LABORATORIUMONDERZOEK RECYCLING BREKERZAND: AANVULLEND ONDERZOEK NAAR HET KRIMP- EN KRUIPGEDRAG

t:1osic C5977

** * -t'.. ij'. -.--- [BIB J:: n'n JKSVATE1AAT [NF J TNO-rapport 96-BT-R1477-02 TNO Bouw LABORATORIUMONDERZOEK RECYCLING BREKERZAND: AANVULLEND ONDERZOEK NAAR HET KRIMP- EN KRUIPGEDRAG Lange Kleiweg 5, Rijswijk Datum Postbus 49 3 december 1996 2600 AA Delft Telefoon 015 284 20 00 Fax 015 284 39 90 Telex 38270 Aufeur(s) fr H. Borsje Dr Ir D.A. Hordijk Ir. P.D. Steijaert Opdrachtgever: Bouwdienst Rijkswaterstaat Ing J. de Vries Postbus 20.000 3502 LA Utrecht Alle rechten voorbehouden. Niefs uit deze uitgave mag worden vermenigvuldigd en/of openbaar gemaakt door middel van druk, toto- kopie, microfilm of op welke andere Projectnaam: Krimp-kruip breekzand wijze dan ook, zonder voorafgaande Projectnr. : 5.20.3.4916 toestemming van TNO. Indien dit rapport in opdracht werd uitgebracht, wordt voor de rechten en 's : 27 verplichtingen van opdrachtgever en opdrachtnemer verwezen naar de Tabellen : 7 Algemene Voorwaarden voor onder- Figuren : 5 zoeksopdrachten aan TNO, dan wel de betreffende terzake tussen de Bij lagen : 1 partijen gesloten overeenkomst. Het ter inzage geven van het TNO-rapport aan direct belanghebbenden is toegestaan. TNO 1996 Thema : Materialen WP-onderwerp : 220 Trefwoord(en) : beton, brekerzand, krimp, kruip 4 TNO Bouw verricht onderzoek en geeft advies over bouwvraagstukken, voornamelijk in opdracht van onder weer de overheid. grote en kleine ondernemingen in de bouw, toeleveringsbedrijven en branche-instellingen. Nederlandse Organisatie voor toegepastnatuurwetenschappeliik onderzoek TNO Op opdrachten aan TNO zijn van toepassing de Algemene Voorwaarden voor onderzoeksopdrachten aan TNO, zoals gedeponeerd bil de Arrondissementsrechtbank en de Kamer van Koophandel te 's-gravenhage.

96-BT-R1477-02 december 1996 SAMENVATTING Door de Bouwdienst en de Dienst Weg- en Waterbouwkunde van Rijkswaterstaat is een projectgroep ingesteld die onderzoek verricht naar de toepasbaarheid van recycling brekerzand in beton, de projectgroep "Alttoeslag/ Recycling Brekerzand". In deze werkgroep is een onderzoeksprogramma vastgesteld, dat inmiddels is afgerond en gepubliceerd als rapport 1996/02: "Onderzoek toepassing recyclingbrekerzand in beton" van de Bouwdienst RWS en de Dienst Weg- en Waterbouwkunde [1]. Binnen het genoemde onderzoek is aandacht besteed aan het krimp- en kruipgedrag van een drietal betonsoorten, tot een ouderdom van het beton van één jaar. Omdat bleek dat de krimp noch de kruip na één jaar de eindwaarden hadden bereikt, is besloten de betreffende proeven nog een jaar door te zetten, tot een ouderdom van het beton van twee jaar. Het onderzoek is uitgevoerd op drie betonsamenstellingen, te weten: BI : Beton met grind en recycling brekerzand; BIJ : Beton met grof menggranulaat en rivierzand; Bill: Beton met grof menggranulaat en recycling brekerzand. Het beton was vervaardigd met een effectieve water-cementfactor van 0,55 hetgeen resulteerde in een 28-daagse kubusdruksterkte van circa 30 N/mm2. Uit het krimp- en kruiponderzoek is het volgende naar voren gekomen: Mengsel BI BIJ Bill Blanco; eerder uitgevoerd onderzoek Grove toeslag Grind Mengkonel- Mengkonel- Grind mix mix Fijne toeslag Recycling Rivierzand Recycling Rivierzand brekerzand brekerzand Berekende eindwaarde 1,0 1,2 1,8 0,6 krimp (%o) Berekende eindwaarde 4,6 4,0 7,1 2,9 kruipcoëfficiënt

