TU Delft. Onderzoek eigenschappen beton B65, in het bijzonder het krimpgedrag van verschillende betonmengsels. Rapport

Transcriptie

1 S 1 * 4 C9442

2 DL Rapport Onderzoek eigenschappen beton B65, in het bijzonder het krimpgedrag van verschillende betonmengsels Experimenteel onderzoek naar de verhardingskrimp en uitdrogingskrimp van betonmengsels B65 in de eerste drie maanden van de levensduur December 2000 K. van Breugel / A.P. van der Marel A. TU Delft Faculteit Civiele Techniek en Geowetenschappen Afdeling Mechanica, Materialen en Constructies Sectie Betonconstructies / Stevinlaboratorium Technische Universiteit Delft

3 Technische Universiteit Delft Rapport nr Faculteit Civiele Techniek & Geowetenschappen Projectnr Sectie Betonconstructies December 2000 Bouwdietist Rijkswaterstaat Postbus LA Utrecht ONDERZOEK EIGENSCHAPPEN BETON 1365, IN HET BIJZONDER HET KRIMPGEDRAG VAN VERSCHILLENDE BETONMENGSELS BIBt.O [;EK LOUvvÇJR:N3 C RIJKS WATEiSTAAT NP Experimenteel onderzoek naar de verhardingskrimp en uitdrogingskrimp van betonmengsels B65 in de eerste drie maanden van de levensduur Externe opdracht Opdrachtgever: Bouwdienst Rijkswaterstaat Utrecht en SPOB Opdrachtnummer BICA & BICA Auteurs: Prof.Dr.ir. K. van Breugel m.m.v. ing. A.P. van der Marel Postad ress: TU- De 1f t Faculteit Civiele Techniek & Geowetenschappen Sectie Betonconstructies Stevinlaboratorium Postbus GA Delft Gehele of gedeeltelijke overname van de inhoud van dit rapport is alleen toegestaan met voorafgaande schriftelijke toestemming van de opdrachtgever en de auteur, 2000 TU Delft.

4 VOORWOORD Voorliggend rapport bevat de resultaten van een onderzoek naar het krimpgedrag van betonmengsels, sterkteklasse B65. Dit onderzoek is uitgevoerd in opdracht van de Bouwdienst Rijkswaterstaat en SPOB. De oorspronkelijke opdracht omvatte een onderzoek naar de eigenschappen van een betonmengsel, sterkteklasse B65, dat wellicht toegepast zou gaan worden bij de bouw van de brug te Vianen [1]. De samenstelling van dit mengsel was wezenlijk verschillend van het B65-mengsel, waarvan de eigenschappen reeds eerder waren onderzocht ("Onderzoek eigenschappen beton B65", rapporten nr en [2,31). De onderzoeken die met dit mengsel zijn uitgevoerd zijn beschreven in Deel 1 van dit rapport. Vanwege het feit dat het aanvankelijk voorgestelde mengsel niet aan de vereiste verwerkbaarheidseisen voldeed, is het oorspronkelijke mengsel verder ontwikkeld. Een aantal aanvankelijk geplande proeven, w.o. enkele relatief kostbare spanningsproeven, zijn niet uitgevoerd. In plaats daarvan is een aanvullend onderzoek verricht naar het krimpgedrag van een viertal betonmengsels, sterkteklasse B65. Doel van dat onderzoek was het toetsen van de toepasbaarheid van de krimpformules van de VBC voor deze mengsels. Daarbij wordt opgemerkt dat de 1365-klasse op de grens ligt van de toepasbaarheid van de Nederlandse voorschriften. Op grond van eerder onderzoek was er aanleiding om te vermoeden dat deze 1365-mengsels een aanzienlijke autogene krimp (verhardingskrimp) zouden vertonen. Dit fenomeen wordt in de Nederlandse betonvoorschriften niet expliciet meegenomen. Dit zou de toepasbaarheid van de krimpformules van de VBC aanzienlijk kunnen aantasten. Het resultaat van het vervangende, aanvullende onderzoek is beschreven in Deel 2 van dit rapport. Dit rapport kan worden beschouwd als een aanvulling op het hiervoor reeds genoemde onderzoek naar de eigenschappen van B65-mengsels, beschreven in [2] en [3]. Het onderzoek is begeleid door de kerngroep Hoge Sterkte Beton met de leden: de Vries (BST) (voorzitter) N. Kaptijn (DIO) (secretaris) W.A. de Bruijn (DIT2) C.J.H.M. Smulders (DIZ2) A.J.J.M. Stael (PD-Zuid) H.H.M. Soen (Mebin-ATA) H. Ouwerkerk (SPOB) G.J. van Aalst (PD-Noord Oost) A.P. van der Mare (TU Delft - tot september 1998) van Breugel (TU Delft - vanaf september 1 998) De experimenten zijn verricht in het Stevinlaboratorium van de TU Delft. Delft, december Laatst gewijzigd juli

5 INHOUD Voorwoord 3 Deel 1 Onderzoek eigenschappen beton B65 voor de brug te Vianen 7 1 Inleiding 2 Mengselsamenstelling "Testrnengsel Vianen" en beschrijving onderzoek 3 Resultaten experimenteel onderzoek 3.1 Eigenschappen verse specie 3.2 Kubusdruksterkte 3.3 Kubussplijttreksterkte 3.4 Elasticiteitsmodulus, dwarscontractiecoëfficiënt en prismadruksterkte 3.5 Vrije vervorming tijdens het verharden: Isotherm en semi-adiabatisch Deel 2 Verhardingskrimp en uitdrogingskrimp van betonmengsels, 4 Inleiding sterkteklasse B65 5 Mengselsamenstelling 6 Beschrijving experimenten 7 Resultaten experimenteel onderzoek 7.1 Kubusdruksterkte 7.2 Verhardingskrimp 7.3 Uitdrogingskrimp 7.4 Vergelijking gemeten en berekende krimpwaarden Verhardingskrimp Uitdrogingskrimp. Uitdrogen gestart na 28 dagen Totale krimpvervorming Krimp volgens de CEB-FIP Model Code Discussie en conclusies 8.1 Testmengsel Vianen 8.2 Gemeten sterkte versus beoogde sterkte

6 8.3 Krimpgedrag B65-mengsels Vergelijking gemeten krimp met berekende krimp Interactie verhardingskrimp - uitdrogingskrimp Effect mengselsamenstelling op de krimp Effect kaiksteenmeel op krimpvervorming Effect vervanging van gebroken grind door waterverzadigde lichte toeslag Beschrijving totale krimpvervorming Rekenen met verhardingskrimp voor B65-mengsels Berekeningsvoorstel ROBK Conclusies en aanbevelingen 42 Referenties 45 Bijlagen 47

7 Deel 1 ONDERZOEK EIGENSCHAPPEN BETON B65 VOOR DE BRUG TE VIANEN

8 Inleiding Voor de bouw van een aantal kunstwerken heeft de Bouwdienst Rijkswaterstaat gekozen voor beton, sterkteklasse B65. Voor beton in deze sterkteklasse zijn formeel de Nederlandse betonvoorschriften nog van toepassing. Niettemin was er behoefte om deze toepasbaar nader te verifiëren. Hiertoe is aan de TU Delft een aantal onderzoeken uitgevoerd aan een zogenoemd TUD/SPOB-mengsel. De resultaten van deze onderzoeken zijn vastgelegd in de rapporten "Onderzoek eigenschappen beton B65", Deel 1 en 2 [2,3]. Ook de brug te Vianen zou worden uitgevoerd in beton met sterkteklasse B65. Het oorspronkelijk voorgestelde mengsel voor Vianen week sterk af van het TUD/SPOB mengsel. Om deze reden was aanvullend onderzoek gewenst. Van dit aanvullend onderzoek wordt in Deel 1 van dit rapport verslag gedaan.

