Beton
Van Wikipedia
Beton (fr.: béton) is een bouwmateriaal, samengesteld met het bindmiddel cement en een of meer andere toeslagmaterialen zoals zand , grind of steenslag, dat de eigenschap heeft om door toevoeging van water te verharden. Goed beton is een oordeelkundig mengsel, waarin de korrelgroottes van de verschillende soorten zand en grind in de juiste hoeveelheden, elkaar zodanig aanvullen, dat zij uitharden tot een steenachtig materiaal. In tegenstelling tot gips lost het materiaal, eens verhard, niet meer op in water.
Door de relatief lage prijs van het materiaal, de relatieve inertie, de eenvoud van gebruik en de vele mogelijkheden is beton een veelgebruikt bouwmateriaal. Het jaarlijkse verbruik per inwoner bedraag ongeveer 1 kubieke meter.
Inhoud |
[bewerk] Geschiedenis
De Egyptenaren, de Babyloniërs, de Feniciërs, de Grieken en de Romeinen kenden reeds de voordelen van het gebruik van (ongewapend) beton. De Romeinen gebruikten het bij de bouw van bruggen en, omdat beton ook onder water uithardt, bij de bouw van aquaducten. Bij de bouw van het Colosseum en het Pantheon werd door de Romeinen eveneens beton gebruikt. Als bindmiddel werd meestal kalk of tras gebruikt. Later is deze betontechniek echter in onbruik geraakt. Pas na de uitvinding in 1850 van het Portlandcement (genoemd naar het Engelse plaats Portland) door de Engelsman Joseph Aspdin werd het gebruik van beton herontdekt. Momenteel wordt meer en meer hoogovencement gebruikt wegens zijn goede eigenschappen.
[bewerk] Samenstelling
Beton ontstaat door de toeslagstoffen of granulaten samen met het bindmiddel en water in geschikte verhoudingen te mengen, waardoor in uitgeharde toestand de hardheid en duurzaamheid van natuurlijk gesteente wordt geëvenaard. Doel van de verhouding cement/zand/steenslag is de holtes tussen het grind met de zandkorrels op te vullen, en de overblijvende holtes tussen de grind- en zandkorrels met behulp van het cement aan elkaar te hangen.
Water kan niet onbeperkt worden toegevoegd. De verharding van cement is een chemische reactie die een beperkte hoeveelheid water vraagt, en een teveel aan water levert zwakker beton ("water is vergif van beton"). Bijgevolg is de juiste verhouding water/cement, gekarakteriseerd door de water/cement-factor, noodzakelijk om een goede kwaliteit van het beton te verkrijgen. Men noemt dit de water/cementfactor. Wanneer het betonmengsel eenmaal gestort is, dient men het echter wel goed nat te houden, opdat ook het oppervlak goed uithardt, en om krimpscheuren te voorkomen.
Het toegepaste recept is enerzijds afhankelijk van de gewenste sterkte en anderzijds van de omgeving, of het milieu (omgeving) waar de betonconstructie zich in bevindt.
Beton voor constructies wordt vrijwel uitsluitend geleverd door gespecialiseerde betoncentrales, waar een constante samenstelling en kwaliteit van het beton kan worden gewaarborgd.
[bewerk] Eigenschappen
Beton is een bros materiaal met een hoge druksterkte en een zeer lage treksterkte: de treksterkte is ongeveer 10 keer kleiner dan de druksterkte.
[bewerk] Hulpstoffen en toevoegsels
In beton kunnen veel verschillende soorten hulpstoffen gebruikt worden. Deze dienen om de eigenschappen van het beton te verbeteren of aan te passen.
- (super)plastificeerders, die de verwerkbaarheid van het beton verhogen zonder water toe te voegen (en dus de sterkte te verminderen);
- bindingsversnellers zoals calciumchloride;
- bindingsvertragers zoals suiker, om een betonmengsel gedurende langere tijd te kunnen gebruiken;
- luchtbelvormers, om de vorstbestendigheid van het beton te verhogen;
- water vasthoudende stoffen, om onder water beton te kunnen gieten;
- kleurpigmenten;
- schuimvormers, om een geringe dichtheid en betere isolatiewaarde te verkrijgen.
Als vervanging van het zand en de granulaten worden soms ook toegevoegd:
- filler, een inert poeder van gemalen baksteen, om de stabiliteit van het mengsel te verhogen;
- vliegas (siliciumpoeder), die als plasticifeerder optreedt en puzzolane eigenschappen heeft;
- silica fume (ultrafijn siliciumpoeder), met sterke puzzolane eigenschappen.
Een nadeel is echter dat fijne poeders tijdens hun reactie meer water nodig hebben.
[bewerk] Beton maken
- Bestanddelen bepalen
Meestal wordt gebruik gemaakt van typesamenstellingen: samenstellingen waarvan de eigenschappen goed gekend zijn.