96-BT-R1477-02 december 1996 Hieruit kan het volgende geconcludeerd worden: Wanneer kwarts toeslagmateriaal wordt vervangen door mengkorrelmix c.q. recycling brekerzand is er sprake van een grotere eindkrimp. Op basis van eerder uitgevoerde metingen aan blanco beton en op basis van de in de \TBC gegeven relatie geldt dat als of alleen grind of alleen zand wordt vervangen, dat dan de krimp ongeveer tweemaal zo hoog is; als beide worden vervangen is de krimp circa drie keer zo hoog. Deze verhoging sluit niet aan bij de in CUR-Aanbeveling 39 weergegeven verhoging voor beton met grove lichte toeslagmatenalen, welke verhoging voor dit beton circa 20 % bedraagt. Wanneer kwarts toeslagmateriaal wordt vervangen door mengkorrelmix c.q. recycling brekerzand is er sprake is van een grotere eindwaarde van de kruipcoëfficiënt. Op basis van eerder uitgevoerde metingen aan blanco beton geldt dat als of alleen grind of alleen zand wordt vervangen, dat dan de kruipcoëfficiënt ongeveer 1,5 maal zo hoog is; als beide worden vervangen is de kruipcoëfficiënt circa 2,5 keer zo hoog. Ten opzichte van de in de VBC gegeven waarde bedragen deze verhogingen respectievelijk circa 1,2 maal en 2 maal. Deze verhoging sluit niet aan bij de in CUR-Aanbeveling 39 weergegeven waarden. Bij beton met grove lichte toeslagmaterialen wordt voor beton met de onderzochte volumieke massa's juist een verlaging voorgeschreven, welke circa 25 % bedraagt. De verhoging van de krimp en kruip worden veroorzaakt door verhoging van het volume aan cementsteen en verlaging van het volume aan krimpbelemmerend toeslagmateriaal, dat bovendien nog deels uit het minder stijve materiaal baksteen bestaat. De resultaten van het uitgevoerde onderzoek sluiten goed aan bij de resultaten van eerder uitgevoerd onderzoek voor CUR-commissie B 38: "Mengpuingranulaten" [3], waarbij het grind in verschillende percentages werd vervangen door betongranulaat.

96-BT-R 1477-02 december 1996 INHOUDSOPGAVE 4 SAMENVATFING 2 1 INLEIDiNG EN OPDRACHT 5 2 ALGEMENE PROJECTGEGEVENS 6 2.1 Betonsamenstellingen 6 2.2 Wijze van onderzoek 7 2.3 Eigenschappen van de aangemaakte mengsels en het vervaardigde beton 7 3 RESULTATEN VAN HET ONDERZOEK 8 4 BESPREKING VAN DE RESULTATEN VAN HET KRIMPONDERZOEK 12 4.1 Eindkrimp 12 4.2 Krimpverloop in relatie tot de voorschriften 14 5 BESPREKING VAN DE RESULTATEN VAN HET KRUIPONDERZOEK 16 5.1 Eindkruip 16 5.2 Kruipverloop in relatie tot de voorschriften 18 6 CONCLUSIES 20 7 LITERATUUR 21 FIGUREN 1 t/m 5 22 BIJLAGE 1: Korrelverdelingsdiagram totale toeslag 27

96-BT-R1477-02 december 1996 INLEIDING EN OPDRACHT Door de Bouwdienst en de Dienst Weg- en Waterbouwkunde van Rijkswaterstaat is een projectgroep ingesteld die onderzoek verricht naar de toepasbaarheid van recycling brekerzand in beton, de proj eetgroep "Alttoeslag/ Recycling Brekerzand". Vanuit deze werkgroep is een onderzoeksprogramma tot stand gekomen, welk onderzoek inmiddels is afgerond en gepubliceerd als rapport 1996/02: "Onderzoek toepassing recyclingbrekerzand in beton" van de Bouwdienst RWS en de Dienst Weg- en Waterbouwkunde [1]. Binnen het genoemde onderzoek is aandacht besteed aan het krimp- en kruipgedrag van een drietal betonsoorten, tot een ouderdom van het beton van één jaar. Omdat bleek dat de krimp noch de kruip na één jaar de eindwaarden hadden bereikt, is besloten de betreffende proeven nog een jaar door te zetten, tot een ouderdom van het beton van twee jaar. In dit rapport is in eerste instantie een samenvatting opgenomen van de gegevens van de onderzochte betonsoorten, hetgeen overgenomen is uit het bovengenoemde rapport. Vervolgens zijn de meetresultaten van het krimp- en kruiponderzoek weergegeven, waarna de meetresultaten zowel per betonsoort als per eigenschap zijn geanalyseerd. Het onderzoek is door TNO Bouw aangeboden via offerte 95.20.557fBEH/HTC, d.d. 19 oktober 1995. Vervolgens heeft de Bouwdienst Rijkswaterstaat, afdeling Bouwspeurwerk, via bonnummer 94006365/BICA, d.d. 25 oktober 1995 aan TNO Bouw opdracht gegeven voor uitvoering van het onderzoek.

96-BT-R1477-02 december 1996 6 ALGEMENE PROJECTGEGEVENS 2.1 Betonsamenstellingen Het onderzoek is uitgevoerd op drie betonsamenstellingen, te weten: BI : Beton met grind en recycling brekerzand; BIJ : Beton met grof menggranulaat en nvierzand; BlIJ: Beton met grof menggranulaat en recycling brekerzand. In tabel 2.1 is een overzicht van de drie betonsamenstellingen opgenomen. Tabel 2.1: Betonsamenstelling Mengsel B T B II B III Grof toeslag grind menggranulaat menggranulaat Fijn toeslag recycling brekerzand rivierzand recycling brekerzand Effectief water (1/m3) 168 171 174 Geabsorbeerd water (11m3 ) 55 84 125 Cement (kg/m3) 306 309 317 Grof toeslag; droog (kg/m3) 1077 863 855 Fijn toeslag; droog (kg/m3) 607 721 599 Effectieve water-cementfactor 0,55 0,55 0,55 Als grof toeslagmateriaal is 60% (V/V) van het totale toeslagmateriaal aangehouden. Bij gebruik van het aangeleverde grof menggranulaat en recycling brekerzand (BIJl) leidt dit tot de gradering die in bijlage 1 is gegeven. Voor samenstelling BI waarbij in plaats van grof menggranulaat grind wordt toegepast is dezelfde gradering van het menggranulaat aangehouden door het grind samen te stellen uit fracties kwartsmateriaal, inclusief het gedeelte < 4 mm. Voor samenstelling BIJ, waarbij in plaats van recycling brekerzand nvierzand is toegepast, is hiervoor gebruik gemaakt van fijn landzand (0-0,5) aangevuld met grovere fracties, zodat de totale zandgradering overeenkomt met die van recycling brekerzand. Als cement is hoogovencement klasse A CEMIJ toegepast (het huidige CEM IIJIB 42,5 LH HS).

96-BT-R1477-02 december 1996 2.2 Wijze van onderzoek Voor elk van de drie samenstellingen zijn drie charges beton vervaardigd, waarna per charge onder andere de volgende proefstukken zijn vervaardigd: - één prisma van 100 x 100 x 400 mm', ter bepaling van het krimpgedrag, - één prisma van 100 x 100 x 400 mm', ter bepaling van het kruipgedrag. Voor de bepaling van de krimp en kruip zijn de methoden aangehouden, zoals vermeld in deel G (lichtbeton) van de voorschriften Beton VB 1974/1984 [2]. Het onderzoek is uitgevoerd bij een klimaat van 20 C en 50 % relatieve vochtigheid. Het kruiponderzoek is uitgevoerd bij een belastingsniveau van 1/3 * de prismadruksterke. 2.3 Eigenschappen van de aangemaakte mengsels en het vervaardigde beton De resultaten van de proeven op de aangemaakte mengsels en op het vervaardigde beton zijn, met uitzondering van die voor de krimp en de kruip, weergegeven in tabel 2.2. Tabel 2.2: Eigenschappen van de aangemaakte mengsels en het vervaardigde beton. Samenstelling 1 II III Soort grof toeslag grind menggranulaat menggranulaat Soort fijn toeslag recycling brekerzand rivierzand recycling brekerzand Zetmaat (mm) 105 97 94 Schudmaat (mm) 425 405 395 Volumieke massa mengsel (kg/m3) 2210 2173 2063 Luchtgehalte % (v/v) 2,7 2,6 3,3 Gehalte fijn (1/m3) 165 176 178 Ovendroge volumieke massa (kg/m3) 2032 1971 1818 Gemiddelde volumieke massa van kubussen, véôr drogen (kg/m3) 2236 2190 2092 28-daagse kubusdruksterkte (N/mm2) 29,6 32,0 27,4 28-daagse prismadruksterkte (N/mm2) 23,9 25,0 22,5 28-daagse splijttreksterkte (N/mm2) 3,1 3,2 2,9 Elasticiteitsmodulus (N/mm2) 20.900 22.700 20.000

96-BT-R1477-02 december 1996 8 3 RESULTATEN VAN HET ONDERZOEK De resultaten van de krimp- en de kruipproeven zijn weergegeven in de tabellen 3.1-3.3 voor respectievelijk de samenstellingen T, II en III. Deze resultaten zijn grafisch weergegeven in de figuren 1 t/m 5. De krimpproeven zijn gestart op een ouderdom van het beton van 7 dagen en de kruipproeven op een ouderdom van 28 dagen. In de tabellen en grafieken is zowel de krimp, de kruip als de gesommeerde krimp en kruip weergegeven. De krimp is rechtstreeks bepaald aan uitdrogende, onbelaste proefstukken. De kruip is bepaald aan uitdrogende, belaste proefstukken. Omdat in dit laatste geval gelijktijdig krimp van het proefstuk optrad, is de kruip berekend als het verschil tussen de totale vervorming van het belaste proefstuk en de krimp van een vergelijkbaar onbelast proefstuk, opgeslagen onder de zelfde condities, berekend vanaf het aanvang van de kruipproef (28 dagen). Dit kan in formulevorm als volgt worden weergegeven: x dg = Er +k, x dg - ( Cr, x dg - r, 28

96-BT-R1477-02 december 1996 Tabel 3.1: Resultaten van het krimp- en kruiponderzoek; mengsel BI BI: Grind met recycling brekerzand Ouderdom (dg) Krimp (%o) Krimp + kruip (%o) Kruip (%o) 7 0,00 0,00 0,00 28 0,18 0,00 0,00 60 0,31 0,41 0,28 88 0,43 0,62 0,38 123 0,50 0,80 0,48 150 0,56 0,92 0,54 185 0,60 1,05 0,63 213 0,63 1,12 0,67 241 0,66 1,19 0,71 270 0,68 1,26 0,76 304 0,70 1,30 0,78 332 0,71 1,35 0,83 367 0,73 1,42 0,87 430 0,79 1,52 0,94 451 0,77 1,55 0,97 493 0,79 1,61 1,01 521 0,79 1,65 1,04 577 0,82 1,73 1,09 605 0,83 1,75 1,11 633 0,83 1,79 1,13 675 0,85 1,84 1,17 703 0,86 1,86 1,19 731 0,86 1,89 1,21

