ONDERZOEKINGSCOMMISSI

Transcriptie

1

2 ONDERZOEKINGSCOMMISSI COMMISSIE A 1 A 7 A 11 A 12 A 13 A 15 A 16 A 17 A 18 A 19 A 20 A 21 A 22 A 23 COMMISSIE B 3 B 4 B 6 B 7 B 8 B 8a B 9 B 10 B 12 B 13 B 14 B 15 B 16 COMMISSIE C 4 C 11 C 14 C 15 C 16 C 17 C 18 C 19 C 20 C 21 C 22 C 23 C 24 Vereenvoudigde berekening van schaalconstructies; ontwerpformules. Onderzoek naar het plastische gedrag van constructies. Dwarskracht. Krachtsverdeling in platen met verstijvingsribben in de overspanningsrichting. Onderzoek naar de krachtsverdeling in scheve platen. Wringing. Veiligheid. Stabiliteit. Pons. Statisch onbepaalde constructies voor skeletten en doorgaande balken. Dynamische problemen in de bouw. Onderzoek naar de oplegreacties van vierzijdig ondersteunde platen. Schuifspanning in hoogwaardig beton. Sterkte en stijfheid van kolommen. Niet-destructief onderzoek van beton. Onderzoek van betonstaal. Onderzoek van injectieproblemen bij voorgespannen beton. Onderzoek van technologische invloeden op scheurvorming in beton. Onderzoek naar het lijmen van betonelementen. Onderzoek van chemisch-fysische problemen bij het lijmen van beton. Onderzoek toevoegingen aan betonmortel. Onderzoek naar de invloed van krimp van cement op beton. Lichtbeton. Afwerking van beton in de buitenlucht. Kwaliteitscontrole van beton. Het optimaal samenstellen van betonmengsels. Reparaties aan betonconstructies. Onderzoek van de brandveiligheid van voorgespannen betonconstructies. Voorgespannen betonverharding. Voegen bij wandelementen. Samengestelde liggers. Lasverbindingen. Het onder water storten van betonconstructies. Toleranties voor betonwerk. Samenwerking prefab liggers met ter plaatse gestort beton. Vermijden van hinderlijke scheurvorming ten gevolge van krimp- en temperatuurwisselingen. Lage wapeningspercentages. Gedeeltelijk voorgespannen beton. Bouwpanelen. Doorbuigingen. De commissies A 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9,10,14; B 1, 2, 5,11; C1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9,10,12,13; D 1, 2, 3; E1 zijn na het uitbrengen van een onderzoekingsrapport opgeheven.

3 lichtbeton COMMISSIE VOOR UITVOERING VAN RESEARCH INGESTELD DOOR DE BETONVERENIGING

4 VOORWOORD Door het toenemende gebruik van lichte toeslagmaterialen voor het vervaardigen van beton en de mogelijkheden om hiermee beton voor constructieve doeleinden te maken, werd op initiatief van de subgroep Lichtgewicht beton" van de STUPRÉ in 1962 CUR-commissie B 12 Lichtgewicht beton" ingesteld. De commissie kreeg tot taak de kennis, die zowel op het gebied van het materiaal als op het gebied van de constructie bekend was, te inventariseren. Daar de werkzaamheden op deze twee gebieden van zeer uiteenlopende aard waren, werd de commissie gesplitst in een A-commissie voor de materiaal-technische zijde en een B- commissie voor de constructieve en economische aspecten van het lichtbeton. Naast de literatuurstudie werden proeven uitgevoerd, zowel op het technologische als op het constructieve vlak. Groot was het verlies voor de A-commissie door het overlijden in 1966 van de heer SMEELE. Velen zullen hem blijven zien als één van de pioniers van het lichtbeton in Nederland. Medio 1969 brachten de beide commissies hun eindrapport uit. Teneinde het werk van beide commissies te bundelen werd een redactiecommissie ingesteld bestaande uit de heren Ir. N. J. HEIJT, Ir. H. J. WESTERINK, Ir. P. WARMENHOVEN en Ir. M. LEEWIS. Deze commissie leed reeds spoedig een gevoelig verlies. Eerst werd Ir. WESTE RINK door een ongeval getroffen, zodat hij zich uit het redactionele werk moest terugtrekken. Kort daarop overleed plotseling Ir. WARMENHOVEN. Zijn bijdrage is voor de B-commissie van zeer groot belang geweest. De opengevallen plaatsen in de redactiecommissie werden ingenomen door Drs. C. F. v. D. SCHAAF en Ir. L. L. KAMMINGA. Veel vergaderingen bleken nodig om beide delen tot een sluitend geheel te maken. Alhoewel het uitkomen van dit rapport langer op zich heeft laten wachten dan was voorzien, hoopt de CUR dat de informatie, die dit rapport geeft, het researchwerk en de talrijke vergaderingen rechtvaardigt.