9 2 Mengselsamenstelling "Testmengsel Vianen" en beschrijving onderzoek Het betonmengsel dat in eerste instantie is toegepast, het "testmengsel, is samengesteld als weergegeven in Tabel 2.1 Tabel 2.1 Mengselsamenstelling "Testmengsel Vianen" CEM 152,5 R (ENCI) 90 Kg CEM lll/b 42,5 LH HS (CEMIJ) 270 Kg Kalksteenmeel (Ankersmit) 60 Kg Zand 0-4 mm 824 Kg Gebroken grind 4-16 mm 1007 Kg Cretoplast (CN. 35%, CUGLA) (0,5%) 1,8 Kg Cretoplast SL 01 (CN. 35%, CUGLA) (3,1%) 11,2 Kg Water 155 Kg Water/cementfactor 0,43 Water/vastestof factor 0,37 Voor dit mengsel zijn onderzocht: - Zetmaat, uitvloeimaat en schudmaa - Kubusdruksterkte - Kubussplijttreksterkte - Elasticiteitsmodu lus, prismad ru ksterkte en dwarsconstractiecoëfficiënt - Verhardingskrimp onder isotherme en semi-adiabatische verhardingscondities In het oorspronkelijk voorgestelde onderzoek zouden voor dit mengsel ook worden uitgevoerd: - Twee spanningsproeven - Parameterstudie met HYMOSTRUC - Adiabaat Deze proeven zijn voor dit mengsel echter niet uitgevoerd, aangezien het mengsel niet aan de gewenste verwerkbaarheidseisen voldeed. In plaats daarvan is een uitgebreid onderzoek verricht naar het krimpgedrag van verschillende mengsels, sterkteklasse B65. Dit onderzoek is beschreven in Deel 2 van dit rapport. 11

10 3 Resultaten experimenteel onderzoek 3.1 Eigenschappen verse specie Het onderzoek naar de verse specie leverde de volgende resultaten op: - Zetmaat 26 cm - Uitvloeimaat 64,5 cm - Schudmaat 69 cm 3.2 Kubusdruksterkte De druksterkte van de proef kubussen is bepaald conform NEN 5968 "Beton en Mortel. Bepaling van de druksterkte". Gebruik van een drukbank, klasse 1, overeenkomstig NEN De belastingsnelheid bedraagt 13,5 kn/sec. De gemiddelde kubusdruksterkte na 28 dagen bedraagt 74,14 MPa. Bij een gemeten standaardafwijking van 2,15 MPa levert dit een karakteristieke kubusdruksterkte van 70,6 MPa (B-waarde). Gerekend met een nominale standaardafwijking van 5 MPa zou een B-waarde zijn verkregen van 66,2 MPa. De beoogde sterkteklasse, B65, wordt met het onderhavige mengsel dus gerealiseerd. Tabel 3.1 Resultaten drukproef (kubus 150x150x150 mm) Ouderdom: 1 dag Nummer Sterkte (MPa) , , ,77 Gemiddeld: 4,43 MPa Standaardafwijking: 1,17 MPa Ouderdom: 3 dagen Nummer Sterkte (MPa) , , ,49 Gemiddeld: 40,38 MPa Standaardafwijking: 0,09 MPa Ouderdom: 7 dagen Nummer Sterkte (MPa) , , ,16 Gemiddeld: 57,85 MPa Standaardafwijking: 1,20 MPa 13

11 Ouderdom: 28 dagen Nummer Sterkte (MPa) , , ,37 Gemiddeld: 74,14 MPa Standaardafwijking: 2,15 MPa 3.3 Kubussplijttreksterkte De splijttreksterkte van de proef kubussen is bepaald conform NEN 5969 "Beton en Mortel". Bepaling van de splijttreksterkte". Gebruik van een drukbank, klasse 1, overeenkomstig NEN De belastingsnelheid bedraagt 1,1 kn/sec. Tabel 3.2 Resultaten splijtproef (kubus 150x150x150 mm 3) Ouderdom: 1 dag Nummer Sterkte (MPa) , , ,32 Gemiddeld: 0,42 MPa Standaardafwijking: 0,09 MPa Ouderdom: 3 dagen Nummer Sterkte (MPa) , , ,11 Gemiddeld: 3,12 MPa Standaardafwijking: 0,11 MPa Ouderdom: 7 dagen Nummer Sterkte (MPa) , , ,97 Gemiddeld: 4,07 MPa Standaardafwijking: 0,09 MPa Ouderdom: 28 dagen Nummer Sterkte (MPa) , , ,73 Gemiddeld: 4,86 MPa Standaardafwijking: 0,12 MPa 14

12 3.4 Elasticiteitsmodulus, dwarscontractiecoëfficiënt en prismadruksterkte Eigenschappen B65 De elasticiteitsmodu lus, dwarscontractiecoëfficiënt en prismadruksterkte zijn bepaald d.m.v. een vervormingsgestuurde drukproef. Er is gestuurd op de gemiddelde vervorming van 4 langsopnemers (LVDT's). De vervormingssnelheid bedraagt steeds 0,001 mm/sec. De meetlengte van de langsvervorming bedraagt 136,5 mm. De dwarsvervorming is gemeten d.m.v. 4 opnemers (LVDT's). De meetlengte van de dwarsvervorming bedraagt 100 mm. De resultaten voor wat betreft de prismadruksterkte, de elasticiteitsmodulus en de dwarscontractie bij een ouderdom van 28 dagen zijn weergegeven in Tabel 3.3. De gemiddelde prismadruksterkte na 28 dagen bedroeg 53,23 MPa. Voor het onderhavige mengsel geldt voor het afleiden van de 28-daagse prismadruksterkte van 53,23 MPa uit de kubusdruksterkte (=74,14 MPa, zie tabel 3.2)een conversiefactor van 53,23/74,14 = 0,78. Tabel 3.3 Prismadruksterkte, elasticiteitsmodulus en dwarscontractie na 28 dagen, gemeten aan prisma's 100xlOOx400 mm 3). Ouderdom: 28 dagen Nummer Prismadruksterkte E-Modulus Dwarscontractie (MPa) (MPa) , , , , , ,2 Gemiddeld 53, ,2 Voor de grafische weergave van E-modulus en dwarscontractie, zie bijlage Vrije vervorming tijdens verharden: isotherm en semi-adiabatisch De belastingonafhankelijke vervormingen zijn gemeten aan prismatische proefstukken, doorsnede 150x150 mm 2, meetlengte 750 mm. De prisma's zijn verhard onder isotherme en semi-adiabatische omstandigheden. Het temperatuur van het beton tijdens de proeven is weergegeven in Fig Tijdens de meetperiode waren de proef stukken verzegeld. De gemeten vervormingen zijn weergegeven in Fig Uit figuur 3.2 blijkt dat na 300 uur de krimp van het beton dat is verhard onder semi-adiabatische condities groter is dan van het isotherm verharde beton. Het verschil is aanzienlijk, circa 33%. Dit verschil kan niet worden verklaard uit een grotere hydratatiegraad van het semi-adiabatisch verharde beton. Daarmee zou niet meer dan een verschil van slechts 5 âl 0% verklaard kunnen worden. Geconstateerd moet worden dat het plaatsvinden van de verhardingsproces bij een hogere temperatuur op zich aanleiding geeft tot een grotere verhardingskrimp. Bij proeven uitgevoerd in Noorwegen zijn vergelijkbare resultaten gevonden, maar ook juist tegengestelde resultaten [4]. Een nauwkeuriger analyse van de vervormingsmetingen dan hiervoor is weergegeven is nauwelijks mogelijk. Dit om tenminste twee redenen: De uitzettingscoëfficiënt van verhardend beton is geen constante gedurende het verhardingsproces. Deze verloopt van een zeer hoge waarde in de plastische fase via een 15

13 451 temperatuur [ C] dummy dummy tijd [uren] Figuur 3.1 Temperatuurverloop van het beton bij semi-adiabatische verharding (dummy 1) en isotherme verharding (dummy 2). ' 150 (ID c 100 >( cl) :111 -ij E CL E Dummy 2 Dummy 1-200' tijd [uren] Figuur 3.2 Vervormin gen gemeten aan beton dat is verhard onder semi-adiabatische en isotherme condities (dummy 1, respectievelijk dummy 2) ii;

14 minimum in de vroege fase van het verhardingsproces naar een nagenoeg constante waarde in de verharde fase. 2. De vervormingsmetingen kunnen pas starten nadat het beton voldoende sterkte heeft. De vervormingen in de zeer vroege fase worden dus niet meegenomen. Het niet-constant-zijn van de uitzettingscoëfficiënt laat zich afleiden uit een summiere analyse van de gemeten vervormingscurve van de semi-adiabatische proef. De gemeten vervorming bedraagt 150 p.m bij een temperatuurstijging van zt = 21 K (Fig. 3.2). Neem aan dat de bijdrage van de autogene expansie gelijk is aan die welke is gemeten bij de isotherme proef, i.c. ca. 40 jtm. De thermische verlenging zou dan zijn: tl=151-40=111 p.m Uit deze verlenging, gemeten over een meetlengte van 750 mm, laat zich een effectieve waarde voor de uitzettingscoëfficiënt afleiden groot: a=au(l. T) = /(750.21)= 7, IK Deze waarde in aanzienlijk kleiner dan de gebruikelijke waarde voor verhard beton van 1 0 IK. Er moet echter op worden gewezen dat in deze berekening een deel van de thermische verlenging, namelijk die welke optrad voordat de meetapparatuur is bevestigd, niet is meegenomen. De berekende waarde voor de uitzeftingscoëfficiënt is hiermee dus waarschijnlijk onderschat. Nemen we vervolgens aan dat in de afkoelfase, i.c. vanaf ca. 30 uur, de uitzettingscoëfficiënt de gebruikelijke waarde heeft van 1 0 IK. De thermische verkorting als gevolg van een daling van de temperatuur met 21 K is dan gelijk aan AL=L.T.a= =157m De totale verkorting gedurende het afkoeltraject, d.i. vanaf 30 uur tot 300 uur na storten, bedraagt ca 330 l.tm. Brengen we hierop de berekende thermische verkorting van 157 im in mindering, dan resteert voor de verhardingskrimp in de periode na 30 uur een waarde van = 173 p.m. De verkorting in de isotherme proef, gerekend vanaf 30 uur tot 300 uur, bedroeg ca. 175 tm (zie Fig. 3.2). Dit komt vrijwel overeen met de waarde die werd berekend voor de semi-adiabatische proef. Er moet echter op worden gewezen dat dit resultaat in belangrijke mate is bepaald door de aangenomen (niet gemeten) waarde van de uitzettingscoëfficiënt. Er kan geen ondubbelzinnige conclusie aan worden verbonden ten aanzien van de grootte van de verhar-dingskrimp onder isotherme en semi-adiabatische verhardingscondities. 17

15 Deel 2 VERHARDINGSKRIMP EN UITDROGINGSKRIMP VAN BETONMENGSELS, STERKTEKLASSE B65 19

16 4 Inleiding De Nederlandse betonvoorschriften hebben betrekking op betonmengsels in de range tot sterkteklasse B65. Voor een aantal kunstwerken lijkt het interessant om deze te bouwen in een sterkteklasse B65. De vraag is of de Nederlandse voorschriften voor wat betreft het aspect "krimp" nog van toepassing zijn. Daarbij wordt opgemerkt dat in de voorschriften alleen uitdrogingskrimp wordt beschouwd. Aan het fenomeen verhardingskrimp wordt in het geheel geen aandacht geschonken. In eerder onderzoek, beschreven in [3], is vastgesteld de verhardingskrimp van een B65-mengsel, vervaardigd met een water/cement factor van 0,4, bij isotherme verharding het beton reeds zou doen scheuren indien de vervormingen door verhardingskrimp volledig verhinderd zouden worden. Aangezien zowel verhardingskrimp als uitdrogingskrimp fenomenen zijn die beide terug te voeren zijn op het afnemen van de hoeveelheid vocht in het beton, rijst zo nu en dan de vraag of de in vroege fase van de levensduur van het beton optredende verhardingskrimp in mindering kan worden gebracht op de later optredende uitdrogingskrimp. Als dit het geval zou zijn dan is het denkbaar, dat met de krimpwaarden die de VBC geeft voor uitdrogingskrimp het de verhardingkrimp reeds (deels) is afgedekt. Daarnaast zou het in een aantal situaties interessant kunnen zijn om de krimp reeds in de vroege fase van de levensduur van de constructie te genereren, zodat tijdens de gebruiksfase van de constructie gerekend zou behoeven te worden met een slechts geringe toename van de krimp als gevolg van uitdroging. Om op deze vragen een antwoord te vinden is een verkennend onderzoek uitgevoerd op een viertal betonmengsels. Van deze mengsels is de verhardingskrimp bepaald, alsmede de uitdrogingskrimp, en dit over een periode van 90 dagen. Het tijdstip waarop het beton aan uitdroging werd blootgesteld was variabel, te weten na 7, 14 en 28 dagen. De gemeten vervormingen zijn vergeleken met krimpwaarden volgens de VBC en de CEB-FIP Model Code

17 5 Mengselsamenstetling De vier mengsels waarvan de autogene krimp en de uitdrogingskrimp zijn bepaald waren; Mengsel "Vianen", toegepast voor de bouw van de brug bij Vianen Mengsel "Etten-Leur", toegepast voor de bouw van viaducten bij Effen-Leur Mengsel "TUD/SPOB", zie ook rapport Mengsel "B65 met Liapor", waarin 25% van het gebroken grind is vervangen door 100% verzadigd Liapor De samenstelling van de mengsels is weergegeven in de Tabellen 5.1 tlm 5.4. Tabel 5.1 Mengselsamenstelling B65 \'ianen. Water 133,2 kg CEM lii/b 42.5 LH HS (CEMIJ) 248,4 kg 'CEM R (ENCI) 111,6 kg Kalksteenmeel 60 kg Water/cementfactor 0,37 Water/vastestof factor 0,32 HR Superplast. CON 35 (CUGLA) 5,0 kg Zand 0-4 mm 942 kg Gebroken grind 4-16 mm 997 kg Tabel 5.2 Mengselsamenstelling B65 Effen Leur. Water 153,0 kg CEM lll/b 42.5 LH HS (CEMIJ) 340,0 kg CEM R (ENCI) 110,0 kg Water/cementtactor 0,34 Cretoplast CON 35 1,8 kg Cretoplast SLO1 CON 35 (CUGLA) 7,2 kg Zand0-4mm 860 kg Gebroken grind 4-16 mm 980 kg Tabel 5.3 Mengselsamenstelling B65 TUD/SPOB (zie ook [2,3]) Water 156,1 kg CEM lll/b 42.5 LH HS (CEMIJ) 300,0 kg CEM R (ENCI) 100,0 kg Water/cementfactor 0,39 Addiment BV1 (0.4 %) 1,6 kg Addiment FM 951 (1.2 %) 4,8 kg Zand0-4mm 830 kg Gebroken grind 4-16 mm 975 kg 23