96-BT-R1477-02 december 1996 10 Tabel 3.2: Resultaten van het krimp- en kruiponderzoek; mengsel BIJ B II: Mengkorrelmix met nvierzand Ouderdom (dg) Krimp (%o) Krimp + ksuip (%o) Kruip (%o) 7 0,00 0,00 0,00 28 0,10 0,00 0,00 63 0,21 0,37 0,26 91 0,27 0,53 0,36 119 0,33 0,66 0,43 154 0,40 0,80 0,50 182 0,46 0,90 0,55 210 0,49 0,96 0,58 245 0,54 1,07 0,63 273 0,57 1,14 0,68 301 0,59 1,18 0,69 336 0,62 1,26 0,74 364 0,65 1,31 0,76 427 0,69 1,43 0,84 490 0,73 1,52 0,89 518 0,74 1,55 0,92 546 0,76 1,59 0,94 574 0,77 1,63 0,96 602 0,78 1,66 0,98 644 0,80 1,70 1,00 672 0,81 1,75 1,04 700 0,82 1,76 1,04 728 0,83 1,79 1,06

96-BT-R1477-02 december 1996 11 Tabel 3.3: Resultaten van het krimp- en kruiponderzoek; mengsel Bill B III: Mengkorrelmix met recycling brekerzand Ouderdom (dg) Krimp (%o) Krimp + ksuip (%o) Kruip (%o) 7 0,00 0,00 0,00 28 0,09 0,00 0,00 62 0,21 0,61 0,48 90 0,30 0,86 0,65 124 0,39 1,11 0,81 152 0,47 1,26 0,88 186 0,57 1,48 0,10 214 0,63 1,59 1,05 242 0,69 1,72 1,12 272 0,72 1,82 1,18 305 0,76 1,92 1,24 333 0,80 2,00 1,29 361 0,90 2,12 1,31 404 0,88 2,26 1,46 425 0,90 2,31 1,49 468 0,93 2,42 1,58 516 0,96 2,53 1,66 544 0,98 2,60 1,70 572 1,00 2,65 1,74 600 1,01 2,70 1,77 642 1,03 2,78 1,84 698 1,06 2,86 1,90 726 1,07 2,91 1,92

96-BT-R1477-02 december 1996 12 4 BESPREKING VAN DE RESULTATEN VAN HET KRIMPONDERZOEK 4.1 Eindkrimp De eindkrimp van beton wordt, voor zover ze afhangt van de betonsamenstelling, bepaald door het volume-aandeel aan cementsteen en de kwaliteit (water-cementfactor) enerzijds en de stijfheid van het ksimpbelemmerende toeslagmateriaal anderzijds. In formulevorm kan dit worden weergegeven als: ct =crc *(1 ' -g)'1 (1) Hierin is: c= de krimp van de cementsteen g = a = het volume-aandeel aan krimpbelemmerend toeslagmateriaal een constante die afhangt van het toeslagmateriaal; voor zand en grind is a gelijk aan 1,7; voor baksteen is c lager. Verder is de krimp afhankelijk van de relatieve vochtigheid en wordt de krimpontwikkeling bepaald door de oppervlakte/inhoud-verhouding van het krimpende betononderdeel. Water aanwezig in grote ponën van bijvoorbeeld toeslagmateriaal heeft op de krimpontwikkeling een vertragende invloed. De krimp van beton als functie van de tijd ( r(t)) verloopt volgens een hyperbool: cr (t)=t/(a*t+b) (2a) of ook: t/cr (t)=a*t+b (2b) Hierin is: t = tijd (dagen); a,b = constanten. Met formule (2b) kan een hneaire correlatie worden berekend, waaruit de constanten a en b volgen. De asymptoot van t nadert tot oneindig is eind = 1 / a Dit is de berekende eindwaarde van de krimp. Zoals uit figuur 4 blijkt, zijn deze eindwaarden na 2 jaar nog niet bereikt. In tabel 4.1 worden de resultaten van de correlatieberekeningen gegeven voor de drie onderzochte mengsels. In deze tabel worden eveneens de resultaten weergegeven van eerder onderzoek dat gedurende een jaar is uitgevoerd op vier mengsels met een vergelijkbare sterkte (B 25): blanco beton met zand en grind en drie mengsels waarvan het grind gedeeltelijk was vervangen door betongranulaat (CUR-commissie B38:"Mengpuingranulaten' [3]). Van de voor deze mengsels berekende eindwaarden van de krimp is vervolgens aangegeven hoeveel maal deze groter zijn dan die van blanco beton. In de tabel is tevens vermeld hoe groot het volume-aandeel is aan cementsteen (= 1 - g) en is aangegeven welke exponent a kan worden berekend, uitgaande van een 8rc die voor blanco beton een a-waarde van 1,7 inhoudt.

96-BT-R1477-02 december 1996 13 Tabel 4.1: Resultaten van het krimponderzoek Mengsel 1 BI BIJ BIJT 2 3 4 (blanco [3]) [3] [3] [3] Effectieve 0,59 0,55 0,55 0,55 0,59 0,59 0,59 watercementfactor Cementgehalte 285 306 309 319 287 286 286 (kg/m3) Kubusdruk- 31,7 29,6 32,0 27,4 32,2 30,2 31,9 sterkte (N/mm2) Cementsteen (V/V): - gedoseerd 0,263 0,271 0,275 0,281 n.b. n.b. n.b. - uit grof -- -- 0,089 0,088 - uit fijn -- 0,072 -- 0,071 Totaal(=1-g) 0,263 0,343 0,364 0,440 Resultaten lineaire regressie (formule (2)) Regressie- 0,98 1,00 1,00 0,97 0,97 0,99 0,89 coëfficiënt Berekende eind- 0,56 1,00 1,17 1,76 0,64 0,74 0,90 waarde krimp(- %o) Berekende eind- 1,0 1,8 2,1 3,1 1,1 1,3 1,6 waarde krimp t- ov blanco Berekende 1,7 1,6 1,5 1,4 n.b. n.b. n.b. waarde van a n.b. = niet bepaald 1 (blanco) = Grind / rivierzand BI = Grind / recycling brekerzand BIJ = Mengkorrelmix / rivierzand BIJT = Mengkorrelmix / recycling brekerzand 2 = (80 % grind / 20 % betongranulaat) / rivierzand 3 = (50 % grind / 50 % betongranulaat) / rivierzand 4 = (20 % grind / 80 % betongranulaat) / rivierzand

96-BT-R1477-02 december 1996 14 Uit tabel 4.1 blijkt dat wanneer kwarts toeslagmateriaal wordt vervangen door mengkonelmix c.q. recycling brekerzand, er sprake is van een grotere eindkrimp. Wanneer of alleen grind of alleen zand wordt vervangen, wordt de krimp ongeveer tweemaal zo hoog. Wanneer beide worden vervangen, is de krimp circa drie keer zo hoog. Deze resultaten sluiten goed aan bij de resultaten van eerder uitgevoerd onderzoek [3], waarbij het grind in verschillende percentages werd vervangen door betongranulaat. De verhoging van de krimp wordt veroorzaakt door verhoging van het volume aan cementsteen en verlaging van het volume aan krimpbelemmerend toeslagmateriaal, dat bovendien nog deels uit het minder stijve materiaal baksteen bestaat. 4.2 Krimpverloop in relatie tot de voorschriften In de VBC [4] wordt in paragraaf 6.1.6 voor het verloop van de krimp (Er) de volgende relatie gegeven: = * k, * kh * * (3) Hierin is: = basiskrimp = 0,4 %o kb = factor afhankelijk van de betonkwaliteit = 1,2 kb = factor afhankelijk van de fictieve dikte = 1,2 kp = factor afhankelijk van het wapeningspercentage = 1,0 k = factor afhankelijk van de tijd (dg) = t / (t + 14,14) Samenvattend geldt: Er = (0,58 * t) / (t + 14,14) (4) De berekende eindwaarde van de krimp bedraagt volgens deze formule 0,58 %. In CIJR-Aanbeveling 39 [5] wordt voor beton vervaardigd met grove lichte toeslagmaterialen aangegeven dat de krimpverkorting, zoals vermeld in formule (3), moet worden vermenigvuldigd met de factor k5, welke gelijk is aan 1,2. Tevens moet de factor k vervangen worden door t / (t + 50). Samenvattend geldt dus voor de krimpverkorting volgens CUR-Aanbeveling 39: = (0,69 * t) / (t + 50) (5) De berekende eindwaarde van de krimp bedraagt volgens deze formule 0,69 %. In figuur 4 is het verloop van de krimp van de mengsels BI, BIJ en BIJT weergegeven, tezamen met die van blanco beton met zand en grind [3]. In deze figuur zijn tevens de in de VBC en in CTJR-Aanbeveling 39 gegeven relaties voor het verloop van de krimp weergegeven. Voor deze laatste relaties is uitgegaan van betonkwaliteit B 25. Uit de formules (4) en (5) en uit figuur 4 kunnen de volgende conclusies getrokken worden: - de berekende eindwaarde van de krimp van het in [3] onderzochte blanco beton bedraagt 0,56 %o (zie paragraaf 4.1), welke waarde goed overeenkomt met de berekende eindwaarde volgens formule (4) uit de VBC, die 0,58 %o bedraagt,

96-BT-R1477-02 december 1996 15 - het gemeten krimpverloop van het in [3] onderzochte blanco beton wijkt af van het in de VBC geschematiseerde verloop; ten aanzien van de VBC verloopt de krimp van het blanco beton trager; op basis van de resultaten van deze ene proef is niet aan te geven of dit algemeen geldt, - voor beton met grove lichte toeslagmaterialen (lijn volgens CUIR-Aanbeveling 39) is de krimp in de eerste periode van uitdrogen gennger dan voor beton met harde dichte toeslagmaterialen (lijn volgens de VBC); de verklaring hiervoor is dat het water dat in het poreuze toeslagmateriaal aanwezig is, als een "vochtreserve" werkt, waardoor de uitdrogingskrimp in de eerste periode wordt tegengegaan; na enige maanden neemt de krimp bij lichtbeton meer toe dan bij grindbeton, - als gevolg van het bovengenoemde proces ligt het krimpverloop van de mengsels met mengkorrelmix c.q. recycling brekerzand in eerste instantie dicht bij het gemeten krimpverloop van het blanco beton en onder het in de VBC geschematiseerde verloop; pas na verloop van tijd divergeren de lijnen, - de volgens CUR-Aanbeveling 39 berekende eindwaarde van de krimp van beton met grove lichte toeslagmaterialen bedraagt 0,69 %o; deze waarde wordt door alle drie de onderzochte mengsels met mengkorrelmix c.q. recycling brekerzand duidelijk overschreden.

96-BT-R1 477-02 december 1996 16 5.1 Eindkruip BESPREKING VAN DE RESULTATEN VAN HET KRUIPONDERZOEK De kruip van beton als functie van de tijd (Ek(t)) verloopt ook volgens een hyperbool: ck (t) = t / (c * t + d) (6a) of ook: t/ck (t)=c*t+d (6b) Hierin is: t = tijd (dagen); c,d = constanten. Met formule (6h) kan een lineaire correlatie worden berekend, waaruit de constanten c en d volgen. De asymptoot van t nadert tot oneindig is k,eind 11C Dit is de berekende eindwaarde van de kruip. Na een periode van 2 jaar zijn deze eindwaarden nog niet bereikt. Tri de VBC [4] wordt voor de kruip zelf geen relatie gegeven, maar wel voor de kruipcoëfficiënt. Deze kruipcoëfficiënt () is als volgt gedefinieerd: ()= Ck/Eel (7) Hierin is: de kruipvervorming Ee! = de elastische vervorming (/E) In tabel 5.1 zijn naast de berekende eindwaarden van de kruip ook de daarmee berekende eindwaarden van de kruipcoëfficiënt weergegeven. Eenvoudigheidshalve is daarbij de elastische vervorming per betonsamenstelling bepaald met behulp van de gemiddelde waarde voor de pnsmadruksterkte (belastingrnveau in kruipproef is 1/3 van de prismadruksterkte) en de gemiddelde waarde voor de elasticiteitsmodulus (zie tabel 2.2). In tabel 5.1 worden de resultaten van de correlatieberekeningen gegeven voor de drie onderzochte mengsels. In deze tabel worden eveneens de resultaten weergegeven van eerder onderzoek dat gedurende een jaar is uitgevoerd op vier mengsels met een vergelijkbare sterkte (B 25): blanco beton met zand en grind en drie mengsels waarvan het grind gedeeltelijk was vervangen door betongranulaat [3]. Ook voor deze mengsels is eerst de eindwaarde van de kruip berekend, waarna de eindwaarde van de kruipcoëfficiënt is berekend. Tenslotte is aangegeven hoeveel maal deze groter is dan die van blanco beton.

96-BT-R1477-02 december 1996 17 Tabel 5.1: Resultaten van het kruiponderzoek Mengsel 1 BI BIJ BIJT 2 3 4 (blanco) [3] [3] [3] [3] Effectieve 0,59 0,55 0,55 0,55 0,59 0,59 0,59 watercementfactor Cement- 285 306 309 319 287 286 286 gehalte (kg/m3) Pnsmadruk- 22,3 23,9 25,0 22,5 21,7 19,7 23,2 sterkte (N/mm2) E-modulus 25900 20900 22700 20000 24300 25400 25600 (N/mm2) Resultaten Iineaire regressie(formule (6b)) Regressie- 0,97 0,99 0,99 0,98 0,98 0,97 0,95 coëfficiënt Berekende 0,84 1,74 1,48 2,70 0,88 1,08 1,23 eindwaarde kruip(%o) Berekende 2,90 4,56 4,00 7,11 2,93 4,15 4,10 eindwaarde kruipcoëfficiënt Berekende 1,0 1,6 1,4 2,5 1,0 1,4 1,4 eindwaarde kruipcoëfficiënt tov blanco 1 (blanco) = Grind / rivierzand BI = Grind / recycling brekerzand BIT = Mengkorrelmix / rivierzand BIJT = Mengkorrelmix / recycling brekerzand 2 = (80 % grind / 20 % betongranulaat) / rivierzand 3 = (50 % grind / 50 % betongranulaat) / rivierzand 4 = (20 % grind / 80 % betongranulaat) / rivierzand

96-BT-R1477-02 december 1996 18 Uit tabel 5.1 blijkt dat wanneer kwarts toeslagmateriaal wordt vervangen door mengkorrelmix c.q. recycling brekerzand, er sprake is van een grotere eindwaarde voor de kruipcoëfficiënt. Wanneer of alleen grind of alleen zand wordt vervangen, wordt de kruipcoëfficiënt ongeveer 1,5 maal zo hoog. Wanneer beide worden vervangen, is de kruip circa 2,5 keer zo hoog. Deze resultaten sluiten redelijk goed aan bij de resultaten van eerder uitgevoerd onderzoek [3], waarbij het grind in verschillende percentages werd vervangen door betongranulaat. Bij de uitgevoerde onderzoeken zijn de geometrie van de proefstukken, de omgevingscondities, het belastingsniveau, de betonkwaliteit en het tijdstip van belasten nagenoeg gelijk geweest. De verhoging van de kruipcoëfficiënt zal dus veroorzaakt worden door verhoging van het volume aan cementsteen en verlaging van het volume aan kruipbelemmerend toeslagmateriaal, dat bovendien nog deels uit het minder stijve materiaal baksteen bestaat. 5.2 Kruipverloop in relatie tot de voorschriften In de VBC [4] wordt ten aanzien van de kruip een relatie voor de grootte van de kruipcoëfficiënt gegeven. Deze kruipcoëfficiënt (4)) is als volgt gedefinieerd: 4k'e! (7) Hierin is: Ek = de kruipvervorming Ee! = de elastische vervorming (/E) In paragraaf 6.1.5 van de VBC wordt voor de kruipcoëfficiënt de volgende relatie gegeven: 4)=kc *kd *kb *kh *kt (8) Hierin is: k = factor afhankelijk van de relatieve vochtighcid = 2,6 kd = factor afhankelijk van de ouderdom van het beton op het moment van belasten (28 dagen) = 1,0 kb = factor afhankelijk van de betonkwaliteit = 1,2 kh = factor afhankelijk van de fictieve dikte = 1,2 k1 = factor afhankelijk van de tijd (dg) = t / (t + 14,14) Samenvattend geldt: 4) = (3,74 * t) / (t + 14,14) (9) De berekende eindwaarde van de kruipcoëfficiënt bedraagt volgens deze formule 3,74. In CIIR-Aanbeveling 39 [5] wordt voor beton vervaardigd met grove lichte toeslagmatenalen aangegeven dat de kruipcoëfficiënt, zoals vermeld in formule (9), moet worden vermenigvuldigd met de factor k4, waarvoor geldt: k4 = (p / 2300)15 met p = ovendroge volumieke massa (kg/m3). Indien wordt uitgegaan van een ovendroge volumieke massa van 1940 kg/m3, de gemiddelde waarde van de mengsels BI-Bill, geldt k4 = 0,77. Dit resulteert in een berekende eindwaarde voor de kruipcoëfficiënt van 2,88.

96-BT-R1477-02 december 1996 19 In figuur 5 is het verloop van de kruipcoëffciënt van de mengsels BI, BIl en BIll weergegeven, tezamen met die van blanco beton met zand en grind [3]. Eenvoudigheidshalve is daarbij de elastische vervorming per betonsamenstelling bepaald met behulp van de gemiddelde waarde voor de prismadruksterkte (belastingniveau in kruipproef is 1/3 van de prismadruksterkte) en de gemiddelde waarde voor de elasticiteitsmodulus (zie tabel 2.2). In dit figuur zijn tevens de in de VBC en in CUR-Aanbeveling 39 gegeven relaties voor het verloop van de kruipcoëfficiënt weergegeven. Voor deze relaties is uitgegaan van betonkwaliteit B 25. Uit formule (9) en uit figuur 5 kunnen de volgende conclusies getrokken worden: - de berekende eindwaarde van de kruipcoëfficiënt van het in [3] onderzochte blanco beton bedraagt 2,90 (zie paragraaf 5.1), welke waarde minder is dan de berekende eindwaarde volgens formule (8) uit de VBC, die 3,74 bedraagt, - uit tabel 5.1 blijkt dat wanneer van gebruikelijk kwarts toeslagmateriaal of alleen grind of alleen zand wordt vervangen door menggranulaat c.q. recycling brekerzand, de kruipcoëfficiënt ongeveer 1,5 maal zo hoog wordt, en wanneer beide worden vervangen de kruipcoëfficiënt circa 2,5 keer zo hoog wordt; indien de gemeten waarden vergeleken worden met de waarde van de in de VBC gegeven formule, dan bedragen deze factoren respectievelijk circa 1,2 maal en 2 maal, - het gemeten verloop van de kruipcoëfficiënt van het in [3] onderzochte blanco beton wijkt af van het in de VBC geschematiseerde verloop; ten aanzien van de VBC verloopt de kruip van het blanco beton trager; op basis van de resultaten van deze ene proef is niet aan te geven of dit algemeen geldt, - de volgens CTJR-Aanbeveling 39 berekende eindwaarde van de kruipcoëfficiënt van beton met grove lichte toeslagmaterialen bedraagt 2,88 %o; deze waarde wordt door alle drie de onderzochte mengsels met mengkorrelmix c.q. recycling brekerzand duidelijk overschreden.

