MIX DESIGN MIX PROPORTIONING. BEKISTINGEN ONTWERP EN UITVOERING partim BETONSAMENSTELLING. Peter Minne

Transcriptie

1 BEKISTINGEN ONTWERP EN UITVOERING partim BETONSAMENSTELLING Peter Minne

2 INHOUD - Eisen gesteld aan het beton - Samenstelling van de betonstructuur - Van eisen naar samenstelling - Het gebruik van software - Speciale betonsoorten 2

3 EISEN GESTELD AAN HET BETON - Verwerkbaarheid - Sterkte - Duurzaamheid Rekening houdend met: - Geometrische overwegingen - Verdichtingsmiddelen - Densiteit - Plaatselijke omstandigheden - Slijtvastheid (wapening bekisting - ) - Weerstand tegen waterindringing - Beschikbare personeel en - Cementtype vereiste stortritme (betondruk - Tijdstip aanvang binding op bekisting, afwerking,..) - Tijdstip einde binding - Hydratatiewarmte - Oppervlaktekarakteristieken - WETGEVEND KADER Europese betonnorm NBN EN (2001) Beton deel 1: specificaties, eigenschappen, vervaardiging en conformiteit Belgisch toepassingsdocument NBN B (2004) Aanvulling op NBN EN

4 SAMENSTELLING VAN DE BETONSTRUCTUUR De betonstructuur bestaat uit 3 fasen: - granulaten - cementmatrix - overgangszone (ITZ: interfacial transition zone) ook lucht aanwezig! 4

5 SAMENSTELLING VAN DE BETONSTRUCTUUR Is de granulaatfractie noodzakelijk? - grote krimp van de cementpasta (2mm/m, dit is ongeveer 10x groter dan van beton) - hoge hydratatiewarmte door hoge dosering cement - gevoelig aan chemische aantasting - kostprijs Is de cementmatrix noodzakelijk? - hydratatiereacties kunstmatig gesteente 5

6 VAN EISEN NAAR SAMENSTELLING - Theoretische berekeningsmethodes - Eigen betontechnologische ervaring en inzicht - Resultaten van vroegere controleproeven - Rekening houdend met: - specifieke kenmerken van de bestanddelen - kwaliteit en mogelijke variaties van de bestanddelen - compatibiliteit van de verschillende bestanddelen - beschikbaarheid van de bestanddelen - aanvoer- en opslagmogelijkheden van de bestanddelen 6

7 VAN EISEN NAAR SAMENSTELLING Stap 1: Bepaling van de cementmatrix - keuze van het luchtgehalte (duurzaamheidseisen) - keuze van cement- en watergehalte - keuze van de eventueel te gebruiken hulpstoffen - keuze van eventueel te gebruiken toevoegsels Stap 2: Bepaling van het inert skelet - keuze richtkromme of pakkingsmodel - mengverhouding van verschillende korrelmaten Stap 3: Optimalisatie en controle - controle van het gehalte aan fijne stoffen - bepaling van de hoeveelheid hulpstoffen/toevoegsels - controle gehalte chloriden en alkali - controles op vers beton: verwerkbaarheid, luchtgehalte, densiteit, - controles op verhard beton: druksterkte, slijtweerstand, wateropslorping,.. 7

8 VAN EISEN NAAR SAMENSTELLING Stap 1: Bepaling van de cementmatrix Druksterkte: wet van Feret - normale situatie (normaal beton): - matrix is zwakker dan granulaat - interfacial transition zone is zwakker dan granulaat voor normaal beton is de matrix de meest kritieke schakel in de betonstructuur c = volume cement [m³] w = volume water [m³] a = volume lucht [m³] 8

9 VAN EISEN NAAR SAMENSTELLING Stap 1: Bepaling van de cementmatrix Druksterkte: andere modellen - Bolomey Walz/Lambotte - Abrams - Dutron - Buist - Dewar - Hanke 9

10 VAN EISEN NAAR SAMENSTELLING Stap 1: Bepaling van de cementmatrix Druksterkte: invloedsfactoren - W/C-factor - luchtgehalte - cementtype en sterkteklasse - granulatenskelet - toevoegsels en hulpstoffen - basismodellen uitgebreide modellen 10

11 VAN EISEN NAAR SAMENSTELLING Stap 1: Bepaling van de cementmatrix Duurzaamheid: wordt in grote mate bepaald door cementmatrix FYSISCH Erosie Sleet Scheuren Vorst - verhindering van aantastingsprocessen BETON STAAL uitwendig inwendig VERHINDERING -Compactheid -Scheikundige zuiverheid -Betondekking -Scheurverhindering of beperking CHEMISCH Zuren Sulfaten Chloriden Compactheid 11

12 VAN EISEN NAAR SAMENSTELLING Stap 1: Bepaling van de cementmatrix Duurzaamheid: EISEN BETONTYPES Basiseisen duurzaamheid bepalen in hoofdzaak: - W/C-factor - cementgehalte - luchtgehalte 12

13 VAN EISEN NAAR SAMENSTELLING Stap 2: Bepaling van het inert skelet - de mechanische eigenschappen van het verharde beton zijn in grote mate afhankelijk van enerzijds de mechanische eigenschappen van de granulaten (specifiek oppervlak, sterkte, zuiverheid,..) en anderzijds de korrelopbouw van de granulaten. - korrelopbouw - keuze van een richtkromme - grindig mengsel Fuller Laboratorium van Zürich - zandiger mengsel A-B-C curven zelfgedefinieerde curven - korrelkromme vervangen door één getal fijnheidsmodulus - keuze van een compacteringsmodel - Dewar - de Larrard 13