5 Bij het publiceren van dit rapport zij erkentelijkheid betuigd aan de leden van de beide commissies, die zijn samengesteld uit de heren: A-commissie - Materialen Prof. Drs. E. M. THEISSING, voorzitter Ir. N. J. HEIJT, secretaris Ir. P. BAKKER Ir. K. R. BURGER Ir. A. C. M. DERKSEN Drs. C. F. v. D. SCHAAF Ir. H. J. WESTERINK Ir. J. G. WIEBENGA Ir. J. ZWART B-commissie - Constructies Ir. J. F. HERBSCHLEB, voorzitter Ir. M. LEE wis, secretaris Ir. J. BRAKEL Ir. A. C. M. DERKSEN Ir. J. J. DE HEER Ir. N. J. HEIJT Ir. P. HOOFTMAN Ir. W. J. PETRI Prof. Ir. F. G. RIESSAUW Ir. A. WEUSTENENK De proeven werden uitgevoerd in het Stevinlaboratorium van de Technische Hogeschool te Delft en in het Laboratorium Magnel van de Rijksuniversiteit te Gent. Tenslotte spreekt de CUR haar dank uit aan de Stichting Bouwresearch voor het financieren van dit onderzoek. Mei 1971 De Commissie voor Uitvoering van Research

6 INHOUD Inleiding 9 Hoofdstuk 1 KORTE GESCHIEDENIS VAN DE ONTWIKKELING VAN HET LICHTBETON Algemeen overzicht Verenigde Staten van Amerika Europa 16 Hoofdstuk 2 OPBOUW VAN HET LICHTBETON 24 Hoofdstuk 3 TOESLAGMATERIALEN Enkele karakteristieke eigenschappen Soortelijk gewicht Korrelvolumegewicht Stortgewicht Grootte van de korrel, korrelvorm en korreloppervlak Korrelstructuur en korrelsterkte Korrelverdeling Poriëngehalte Waterahsorptie In de natuur gewonnen toeslagmaterialen Bims Schuimlava Kunstmatig vervaardigde toeslagmaterialen Inleiding - Wijze van vervaardigen Het draaiovenproces Het sinterproces Geëxpandeerde hoogovenslakken Gesinterde vliegas Gesinterde mijnsteen Sintels Geëxpandeerde mineralen Perlite Vermiculite 53

7 Hoofdstuk 4 SAMENSTELLEN, VERVAARDIGEN EN CONTROLEREN VAN LICHT- BETONMENGSELS Het toeslagmateriaal Vochtgehalte en wat erabsorptie Sterkte van het toeslagmateriaal Korrelvorm en oppervlaktestructuur Verschillen in korrelvolumegewicht van de diverse fracties Het bepalen van de samenstelling Methoden om betonmengsels te berekenen Volumetrische methode Gewichtsmethode Methode van het absolute volume Specific Gravity Factor'"''-methode Specific Gravity Factor"-methode met behulp van de pyknometerproef Proefmengsels S.G. F''-methode S.G.F."-methode met behulp van de pyknometer Verandering in het vochtgehalte Verandering in de hoeveelheden van het toeslagmateriaal Verandering in het cementgehalte Verandering in het luchtgehalte Verandering in de consistentie 74 Hoofdstuk 5 VERWERKING VAN DE BETONSPECIE Verwerkbaarheid Meting van de consistentie Mengen Transport Storten en verdichten Afwerken 86 Hoofdstuk 6 VERHARDING VAN DE BETONSPECIE Verharding bij normale druk en temperatuur Verharding bij normale druk en verhoogde temperatuur Hoofdstuk 7 EIGENSCHAPPEN VAN HET LICHTBETON Druksterkte en volumegewicht Treksterkte Splijtsterkte Buigtreksterkte 108