96-BT-R1477-02 december 1996 20 6 CONCLUSIES Uit het onderzoek naar het krimp- en kruipgedrag van beton waarvan het toeslagmateriaal geheel of gedeeltelijk is vervangen door korrelmix c.q. recycling brekerzand kan het volgende geconcludeerd worden: - Wanneer kwarts toeslagmatenaal wordt vervangen door mengkorrelmix c.q. recycling brekerzand is er sprake van een grotere eindkrimp. Op basis van eerder uitgevoerde metingen aan blanco beton en op basis van de in de VBC gegeven relatie geldt dat als of alleen grind of alleen zand wordt vervangen, dat dan de krimp ongeveer tweemaal zo hoog is; als beide worden vervangen is de krimp circa drie keer zo hoog. Deze verhoging sluit niet aan bij de in CUR-Aanbeveling 39 weergegeven verhoging voor beton met grove lichte toeslagmaterialen, welke verhoging voor dit beton circa 20 % bedraagt. Wanneer kwarts toeslagmateriaal wordt vervangen door mengkorrelmix c.q. recycling brekerzand is er sprake is van een grotere eindwaarde van de kruipcoëfficiënt. Op basis van eerder uitgevoerde metingen aan blanco beton geldt dat als of alleen grind of alleen zand wordt vervangen, dat dan de kruipcoëfficiënt ongeveer 1,5 maal zo hoog is; als beide worden vervangen, is de kruipcoëfficiënt circa 2,5 keer zo hoog. Ten opzichte van de in de VBC gegeven waarde bedragen deze verhogingen respectievelijk circa 1,2 maal en 2 maal. Deze verhoging sluit niet aan bij de in CUR-Aanbeveling 39 weergegeven waarden. Bij beton met grove lichte toeslagmatenalen wordt voor beton met de onderzochte volumieke massa's juist een verlaging voorgeschreven, welke circa 25 % bedraagt. De verhoging van de krimp en kruip worden veroorzaakt door verhoging van het volume aan cementsteen en verlaging van het volume aan krimpbelemmerend toeslagmateriaal, dat bovendien nog deels uit het minder stijve materiaal baksteen bestaat. Deze resultaten sluiten goed aan bij de resultaten van eerder uitgevoerd onderzoek voor CURcommissie B38:'TMengpuingranulaten" 31, waarbij het grind in verschillende percentages werd vervangen door betongranulaat. TNO Bouw, Afdeling Bouwtec o, Ir. H. Borsje Ir. P.D. Steijaert (

96-BT-R1477-02 december 1996 21 LITERATUUR Rapport 1996/02: "Onderzoek toepassing recyclingbrekerzand in beton"; Bouwdienst RWS en de Dienst Weg- en Waterbouwkunde; publicatienummer W-DWW-96-046 BD-B SW-96-23, d.d. september 1996 NEN 3880 (1984); Voorschriften Beton VB 1974/1984 TNO-rapport B-91-0235: "Vervanging van grind door betongranulaat of metselwerkgranulaat en de invloed hiervan op betoneigenschappen", d.d. april 1991 NEN 6720 (1990); Voorschriften Beton - Constructieve eisen en rekenmethoden (VBC) CUR-aanbeveling 39; Beton met grove lichte toeslagmaterialen. Aanvullende bepalingen op NEN 6720 (VBC), NEN 5950 (VBT) en NEN 6722 (VBU)

96-BT-R1477-02 december 1996 22 Figuur 1: Resultaten van het krimp- en kruiponderzoek op mengsel BI KHMP EN KRUIPVEPVORMNCEN 3 BI: grind en recycling brekerzond 2,8 2,6 2,4 2,2 2 1,8 1,6 1,4 1,2 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0 200 400 Ouderdom (dg) 0 Krimp 0 Kruip A Krimp ± kruip

96-BT-R1477-02 december 1996 23 Figuur 2: Resultaten van het krimp- en kruiponderzoek op mengsel BIJ KEIMP EN KRUPVEPVORMNCEN 3 Bil: menggranulaat en rivierzand 2,8 2,6 2,4 2,2 2,8 1,6 1,4 1,2 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0 200 400 we Ouderdom (dg) 0 Krimp 0 Kruip Krimp ± kruip

96-BT-R1477-02 december 1996 24 Figuur 3: Resultaten van het krimp- en kruiponderzoek op mengsel BIJT KR!MP EN KPUIPVEPVOPMINCEN 3 Bill: menggranulaat en recy.brekerzand 2,8 2,6 2,4 2,2 2 1,8 1,6 1,4 1,2 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0 200 400 Ouderdom (dg) Krimp 0 Kruip Krimp + kruip

96-BT-R1477-02 december 1996 25 Figuur 4: Resultaten van het krimponderzoek, inclusief de resultaten van eerder onderzoek op referentiebeton; aan het einde van de meetperioden zijn de eindwaarden voor de krimp nog niet bereikt. 1,5 1.4 1.3 1.2 1.1 0 0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0:1 0 0 200 400 600 800 Ouderdom (dg) Cl BI + Bil o Bill Blonco

96-BT-R1477-02 december 1996 26 Figuur 5: Resultaten van het kruiponderzoek, inclusief de resultaten van eerder onderzoek op referentiebeton; aan het einde van de meetpenoden zijn de eindwaarden voor de kruipcoëfficiënt nog niet bereikt. 6 5 4 0 0 VBC 3 :3 2 0 0 200 400 600 800 Ouderdom (dg) 0 Mengsel BI + Mengsel Bil Mengsel Bill 11 Referentie

96-BT-R1477-02 december 1996 27 Bijlage 1: Korrelverdelingsdiagram totale toeslag. Zeef J Cumulatieve zeefrest % (vlv) C32 0 ] C 22,4 4,7 C 16 13,4 C 11,2 26,6 C8 37,6 C4 53,4 2 mm 62,9 1 mm 70,8 500 tm 79,6 250 im 89,8 125 j.im 95,9 63 tm 98,2 Fm 5,03