14 VAN EISEN NAAR SAMENSTELLING Stap 2: Bepaling van het inert skelet - richtcurven A-B-C curven Fuller GDV = 100 d i D max [%] 14

15 VAN EISEN NAAR SAMENSTELLING Stap 2: Bepaling van het inert skelet - benadering van richtcurven kleinste kwadratenmethode 2 a 0 = 1 a1a 2 p1 2 a1a 2 a2 0. p p 3 a 1a3 a2a3 1 15

16 VAN EISEN NAAR SAMENSTELLING Stap 2: Bepaling van het inert skelet - benadering van richtcurven kleinste kwadratenmethode 2 a 0 = 1 a1a 2 p1 Korrelkromme mengsel Richtkromme 2 a1a 2 a2 0. p2 K ORRELK ROMMES ( k l e i n s t e k wa d r a t e n ) p 3 a 1a3 a2a d o o r v a l ( %) Y1 Y2 Y3 FULLER mengsel Korrelkromme van fracties z e e f d i a m e t e r ( m m ) 16

17 " U VAN EISEN NAAR SAMENSTELLING size ratio r=0.080 Stap 2: Bepaling van het inert skelet - compacteringsmodel - Dewar F U 1 " U Voids ratio U 0.6 U A B C D E = M X Fine fraction n

18 VAN EISEN NAAR SAMENSTELLING Stap 2: Bepaling van het inert skelet compacteringsmodel Dewar mengsel steenslag mengsel zand grof zand fijn zand grove steenslag fijne steensla g 18

19 VAN EISEN NAAR SAMENSTELLING Stap 3: Optimalisatie en controle - verwerkbaarheid (waterbehoefte hulpstoffen fijne deeltjes) Slump kegel van Abrams Flow schoktafel VeBe consistometer Verdichtingsgraad van Walz 19

20 VAN EISEN NAAR SAMENSTELLING Stap 3: Optimalisatie en controle - waterbehoefte - hulpstof tabellen ervaring waterbehoeftemodellen -Bolomey -Stern -Dewar - 20

21 VAN EISEN NAAR SAMENSTELLING Stap 3: Optimalisatie en controle - gehalte fijn Gehalte aan deeltjes < 0.250mm (in kg/m³ beton) Dmax vermindering Extra lucht [%] Aanpassing fijne deeltjes Aanpassing fijne deeltjes in liter in kg/m³ tot tot tot tot tot 40 21

22 HET GEBRUIK VAN SOFTWARE Het gebruik van betontechnologische modellen (software) integratie van de verschillende stappen pakkingsmodel eisen eigenschappen grondstoffen keuze grondstoffen mix design performanties eisen 22

23 HET GEBRUIK VAN SOFTWARE Het gebruik van betontechnologische modellen (software) performanties beton 23

24 HET GEBRUIK VAN SOFTWARE Het gebruik van betontechnologische modellen (software) 24

25 SPECIALE BETONSOORTEN - Hogesterktebeton - Zwaar beton - Licht beton - Wegenbeton - Zelfverdichtend beton - Vezelversterkt beton - Massa beton - Vuurvast beton - Architectonisch beton - Zichtbeton - Spuitbeton - Voor het mengselontwerp kan je meestal bovenvernoemde werkwijze volgen, mits rekening te houden met een aantal zeer specifieke eigenschappen en eisen van het speciale beton! 25

26 SPECIALE BETONSOORTEN - Hogesterktebeton (High Strength Concrete (HSC)) specificatie ontwerp 26

27 SPECIALE BETONSOORTEN - Hogesterktebeton (High Strength Concrete (HSC)) ontwerp Formule van Feret (uitgebreid voor silica fume) cement 420 kg W/C fc fc fc silica fume 0 kg Kg fcem 62 N/mm cement 420 kg silica fume 42 kg Kg fcem 62 N/mm cement 420 kg silica fume 84 kg Kg fcem 62 N/mm Kg. f cem f c = 2 W 0% SF 10%SF 20%SF C s exp( 11 ) c fc (N/mm2) druksterkte fc W/C SF_0% SF_10% SF_20% 27

28 SPECIALE BETONSOORTEN - Hogesterktebeton (High Strength Concrete (HSC)) voorbeelden 28

29 SPECIALE BETONSOORTEN - Zwaar beton (Heavy Weight Concrete (HC)) HC 30/37 OB EE1 S4 20 Bariet DVM 3600kg/m³ specificatie ontwerp voorbeelden 29

30 SPECIALE BETONSOORTEN - Licht beton (Light Weight Concrete (LC)) specificatie ontwerp voorbeelden LC 20/22 GB EE2 S3 10 D1,6 30

31 SPECIALE BETONSOORTEN - Licht beton (Light Weight Concrete (LC)) specificatie ontwerp voorbeelden BETONSAMENSTELLING bij bepaalde tijd benaming massa [kg] droog dichtheid[kg/m³] volume [m³] vochtigheid[%] massa[kg] waterabsorptie[%] water[kg] RESULT cement CEMII/A kalksteen granulaten gran_ gran_ gran_ gran_ gran_ water water hulpstoffen SP stab luchtbel lucht totaal

32 SPECIALE BETONSOORTEN - Licht beton (Light Weight Concrete (LC)) specificatie ontwerp voorbeelden 32

33 SPECIALE BETONSOORTEN - Zelfverdichtend beton (Self Compacting Concrete (SCC)) specificatie ontwerp voorbeelden 33

34 SPECIALE BETONSOORTEN - Zelfverdichtend beton (Self Compacting Concrete (SCC)) specificatie ontwerp voorbeelden 34

35 BEDANKT VOOR UW AANDACHT 35