8 7.3 Vervormingseigenschappen Elastische vervormingen ten gevolge van belastingen Spanning-vervormingsdiagram Elasticiteitsmodulus Kruip Krimp Bestendigheid van lichtbeton Weerbestendigheid Brandwerendheid Chemische bestendigheid Gedrag van lichtbeton ten opzichte van water Water absorptie Water doorlatendheid Water opzuiging Evenwichtsvochtgehalte Water dampdoorlatendheid Thermische eigenschappen Warmtegeleidingscoëfficiënt Soortelijke warmte en warmteuitzettingscoëfficiënt Akoestische eigenschappen 150 Hoofdstuk 8 BETONDEKKING Corrosie van de wapening Corrosieproeven Brandwerendheid Het gedrag van verschillende constructietypen bij brandproeven Kolommen Balken Vloeren Conclusies 163 Hoofdstuk 9 HET ONTWERPEN VAN CONSTRUCTIES IN LICHTBETON Ontwerpmethoden Berekening volgens de n-methode Breukmethode Doorbuiging Scheurvorming Aanhechting en verankering Dwarskracht Kolommen Gemengde constructies 181

9 Hoofdstuk 10 VOORGESPANNEN LICHTBETON Voorgespannen beton met voorgerekt staal (pretensioning) Voorgespannen beton met nagerekt staal (posttensioning) Hoofdstuk 11 ECONOMISCHE BESCHOUWINGEN OVER DE TOEPASSING VAN CON STRUCTIEF LICHTBETON Analyse van de economische voordelen Voordelen ten gevolge van het geringere eigen gewicht Voordelen ten gevolge van andere verschillen in eigenschappen Nadelen 196 Hoofdstuk 12 SAMENVATTING 197 Zusammenfassung 200 Resumé 203 Summary 206

10 INLEIDING De geschiktheid van bouwmaterialen is afhankelijk van hun functionele, fysische, mechanische, constructieve en esthetische eigenschappen. Deze factoren moeten in hun onderlinge samenhang worden beschouwd, want uitsluiting van één van deze aspecten zou gemakkelijk aanleiding kunnen geven tot een onjuiste beoordeling, keuze en toepassing van een bouwmateriaal. Beton heeft eigenschappen, die het als bouwmateriaal voor een groot aantal toepassingen geschikt maakt. Het bezit sterkte en stijfheid en kan waterdicht, slijtvast, vuur-, weer- en chemischbestendig, geluid- of warmteïsolerend zijn. Al naar de keuze van de bestanddelen, de samenstelling en de verwerking van de betonspecie kunnen de genoemde eigenschappen binnen zekere grenzen worden gevarieerd. Beton kan naar het volumegewicht globaal als volgt worden ingedeeld: licht, normaal en zwaar beton. In dit rapport zal onder het lichtbeton worden verstaan beton met een volumegewicht van kg/m3; het normale beton heeft een volumegewicht van 2200 tot 2400 kg/m3, terwijl het zware beton een volumegewicht heeft van 2500 kg/m3 of meer. Het lagere volumegewicht van lichtbeton ten opzichte van grindbeton wordt verkregen door een deel van het toeslagmateriaal te vervangen door lucht. Deze lucht kan aanwezig zijn in het inwendige van het toeslagmateriaal, tussen de korrels of in gesloten cellen, gelijkmatig verdeeld door de gehele mortelmassa. Het eerste is het geval bij verdicht beton met een poreus toeslagmateriaal, het tweede bij korrelbeton en het derde bij cellenbeton; bij gasbeton zijn de cellen geïsoleerd, bij schuimbeton zijn ze verbonden. Lichtbeton heeft in het algemeen bij afnemend volumegew cht een: - geringere sterkte; - lagere elasticiteitsmodulus; - grotere krimp en kruip; - betere warmteïsolatie; - geringere geluidisolatie. Doordat bij lichtbeton zowel de hoeveelheid lucht tussen als in de toeslagmaterialen sterk kan variëren, vertoont lichtbeton een grotere spreiding in de sterkte en andere eigenschappen dan grindbeton van overeenkomstige samenstelling. Naar volumegewicht en sterkte kan voor lichtbeton de volgende onderverdeling worden gemaakt: