vormen een uitdaging vormen (fig 3.2.10). Door de hoge afwerkingsgraad na ontkisting, worden de vaak lastige en dure herstelwerken vermeden die doorgaans eigen zijn aan klassiek getrild beton.
le bap a permis la realisation sans difficultes des formes complexes en reduisant les etapes de betonnage
Fig 3.2.10 Dankzij ZVB kon de realisatie van deze complexe vormen uitgevoerd worden met een minimum aan betonneerfasen
 
mesure du slumpflow
Fig 3.2.1 Meting van de slumpflow

 

essai de la boite en l
Fig 3.2.3 Meting met de V-funnel

 

essai v funnel
Fig 3.2.3 Essai V Funnel

 

essai au tamis
Fig 3.2.4 Zeefproef

 

pompage du beton autoplacant par le bas du coffrage
Fig 3.2.6 Verpomping van zelfverdichtend beton via de onderkant van de bekisting

 

mise en place dun beton autoplacant chape autonivelante sur une surface horizontale
Fig 3.2.7 Plaatsing van zelfverdichtend beton voor een dekvloer

 

finition a la barre de debullage
Fig 3.2.8 Afwerking met een ontluchtingsregel

 

vaporisation dun produit de cure
Fig 3.2.9 Verneveing van een nabehandelingsproduct