18 Tabel 5.4 Mengselsamenstelling B65 met 25% Liapor. Water 156,1 kg CEM III/B 42.5 LH HS (CEMIJ) 300,0 kg CEM R (ENCI) 100,0 kg Water/cementfactor 0,39 Addiment BV1 (0.4 %) 1,6 kg Addiment FM 951 (1.2 %) 4,8 kg Zando-4mm 830 kg Gebroken grind 4-16 mm 731 kg Liapor F mm 156 ka 24

19 6 Beschrijving experimenten Onderzoek is verricht naar de verhardingskrimp en de uitdrogingskrimp van vier B65-mengsels. De krimpmetingen zijn uitgevoerd aan prisma's, afmetingen 1 OOxi 00x400 mm 3, die zijn gestort in stalen mallen. Per mengsel zijn 8 prisma's gemaakt, die direct na ontkisten zijn verzegeld. De twee proefstukken ten behoeve van de autogene krimp zijn de gehele proefperiode (90 dagen) verzegeld gebleven. Van de proefstukken waaraan de uitdrogingskrimp is gemeten is de sealing verwijderd na respectievelijk 7, 14 en 28 dagen. Na verwijderen van de sealing zijn de proefstukken in een klimaatruimte geplaatst met een relatieve vochtigheid van 50% en een temperatuur van 20C. De meting van de verhardingskrimp begon na 1 dag. De metingen aan de proefstukken blootgesteld aan uitdroging startten na 7 14 en 28 dagen. Steeds werd aan twee prisma's gemeten. Per prisma werd met twee meetklokjes de vervorming bepaald. Voor het bevestigen van de meetklokjes aan de verzegelde proefstukken werd de sealing plaatselijk verwijderd. Voorzieningen zijn getroffen om uitdroging ter plaatse van de gepenetreerde sealing te voorkomen. Figuur 6.1 toont een verzegeld proeïstuk voor het meten van de verhardingskrimp en een niet-verzegeld proefstuk voor het bepalen van de uitdrogingskrimp. Per mengsel zijn voorts 9 kubussen gemaakt ten behoeve van de bepaling van de kubusdruksterkte na respectievelijk 7, 14 en 28 dagen. Verzegeld prisma voor verhardings krimp F i Prisma voor meting uitdrogingskrimp Figuur 6.1 Proefstukken voor het meten van de verhardingskrimp en de uitdrogingskrimp Temperatuur 20 2C. Relatieve vochtigheid 50%. 25

20 7 Resultaten experimenteel onderzoek 7.1 Kubusdruksterkte De voor de vier onderzochte mengsels is de kubusdruksterkte gemeten na 7, 14 en 28 dagen. De resultaten zijn weergegeven in Tabel 7.1. De beoogde druksterkte, t.w. een karakteristieke kubusdruksterkte na 28 dagen van 65 MPa, werd gehaald voor de mengsels Vianen en Etten- Leur. Het mengsel met 25% vervanging van gebroken grind door Liapor haalde niet de beoogde sterkte na 28 dagen. De sterkte na 28 dagen is lager naarmate de water/cementfactor van de mengsels hoger is. Het basismengsel TUD/SPOB bleef qua druksterkte iets onder de beoogde sterkte. Vergeleken met de resultaten van sterktemetingen aan hetzelfde mengsel beschreven in [2] valt op dat de sterkte na 7 dagen hoger en na 28 dagen lager is dan de eerder gevonden waarden. Een mogelijke verklaring is gelegen in een verandering van cementsamenstelling: de in [2] beschreven metingen dateren uit 1998, terwijl de metingen in tabel 7.1 bijna twee jaar later zijn uitgevoerd. Tabel 7.1 Gemeten kubusdruksterkte na respectievelijk 7, 14 en 28 dagen Mengsel W/c factor Gemiddelde kubusdruksterkte [MPa] fck,28 7 dagen 14 dagen 28 dagen 28 dagen Vianen (met kalksteenmeel) 0,37 72,51 81,88 91,26 83 Etten-Leur 0,34 61,20 71,96 79,89 72 Basismengsel TUD/SPOB 0,39 62,73 66,90 68,32 60 B65 met 25% Liapor 0,39 44,18 54,49 63, Verhardingskrimp Verhardingskrimp, in dit rapport gelijkgesteld aan autogene krimp, is gemeten vanaf 1 dag na storten van het beton. Op dat tijdstip is het beton voldoende verhard om meetapparatuur op het beton te bevestigen. Verharden vond plaats bij 20C. Het resultaat van de verhardingskrimp aan de vier proefstukken is weergegeven in Fig De metingen bestrijken een periode van 90 dagen. De mengsels "Vianen" en 'TUD/SPOB" liggen qua verhardingskrimp dicht bij elkaar. Het mengsel "Etten-Leur" vertoont een duidelijke grotere verhardingskrimp dan de twee eerder genoemde mengsels. Na 90 dagen varieert de verhardingskrimp tussen 0,3% en 0,4%. Het mengsel met 25% vervanging van grind door Liapor wijkt zeer sterk af van de andere mengsels en vertoont nauwelijks enge verhardingskrimp. Dit wijst er op dat in dit mengsel de relatieve vochtigheid veel minder daalt dan in de andere mengsels. De verhardingskrimp van het TUD/SPOB mengsel gedurende de eerste 10 dagen van de proeft komt goed overeen met de in [3] gemeten waarden voor hetzelfde mengsel. 27

21 Autogene krimp 0,45 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,10 0,05 0,00-0, B65Vianen Eten Leur -é- B65 TUD + 25% Liapor 100% verzadigd -.- B65 TUD A ) Tijd [dagen] Figuur 7.1 Verhardingskrimp van vier betonmengsel. Temperatuur 20 C Mengselsamenstelling Tabel Uitdrogingskrimp De uitdrogingskrimp voor de vier mengsels Vianen, Etten-Leur, TUD/SPOB en het mengsel met 25% Liapor is weergegeven in de figuren 7.2 tlm 7.5. In elke figuur zijn de krimpkrommen weergegeven voor aanvang van uitdrogen na 7, 14 en 28 dagen. De weergegeven krommen geven de totale gemeten vervorming weer, bestaande uit uitdrogingskrimp en de tijdens het uitdrogen nog optredende verhard ingskrimp. B65 Vianen 0,45 0, ,30 T 0,25.--7dagen -14dagen 28 dagen 0,05 0,00-0, Tijd [dagen] Figuur 7.2 Gemeten veniorming vanaf 7, 14 en 28 dagen.b65-mengsel "Vianen" RV = 50%. Temperatuur 20 C. Mengselsamenstelling Tabel 7.1.

