Van vers beton tot verhard beton: Betonneren bij warm weer

6 Juni 2019
 

In de zomermaanden stelt men dikwijls een daling van enkele N/mm2  van de gemiddelde druksterkte na 28 dagen vast. Het is een bekend fenomeen, dat zich overal ter wereld voordoet waar belangrijke temperatuurverschillen optreden tussen de seizoenen. De voornaamste oorzaken zijn een wijziging in de grootte van de cementhydraten bij hoge temperatuur en de toevoeging van water aan het beton.
 

Hogere temperatuur van het beton

In het algemeen verloopt bij een hogere temperatuur het hydratatieproces sneller omdat de vorming van hydraten versneld wordt. Daaruit volgt een toename van de beginsterkte, maar ook een afname van de eindsterkte (fig 2.9.1).  De grovere en meer heterogene microstructuur van de gevormde hydraten bij hoge temperatuur leidt immers tot een minder fijne poriënstructuur en een lagere eindsterkte.
 

Toevoeging van water

Bij hogere temperaturen stelt men in het algemeen vast dat de verwerkbaarheid van het beton sneller afneemt en dat er zelfs voortijdige verstijving kan optreden, waardoor het storten wordt bemoeilijkt. Het  is niet altijd mogelijk om dit fenomeen volledig te compenseren door een hogere dosis (super)plastificeerder. 
 
Alhoewel wordt aangeraden om op de werf nooit water aan beton toe te voegen, is de verleiding groot om het beton verwerkbaarder te maken door water toe te voegen. Maar elke toevoeging van water (hoe klein ook) verhoogt de W/C-factor en leidt onvermijdelijk tot een druksterktedaling en een nog groter verlies van duurzaamheid van het beton.

 

Praktische regel

De toevoeging van 10 liter water per m3 beton kan tot een verlies van ongeveer 10% van de druk- sterkte na 28 dagen leiden.
Om het verlies van druksterkte bij warm weer binnen aanvaardbare grenzen te houden mag de maximumtemperatuur van vers beton niet meer zijn dan 30°C. Voor beton dat aan bijzondere eisen moet voldoen, mag deze temperatuur niet meer zijn dan 25°C.

 

Naast het verlies van druksterkte (fig 2.9.1) en duurzaamheid kan een hoge temperatuur van het beton andere ongewenste effecten veroorzaken :

  • De snellere hydratatie van het cement leidt tot een voortijdig verlies van verwerkbaarheid en soms zelfs tot een verstijving van het beton, die het storten zo goed als onmogelijk kan maken.
  • Het beton gaat sneller uitdrogen aan het oppervlak. Dit fenomeen wordt nog versterkt bij wind (hoe zwak ook), zonnig weer en bij een lage luchtvochtigheid. Nabehandeling van het beton (zie hoofdstuk 2.8) kan het verlies van vocht beperken. Als men kiest om te besproeien met water, moet dit continu gebeuren om thermische schokken aan het oppervlak te voorkomen. Indien men geen maatregelen treft, wordt het cement onvolledig gehydrateerd. De uiteindelijke druksterkte en duurzaamheid van delen van het werk (vooral de oppervlakken) die snel uitgedroogd zijn, neemt af. Het beton zal onderworpen zijn aan plastische krimp met een belangrijk risico op scheurvorming (zie hoofdstuk 4.2). Zichtbeton kan ook weinig esthetische kleurverschillen vertonen.

 

Overzicht van de te nemen maatregelen

Voorbereiding van de werf

Betonneren bij warm weer vereist een goede planning:

  • Een zorgvuldig coördinatie van de betonleveringen en het storten laat toe wachttijden te vermijden.
  • Voldoende materieel en personeel voorzien voor het betonneren, zodat storten en verdichten van het beton zonder onderbreking kunnen verlopen.
  • Indien, om welke reden dan ook, niet aan de voorwaarden voor correct betonneren bij warm weer voldaan kan worden, moet het betonneren worden uitgesteld tot de temperatuur minder hoog is.


Samenstelling en vervaardiging van beton

De meeste maatregelen hebben tot doel de temperatuur van het vers beton te verlagen:

  • De grove granulaten afkoelen door besproeiing (de dosering van het aanmaakwater moet overeenkomstig worden verminderd). Het wordt ten zeerste afgeraden om warme granulaten, die bijvoorbeeld waren blootgesteld aan de zon, te gebruiken om in de zomer beton te maken. De temperatuur van de granulaten kan oplopen tot 50°C of meer aan het oppervlak van de voorraad. Het wordt aanbevolen om granulaten bij voorkeur ’s morgens te gebruiken nadat ze ’s nachts zijn afgekoeld of ze eerst af te koelen.
  • De granulaatsilo’s voorzien van een thermische isolatie.
  • Het aanmaakwater koelen.
  • In bepaalde specifieke gevallen en onder controle van specialisten, kan men het beton afkoelen met vloeibare stikstof.
  • Het gebruik van bindingsvertragers kan in beperkte mate de nadelige gevolgen van een te snelle hydratatie van het cement verhelpen. Vertragers vereisen echter een langere nabehandeling. Voorafgaande proeven dienen uitgevoerd te worden om de juiste dosering van de hulpstof te bepalen.


Plaatsing en verdichting

Bij de verwerking van het beton neemt men volgende maatregelen:

  • De bekisting of ondergrond voor het storten bevochtigen opdat zij geen water van het vers beton zouden opslorpen. Overmatig besproeien waardoor water in de bekisting zou achterblijven echter vermijden.
  • Het beton snel en zonder onderbreking plaatsen.
  • Als onvoorziene wachttijden niet vermeden kunnen worden, moet het beton in de vrachtwagen en/of stortkubel worden beschermd tegen zon en wind. De buitenkant van de truckmixers kan met water besproeid worden om het beton in de kuip af te koelen.
  • Elke toevoeging van water op de werf strikt verbieden.


Nabehandeling

Op het gebied van nabehandeling dienen volgende maatregelen genomen te worden:

  • de nabehandeling onmiddellijk na het plaatsen van het beton starten
  • de bescherming (fig 2.9.2) voldoende lange tijd behouden (tab 2.8.1).
 
invloed van een hoge temperatuur op de druksterkte
Fig 2.9.1 Invloed van een hoge temperatuur op de druksterkte. Het beton geproduceerd bij 35°C werd gedurende 48 uur bij deze temperatuur bewaard en daarna bij 20°C.


 

protection du beton contre la dessiccation
Fig 2.9.2 Beschermen van het beton tegen uitdroging


 

Berekening van de temperatuur van vers beton

De temperatuur "Tb" van vers beton kan worden berekend via een vereenvoudigde formule:

berekening van de temperatuur van vers beton

 

Nemen we bijvoorbeeld volgende betonsamenstelling:

  • Cement: 350 kg
  • Water: 175 liter
  • Granulaten: 1 800 kg

In onderstaande tabel worden de betontemperaturen aangegeven (in het rood) op basis van de temperatuur van het cement (in abscis in het blauw) en deze van de granulaten (in ordinaat in het groen). In de tabel wordt verondersteld dat de temperatuur van het water constant blijft op 20°C, maar met dezelfde formule kan ook de invloed van de watertemperatuur op de temperatuur van het vers beton bepaald worden.

 

Table van beton in functie van de temperatuur van cement en granulaten
T° van beton in functie van de temperatuur van cement en granulaten

 

De tabel toont dat de temperatuur van de granulaten de grootste invloed heeft op de temperatuur van het beton, en dat de temperatuur van het cement slechts een beperkte invloed heeft. Een temperatuurstijging van 1°C van het beton wordt bekomen wanneer:

  • de temperatuur van de granulaten met ongeveer 1,6°C toeneemt, of
  • de temperatuur van het water met 4°C toeneemt, of
  • de temperatuur van het cement met 10°C toeneemt.