22 B65 Etten Leur dagen 040 -&- 14 dagen 0, dagen 0, ,00-0,05 JD Tijd [dagen] Figuur 7.3 Gemeten vervorming vanaf 7, 14 en 28 dagen. B65-mengsel "Etten-Leur' RV = 50%. Temperatuur 20 C. Mengselsamenstelling Tabel 7.1 B65 TUD 0,45 0,40 0,35 0,30 0,25 Le~ 0,15 0,10 0,05 0,00 7 dagen --14 dagen dagen ' Tijd [dagen] Figuur 7.4 Gemeten vetvorming na 7, 14 en 28 dagen men gsel 'TUD/SPOB" RV = 50%. Temperatuur 20 C. Mengselsamenstelling Tabel 7.1 B65 TUD + 25% Liapor 100% verzadigd 0, dagen 0,40 -, -t-- 14 dagen 0, dagen 0,30 T 025 CC 0, / ' 0,10 / 0,051 ' 0,00-0,05 jd Tijd [dagen] Figuur 7.5 Gemeten veriorming na 7, 14 en 28 dagen. B65-mengsel met 25% Liapor. RV = 50%. Temperatuur 20 C. Mengselsamenstelling Tabel

23 Voor een onderlinge vergelijking van de krimpwaarden van de vier verschillende mengsels wordt verwezen naar de figuren 7.6 tlm 7.8. In figuur 7.8 valt de relatief grote uitdrogingskrimp op van het mengsel met 25% Liapor. Dit mengsel lijkt duidelijk bezig met een inhaaislag. De verhardingskrimp van dit mengsel was significant minder dan van de drie andere mengsels. Naarmate uitdroging op een later tijdstip begint, lijken de krommen voor de uitdrogingskrimp dichter bij elkaar te komen liggen. In figuur 7.8, waarin de krimpkrommen worden getoond voor uitdroging vanaf 28 dagen, valt de krimpkromme voor het mengsel met 25% Liapor in het gebied dat wordt bestreken door de krimpkrommen voor de mengsels met enkel grind als toeslag. Hier moet echter worden opgemerkt dat de helling van de krimpkromme voor het mengsel met Liapor sterk afwijkt van die van de drie andere mengsels. Zouden de krimpmetingen na 90 dagen nog zijn doorgezet, dan zouden we zien dat de uitdrogingskrimp van het mengsel met 25% Liapor de uitdrogingskrimp van de andere mengsels overtreft! C O j Dagen 4--B65 Vianen B65 Etten Leur --B65 TUD + 25% Liapor 100% verzadigd -B65 TUD/SPOB go Tijd [dagen] Figuur 7.6 Gemeten vervorming van vier B65-mengsels. Uitdroging start na 7 dagen 14 Dagen + B65Vianen o.o W-B65EttenLeur 035 & B65TUD+25%Uaporl00%verzadigd -- B65 TUD/SPOB Tijd [dagen] Figuur 7.7 Gemeten veniorming van vier B65-mcngsels. Uitdroging start na 14 dagen 30

24 28 Dagen B65 Vianen 0.40 U B65 Etten Leur 0.35 & B65 TUD + 25% Liapor 100% verzadigd B65 TUD/SPOB Tijd [dagen] Figuur 7.8 Gemeten vervorming van vier B65-mengsels. Start uitdroging na 28 dagen Temperatuur 20 C. RV = 50%. 7.4 Vergelijking gemeten en berekende krimpwaarden Verhardingskrimp Een vergelijking van de gemeten krimpwaarden met een voorspelde verhardingskrimp volgens de VBC'95 is niet mogelijk, daar dit voorschrift voor deze vorm van krimp geen formulering geeft. Redenerend vanuit de gedachte dat het niet uitmaakt of krimpvervormingen ontstaan door "zelfuitdroging" (hetgeen leidt tot verhardingskrimp) of door uitdroging aan de omgeving, zou een vergelijking met de krimpwaarden van de VBC'95, artikel 6.1.6, toch interessant zijn. Om met de VBC-formule te kunnen rekenen moet een keuze worden gedaan voor de relatieve vochtigheid. Voor een verzegeld proefstuk, w/c = 0.4, zou na circa 28 dagen de relatieve vochtigheid gedaald RV = 80% - Max. waarde RV = 90% - Berekend 0.25 S RV = 90% - Max. waarde O O Tijd [dagen] Figuur 7.9 Krimp volgens VBC'95, berekend vanaf 1 dag na storten. B65. Verzegelde proefstukken. Aangenomen RV van 80% en 90%. Prisma's looxloox400 mm 3 31

25 kunnen zijn tot 90 â 80%. Na 28 dagen kan de relatieve vochtigheid wellicht nog verder dalen. In de berekening is voorts uitgegaan van een B-waarde van 65 MPa. De berekende krimpwaarden zijn weergegeven in Fig De "uitdroging", in dit geval "zelfuitdroging" is gerekend vanaf 1 dag na storten. Een vergelijking van de figuren 7.1 en 7.9 laat zien dat de berekende krimp volgens de VBC'95 veel Weiner is dan de gemeten verhardingskrimp van de mengsels Vianen, TUD/SPOB en Etten-Leur maar veel groterdan de gemeten verhardingskrimp van het mengsel met 25% Liapor. Het blijkt dus, dat de wijze waarop in de VBC'95 de relatieve vochtigheid in rekening wordt gebracht bij het berekenen van de krimp geen goed resultaat oplevert in het geval van verhardingskrimp. Een deel van de verklaring hiervoor is dat de verhardingskrimp optreedt in jong beton. De weerstand van het beton tegen opgewekte capillaire spanningen door zelfuitdroging is dan nog betrekkelijk gering. Bijgevolg zijn dan de vervormingen van het materiaal relatief groot Uitdrogingskrimp. Uitdrogen gestart na 28 dagen Figuur 7.10a toont de krimpkrommen berekend volgens de VBC'95. Tevens is de nominale krimpkromme gegeven voor een B65. In de berekeningen is gerekend met de gemeten waarden van de 28-daagse karakteristieke druksterkte zoals vermeld in Tabel 7.1. Volgens de VBC'95 mag de berekende krimp een maximale waarde niet overschrijden. Vandaar dat, behalve voor het mengsel Vianen, het laatste stuk van de krimpkrommen is afgesnoten en horizontaal loopt. De berekende krimpkrommen laten een grote spreiding zien. Deze wordt veroorzaakt door de in de berekeningen aangehouden 28-daagse druksterkte. Op tijdstip t =90 dagen varieert de krimp tussen 0,1 6%o en 0,28%. De gemeten krimp op tijdstip t = 90 dagen ligt tussen 0, 1 7%o en 0,24% (Fig. 7.8). Deze range is dus kleiner dan die van berekende krimp. Ter vergelijking zijn in Fig. 7.1Ob ook de krimpkrommen weergegeven berekend volgens CUR Aanbeveling 37. Bij de onderhavige mengsels geven die, voor de beschouwde duur van de proeven, nauwelijks verschillen. De orde van grootte van de berekende en de gemeten krimp komen redelijk met elkaar overeen. Individueel verschillen de gemeten en de berekende waarden echter aanzienlijk. De gemeten krimpkrommen vertonen grote onderlinge verschillen in de beginfase van de uitdroging. In de berekende waarden zien we nauwelijks enig verschil. Voorts laat Fig zien, dat de nominale krimpkromme voor B65 op tijdstip t = 60 dagen een maximale waarde bereikt van 0,26%. In alle gevallen is de gemeten krimp kleiner dan deze berekende nominale krimp (vergelijk Fig. 7.8). 0 0, , Etter-Leur --TUD/SPOB -*--25% Liapor -4-Vianen CL Ette,,-Leur 1 --TUO/S POS 25% Liapor --Viaoerr , Tijd [dagen] Tijd [dagen] 7.1Oa VBC'95 7.1Ob CUR Aanbeveling 37 Figuur 7.10 Uitdrogingskrimp volgens VBC en CUR Aanbeveling 37. Uitdroging start na 28 dagen. RV = 50%. 28-daagse sterkte conform Tabel 7.1. Prisma's 100x1OQx400 mm 3 32

26 Met de VBC'95 wordt de optredende uitdrogingskrimp dus overschat als uitdroging aanvangt na 28 dagen. Valt daarentegen het begin van de uitdroging vroeger dan 28 dagen, dan zal geleidelijk aan een overgang plaatsvinden van overschatting naar onderschatting van de optredende krimp. Dit valt te zien als we de nominale krimpkromme voor B65 van Fig vergelijken met de krimpkrommen in de figuren 7.6 en 7.7. Vangt uitdroging aan na 7 dagen, dat wordt door de VBC'75 de optredende krimp onderschat. Vangt uitdroging aan na 14 dagen, dan valt de optredende krimp vrijwel samen met de berekende waarde nominale waarde van de krimp Totale krimpvervorming In het voorgaande zijn de verhardingskrimp en de uitdrogingskrimp afzonderlijk vergeleken met de krimpwaarden volgens de VBC'95. De totale vervorming die het beton ondergaat zal echter bestaan uit het gecombineerde effect van verhardingskrimp en uitdrogingskrimp. In de figuren 7.11 en 7.12 is voor de vier onderzochte mengsels de totale vervorming uitgezet voor de proefstukken die na 7 dagen, respectievelijk 28 dagen, aan uitdroging zijn onderworpen. In beide figuren is ook de nominale krimpkromme volgens de VBC'95 weergegeven. De totale vervorming van het mengsel "Effen-Leur" is groter dan van de mengsels 'Vianen" en "TUD/SPOB". Het mengsel met 25% Liapor vertoont een sterk afwijkend gedrag. Een vergelijking van de gemeten totale vervorming met de berekende rimpkromme volgens de VBC'95 laat zien, dat voor de drie mengsels met gebroken grind als toeslag de gemeten vervormingen door de VBC'95 aanzienlijk worden onderschat. Voor de prisma's die na 7 dagen aan uitdroging zijn blootgesteld bedraagt de onderschatting bij een ouderdom van het beton van 90 dagen tussen de 46% (Vianen) en 110% (Effen-Leur) (zie Fig. 7.11). In Fig wordende vervorming getoond voor het geval uitdroging aanvangt na 28 dagen verharden. Tot 28 dagen wordt alleen verhardingskrimp gemeten. Daarna de combinatie van uitdrogingskrimp en verhardingskrimp. Opnieuw blijkt de grote onderschatting van de totale vervorming door de VBC' NEON Vranen -.-- Effen-Leur -- 25% Liapor -- TUD/SPOB e B65-Nominaal: Berekend Tijd [dagen] Figuur 7.11 Totale gemeten vervorming van vier men gsels. Uitdroging gestart na 7 dagen. Tot 7 dagen verzegeld, daarna RV = 50%. Temperatuur 20C. Ter vergelijking tevens de berekende krimpkromme volgens VBC'95 voor B65 33

27 Will Etten-Leur...Vianen è--25% Liapor. TUD/SPOB e. B65-Nominaal: Berekend pop ( Ii] Tijd [dagen] Figuur 7.12 Totale gemeten vervorming van vier men gsels. Uitdroging gestart na 28 dagen. Tot 28 dagen verzeg3ld, daarna RV = 50%. Temperatuur 20C. Ter vergelijking tevens de berekende krimpkromme volgens VBC'95 Het vervormingsgedrag van het mengsel met 25% Liapor is sterk afwijkend van dat van de drie andere mengsels. Het feit dat de VBC'95 de krimpvervorming OP t = 90 dagen van het mengsel met 25% Liapor redelijk goed voorspelt is toeval (Fig. 7.12) Krimp volgens de CEB-FIP Model Code 1990 Behalve een vergelijking van de gemeten krimp met de krimp volgens de VBC'95 is nog een vergelijking gemaakt met de krimpwaarden berekend volgens de CEB-FIP Model Code In deze code wordt, anders dan in de VBC'95, wel onderscheid gemaakt naar het tijdstip CL 03 a D 0.1 WIN Tijd [dagen] Figuur 7.13 Krimpvervorming volgens CEB-FIP Model Code, art Gerekend met "rapid hardening cement" (Rechte stuk in krimpkromme voor t=28 d vanwege grotere tijdstappen voor t>28 d) 34

28

29 waarop het uitdrogen van het beton begint. Dit wordt evenwel verdisconteerd door een verschuiving van de krimpkromme langs de horizontale as (hetgeen met de VBC'95 ook kan worden gedaan). De berekende krommen zijn weergegeven in Fig Alle krimpkrommen hebben dus dezelfde vorm en gaan uiteindelijk naar een zelfde eindwaarde, circa 0,32%. Daarbij is gerekend met een "rapid hardening cement". Voor "normal hardening cement" zou de krimpwaarde opt = 90 dagen circa 0,26% bedragen. Daarmee wijkt de berekende krimpwaarde niet significant af van de krimpwaarden volgens de VBC'95 (vergelijk nominale krimpkromme voor B65 in Fig met de krimpkrommen in Fig. 7.13). 35

30 8 Discussie en conclusies 8.1 "Testmengsel" Vianen In Deel 1 van dit rapport is gebleken dat het oorspronkelijke mengsel "Vianen", het "Testmengsel", aan de beoogde sterkte-eis voldeed. Voor dit mengsel is voorts het vervormingsgedrag in de verhardingsfase onderzocht onder isotherme en semi-adiabatische omstandigheden. Er werd een opmerkelijk verschil in verhardingskrimp geconstateerd bij de twee gekozen verhardingsomstandigheden. De verwerkbaarheid van het "Testmengsel Vianen" leverde problemen op. Er is om die reden geen verder onderzoek op dit mengsel uitgevoerd. Het opmerkelijke verschil in verhardinpskrimp bij verschillende verhardingstemperaturen is wel reden om in de toekomst het temperatuureffect nader de onderzoeken. 8.2 Gemeten sterkte versus beoogde sterkte In Deel 2 van dit rapport is onderzoek verricht aan verschillende betonmengsels met een beoogde sterkteklasse B65. Deze sterkteklasse was onder meer gekozen, omdat voor deze sterkteklasse de Nederlandse betonvoorsch ritten nog van toepassing zouden zijn. Geconstateerd is dat de sterkte die met vier verschillende betonmengsels werd gehaald soms aanzienlijk afweek van de beoogde sterkte. Met het TUD/SPOB mengsel en het rnengsel met 25% Liapor werd de beoogde sterkte niet gehaald. De mengsels "Vianen" en "Etten-Leur haalden de vereiste sterkte ruimschoots. 8.3 Krimpgedrag B65-mengsels Vergelijking gemeten krimp met berekende krimp Voor een viertal B65-mengsels is onderzoek verricht naar het krimpgedrag, in het bijzonder naar de interactie verhardingskrimp - uitdrogingskrimp. Opgemerkt wordt dat gemakkelijk beoorde- Iingsfouten gemaakt kunnen worden indien men uitsluitend kijkt naar uitdrogingskrimp vanaf 28 dagen en die waarden vergelijkt met de waarden volgens de VBC'95. Het resultaat is dan redelijk, zij het dat de VBC'95 de gemeten uitdrogingskrimp iets overschat. (voor alle beschouwde mengsels). Begint het uitdrogen na 7 dagen, dan wordt de krimp aanzienlijk onderschat. Bij uitdrogen na 14 dagen bij een RV = 50% zien we een redelijke overeenkomst tussen gemeten krimp en de voorspelling volgens de VBC'95. De reden voor onderschatting indien de meting op een vroeg tijdstip aanvangt is terug te voeren op het optreden van verhardingskrimp. De verhardingskrimp alleen, gemeten vanaf 1 dag na storten, is reeds groter dan de uitdrogingskrimp die door de VBC'95 wordt voorspeld op t = 90 dagen. Gesteld kan worden dat in situaties, waarin uitdroging van 1365-mengsels relatief kort na het storten begint, de VBC'95 de krimpvervormingen aanzienlijk onderschat. 37

31 8.3.2 Interactie verhardingskrimp - uitdrogingskrimp Verhardingskrimp is het gevolg van "zelfuitdroging" van het beton. Deze zelfuitdroging is een direct gevolg van het hydratatieproces. Door vochtafgifte naar de omgeving, i.c. door "externe" uitdroging van het beton, zal het hydratatieproces worden vertraagd. Bijgevolg zal ook de verhardingskrimp kleiner zijn. Dit betekent, dat de verhardingskrimp die is gemeten aan een verzegeld proefstuk niet zonder meer bij de gemeten uitdrogingskrimp kan worden opgeteld. Een andere reden waarom verhardingskrimp en uitdrogingskrimp niet zonder meer bij elkaar mogen worden opgeteld is dat bij een verzegeld proefstuk de verhardingskrimp homogeen over de doorsnede plaatsvindt en geen krimp- en spanningsgradiënten zullen ontstaan, terwijl bij uitdrogingskrimp deze gradiënten juist wel zullen ontstaan. In Tabel 8.1 zijn enkele gemeten krirnpwaarden samengebracht aan de hand waarvan het effect van de verhardingskrimp op de totale krimp kan worden geïllustreerd. In de kolommen a en b van de tabel is voor de vier beschouwde mengsels de verhardingskrimp weergegeven, gemeten na 28 en 90 dagen. De metingen zijn overgenomen uit Fig In kolom c is de toename van de verhardingskrimp in de periode van 28 tot 90 dagen weergegeven (c=b-a). Kolom d toont de gemeten krimpvervorming bij een ouderdom van 90 dagen, gemeten aan proefstukken die na 28 dagen aan uitdroging werden blootgesteld (waarden uit Fig. 7.8). Uitgaande van superponeerbaarheid van verhardingskrimp en uitdrogingskrimp zouden we de verhardingskrimp die optreedt in de periode van 28 tot 90 dagen (kolom c) van de gemeten vervormingen weergegeven in kolom d mogen aftrekken om de uitdrogingkrimp te verkrijgen. De zo berekende uitdrogingskrimp is weergegeven in kolom e. Vergelijken we nu de op deze manier berekende uitdrogingskrimp, die voor de mengsels met grind als toeslag varieert van 0, tot 0, , met de krimp voorspelt met de CEB-FIP Model Code (zie Fig. 7.13), dan zien we dat de krimpwaarden in kolom e niet meer dan 30 tot 50% bedragen van de waarden voorspelt met de MC'90. Hieruit blijkt dat de krimpwaarden volgens de MC'90 een aanzienlijk aandeel verhardingskrimp bevatten. De gebruiker van de krimpwaarden volgens MC'90 zal zich dit waarschijnlijk zelden of nooit bewust zijn. Het feit dat de krimpkrommen volgens MC'90 een deel verhardingskrimp bevatten bemoeilijkt een goede vergelijking van de gemeten en berekende krimpwaarden! Dat voorzichtigheid geboden is bij het interpreteren van krimpwaarden kan als volgt worden geïllustreerd. In kolom f is de totale vervorming op t = 90 dagen weergegeven, verkregen door optellen van de verhardingskrimp na 90 dagen (kolom b) en de krimp gemeten aan proefstukken Tabel 8.1 Krimpwaarden op t = 28 en 90 dagen, gemeten en verkregen door "optellen" Mengsel Verhardingskrimp Gemeten totale krimp van Verhardings- plus Gemeten krimp (Fig. 7.1) t = 28 tot 90 d uitdrogingskrimp (Fig. 7.12) (Fig. 7.8) (Kolom b+d) [*0001] [*0.001] [*0001] [*0.001] Totaal Uitdrogingskrimp 28 d 90 d AEallh, Es1r Eshr ACaushr t = 90 d t = 90 d Vianen 0,21 0,30 0,09 0,18 0,09 0,48 0,40 Etten-Leur 0,34 0,41 0,07 0,17 0,10 0,58 0,51 TUD/SPOB 0,24 0,32 0,08 0,23 0,15 0,55 0,48 +25% Liapor 0,0 0,0 0,0 0,24 0,24 0,24 0,24 a b c D e f g

32 die na 28 dagen aan uitdroging zijn blootgesteld (kolom d). Daarbij is dus gedaan alsof er in de gemeten krimpwaarden van kolom d alleen uitdrogingskrimp bevatten en geen verhardingskrimp. In werkelijkheid zal in de periode van 28 tot 90 dagen in de langzaam uitdrogende proefstukken zeker nog enige verhardingskrimp optreden (kolom c) (NB: in werkelijkheid zal door uitdroging de verhardingskrimp in de uitdrogende proefstukken iets lager zijn dan in de verzegelde proefstukken. We gaan er eenvoudigheidshalve van uit dat dit effect verwaarloosd mag worden). Door optellen van de krimpwaarden in de kolommen b en d wordt de verhardingskrimp in de beschouwde periode nu in feite dubbel geteld. Dit zal leiden tot een overschatting van de werkelijk optredende krimp. Dit is duidelijk te zien als we de krimpwaarden van kolom f vergelijken met de werkelijk gemeten krimpwaarden die zijn weergegeven in kolom g, afkomstig uit Fig De overschatting bedraagt 14 tot 20%. Het mengsel met 25% Liapor is hierbij buiten beschouwing gelaten vanwege het sterk afwijkende gedrag Effect mengselsamenstelling op de krimp Onderzocht is of er een duidelijke relatie gelegd kon worden tussen de mengselsamenstelling en de gemeten krimp. In dit onderzoek is het mengsel met 25% Liapor buiten beschouwing gelaten vanwege het sterk afwijkende gedrag. Van de drie overige mengsels is het effect onderzocht van de water/cement factor, de 28-daagse sterkte, het cementhalte en het pastagehalte op de verhardingskrimp en de totale krimp. Voor de beschouwde mengsels werd een redelijke correlatie gevonden tussen de gemeten krimp en het cementgehalte. Fig. 8.1 geeft de verhardingskrimp en de totale krimp op tijdstip t = 90 dagen als functie van het cementgehalte. Duidelijk is te zien dat zowel de verhardingskrimp als de totale krimp toenemen bij toenemend cementgehalte. Er kon geen duidelijke correlatie worden vastgesteld tussen de krimp en de water/cementfactor. 1 o a 0.3 E Verhardingskrimp t TotaIekrimpt 90d Cementgehalte [kg/m3] Figuur 8.1 Relatie tussen krimprek op tijdstip t =90 dagen en cementgehalte. Men gsels Vianen, Ettenleur en TUD/SPOB. Proefstukken verzegeld tot 28 d, daarna RV = 50% Effect kaiksteenmeel op krimpvervorming Het mengsel "Vianen", vervaardigd met 60 kg kalksteenmeel, geeft een kleinere krimp dan de mengsels "Etten-Leur" en "TUD/SPOB". Dit geldt voor zowel de verhardingskrimp als de uitdrogingskrimp. Het toepassen van kalksteenmeel is dus interessant als het gaat om het beperken van krimpvervormingen. 39

33 8.3.5 Effect vervanging van gebroken grind door waterverzadigde lichte toeslag Wanneer een deel van het gebroken grind door waterverzadigde lichte toeslag wordt vervangen, zal de krimp in de eerste fase van uitdroging aanzienlijk kleiner zijn dan de krimp berekend volgens de VBC'95. Over de uiteindelijke krimp van dit materiaal kan op basis van het verrichte onderzoek geen uitspraak worden gedaan (duur van de proeven beperkte zich tot 90 dagen). Bij een beoordeling van de krimp van lichtbeton of met lichte toeslag gemodificeerd beton zal tevens rekening moeten worden gehouden met een doorsnede-effect dat afwijkt van wat de voorschriften op dit punt voorschrijven. 8.4 Beschrijving totale krimpvervorming Als men de totale vervorming van de beschouwde mengsels wil weten, dan is een voorspelling met de VBC'95 niet toereikend. De MC'90 doet het nauwelijks beter. Om enig houvast te hebben bij het inschatten is van de totale krimpvervormingen voor de mengsels Vianen, Effen-Leur en TUD/SPOB is de volgende exercitie uitgevoerd. Van de drie genoemde mengsels is het gemiddelde van de krimpwaarden genomen zoals die zijn weergegeven in de figuren 7.11 en Deze gemiddelden zijn vervolgens beschreven door een bijpassende kromme. De best passende kromme is een exponentiele kromme. Het resultaat is weergegeven in Fig Uit de beide krimpkrommen blijkt dat het - in het onderhavige geval - niet veel uitmaakt of uitdroging na 7 of 28 dagen begint. De totale krimpvervorming van een B65 mengsel dat tussen 7 en 28 dagen na storten wordt blootgesteld aan uitdroging bij RV = 50%, zou beschreven kunnen worden met een exponentiele kromme e 0 =(O,l lnt-0,025). 10 (8.1) waarin t de tijd in dagen is. Formule (8.1) geeft een fenomenologische beschrijving van de totale krimpvervorming van een prisma, 1 OOxi 00x400 mm 3, vervaardigd van een B65-mengsel, dat na een periode van 7 â 28 dagen verharden onder verzegelde omstandigheden is blootgesteld aan wl 1 0 o 04 0 CL E 0.3 * w Geseale tot 2 8d, daarna R=500 - G 0 Gemiddelde totale krimpvervorming riii ii Tijd [dagen] Figuur 8.2 Gemiddelde gemeten totale vervorming van B65 men gsels "Vianen, Ellen-Leur en TUD/SPOB (gebaseerd op gegevens uit Fig en 7.12)

34 uitdroging bij RV = 50%. De beschrijving van de krimpvervorming met formule (8.1) is geldig tot een tijdstip t = 90 dagen. Opgemerkt wordt dat formule (8.1) geldt voor de in dit onderzoek geldende randvoorwaarden. Bij andere randvoorwaarden qua proefstukvorm, RV en voor een tijdstip waarop uitdroging aanvangt dat sterk afwijkt van wat hier is aangenomen zal een ander resultaat worden gevonden. 8.5 Rekenen met verhardingskrimp voor B65-mengsels De uitgevoerde proevenserie geeft een beeld van de verhouding tussen verhardingskrimp en uitdrogingskrimp. Met zekerheid kan worden vastgesteld dat de VBC- en MC'90-formules voor het voorspellen van uitdrogingskrimp van mengsels met de in dit rapport beschouwde sterkteklasse een aanzienlijk aandeel verhardingskrimp bevatten. Zowel in de VBC als in de MC'90 worden de aandelen verhardingskrimp en uitdrogingskrimp niet uit elkaar gehaald. Aangezien de verhardingskrimp niet, en de uitdroginqskrimp we/afhankelijk is van de proef stukaf metingen, zal men bij voorzichtig moeten zijn bij het extrapoleren van de resultaten van het huidige onderzoek naar andere situaties. Op grond van de proef resultaten in voorliggend onderzoek zou men voor het voorspellen van de totale krimpvervorming voor B65-mengsels als volgt te werk kunnen gaan. 1. Bepaal de vervorming tot aanvang uitdroging uit de gemeten kromme voor de verhardingskrimp. Voor de drie B65 mengsels met gebroken grind als toeslag kan dit gemiddelde worden benaderd met de formule (zie Fig. 8.3): ln r-i ).10 3 (8.2) aushr = ( waarin t de tijd in dagen vanaf storten. 0 0 CL E 0 0) > y = Ln(x) R2 = (-- Verhardingskrimp - Gemiddeld -- Voorstel ROBK - Log. (Verhardingskrimp - Gemiddeld) Tijd [dagen] Figuur 8.3 Gemidde/de verhardingskrimp "B65 men gse/s" (Etten-Leur, Vianen, TUD-SPOB) (NB: in de figuur is tevens een kromme aangegeven voor extra krimp van B65 beton conform een ROBK-voorste/. Deze extra krimp is enigszins vergelijkbaar met de verhardingskrimp). 41

35 Bereken uitdrogingskrimp vanaf tijdstip T waarop uitdrogen begint op de gebruikelijke wijze (Bijv. volgens MC'90). De totale krimpvervorming op tijdstip t> T is de verhardingskrimp op tijdstip T, berekend volgens formule (8.2), plus de uitdrogingskrimp in de periode (t - T) berekend volgens MC'90. Voor de randvoorwaarden beschouwd in dit rapport voldoet deze procedure redelijk goed. Voor extrapolatie naar situaties met andere randvoorwaarden kan geen garantie worden gegeven voor een goed resultaat en is voorzichtigheid geboden. 8.6 Berekeningsvoorstel ROBK Vooruitlopend op uitvoeriger regelgeving terzake is binnen Rijkswaterstaat een voorstel gedaan om de specifieke krimpverkorting volgens de VBC'95 voor hogere sterktebeton (B35 tot B65) te verhogen volgens: Er = kb. kt*. k p (8.3) waarin kb* een factor is afhankelijk van de kubusdruksterkte conform Tabel 8.2, en kp* een factor waarin het effect van wapening is verdisconteerd (van belang voor het bepalen van de krimpver - korting van gewapende constructie-elementen). Voor k t is aan te houden: kt* = tj(t+1.75) (8.4) waarin t de ouderdom in dagen is gerekend vanaf het tijdstip van storten. In feite gaat het in het ROBK-voorstel om het verdisconteren van het effect van verhardingskrimp. Tabel 8.2 kb-waarden voor berekenen additionele krimp volgens ROBK voorstel B-waarde [Mpa] kb Voor een B65-mengsel is de voorgestelde extra krimpverkorting weergegeven in Fig De met formule (8.3) berekende extra krimoverkorting is aanvankelijk groter, maar daarna kleiner dan de verhardingskrimp die is gemeten voor de vier (nominale B95) mengsels. Na ca. 20 dagen neemt de additionele krimp niet veel meer toe. Dit betekent dat, indien uitdroging plaats vindt vanaf ca. 20 dagen, de voorspellinçi van de krimp volgens het ROBK-voorstel vrijwel gelijk is aan een berekening volgens het voorstel omschreven in par Conclusies en aanbevelingen De huidige generatie krimpformules is ontstaan op basis van proeven op betonmengsels met relatief hoge water/cementfactoren, meestal groter dan 0,4. Daarbij is er stilzwijgend van 42