- Mengen
Het mengen van een betonmengsel met een betonmolen gaat als volgt:
- De betonmolen starten;
- De helft van de granulaten, en een deel van het water toevoegen;
- Al het cement toevoegen;
- Het zand en de rest van het grind toevoegen;
- Water toevoegen tot de plasticiteit in orde is.
- Enkele minuten laten mengen;
- Gieten
- Bekisting
Beton is een lopende pasta, en die dient in vorm gehouden te worden. Men onderscheidt verloren bekisting (bekisting die ter plekke zal blijven), glijbekisting (bekisting die langzaam beweegt, o.a. in de wegenbouw), systeembekistingen (meermaals bruikbare bekisting).
Vanwege de grote krachten die op de bekisting werken, dient deze versterkt te worden.
- verdichten
- beschermen tegen uitdroging
Indien het verse beton te snel uitdroogt zal het krimpen, waardoor een trekspanning optreedt die het zal laten scheuren. Uitdroging kan vermeden worden door het beton nat te houden, chemische producten te gebruiken (zgn. curing compound), door het beton af te dekken of het in een ruimte te plaatsen met een zeer hoge luchtvochtigheid (in een zgn. klimaat- of hardingskamer). Om het beton tegen uitdrogen te beschermen kan er ook een zeil over het natte beton heen gespannen worden.
- Beschermen tegen vorst
Hoe lager de temperatuur, hoe langzamer beton uithardt. Wanneer de temperatuur van het verse beton onder nul zakt, zal het zelfs helemaal niet meer uitharden. Op locatie gestort beton moet dus tegen vorst worden beschermd, bijvoorbeeld door het te verwarmen met infraroodlampen.
- beschermen tegen ontmenging
Tijdens het storten en gedurende de eerste periode van het uitharden kan ontmenging (segregatie) optreden. Dat houdt in dat de zwaardere granulaatkorrels naar beneden zakken. Dit kan men vermijden door
-
- voldoende fijne deeltjes in het mengsel voorzien;
- een niet te hoge W/C-factor;
- niet te lang trillen;
- een minder plastisch beton gebruiken
- een stabilisator gebruiken
[bewerk] Soorten beton
- Gewapend beton is beton dat binnenin met stalen staven (betonijzer) versterkt is. Op dit procedé werd in 1867 door de Fransman Joseph Monier een patent genomen. Betonrot, of betonschade, is een veel voorkomend probleem bij (lage kwaliteit) gewapend beton. Het wordt vooral veroorzaakt door carbonatatie en de insijpeling van vocht en chloorionen, afkomstig uit strooizout, waardoor de wapening in het beton gaat roesten. De steeds dikker wordende roestlaag drukt uiteindelijk het omliggende beton weg, waardoor het afbrokkelt.
Het met staal "wapenen" van beton kan enkel omdat de thermische uitzettingscoëfficiënt van staal gelijk is aan die van beton.
- Voorgespannen beton is zoals gewapend beton, maar in aanvulling op betonijzer wordt er gebruik gemaakt van voorgespannen (of nagespannen) staaldraden en -kabels in het beton. Door het spannen van de kabels wordt in de trekzone een drukkracht op het beton aangebracht welke de trekkracht als gevolg van de externe belasting en compenseert. Hierdoor kan een voorgespannen betonelement een grotere belasting opnemen dan een element van gewapend beton met dezelfde doorsnede (hoogte). Geprefabriceerde voorgespannen liggers worden in Nederland veel toegepast bij de constructie van viaducten en vloeren.
- Beton kan men indelen zowel volgens de aard van de gebruikte materialen als volgens het vervaardigingsprocedé. Afhankelijk hiervan krijgt men bijvoorbeeld grindbeton, steenslagbeton, sintelbeton, bimsbeton, hollithbeton enz. Of, volgens de wijze van vervaardiging stampbeton (een mengsel met een laag cementgehalte dat geschikt is voor ongewapende fundering), trilbeton, schokbeton, spuitbeton, vacuümbeton, gasbeton enz. Zie ook: staalvezelbeton.
[bewerk] Eigenschappen
[bewerk] Eigenschappen van het natte en vochtige beton
[bewerk] Zetmaat
De zetmaat of slump van een betonmengsel is een maat voor de plasticiteit ervan. Met een abramskegel wordt een hoeveelheid (nat) beton op een tafel geplaatst. De originele hoogte is 300 mm. Na het plaatsen wordt het hoogteverschil afgelezen.
| type | consistentie | hoogteverschil |
|---|---|---|
| S1 | aardvochtig | 10 mm < s < 45 mm |
| S2 | halfplastisch | 50 < s < 95 |
| S3 | plastisch | 100< s < 150 |
| S4 | vloeibaar | s > 150 mm |
Een andere manier om een idee van de plasticiteit te verkrijgen, is het plaatsen van het betonmengsel op een schoktafel.
[bewerk] Eigenschappen van het verharde beton
[bewerk] Sterkte
mbv
- trek- en drukproef;
- splijtproef (Braziliaanse proef);
- buigtreksterkte.
[bewerk] Toepassingen
Beton wordt ofwel op het werk gestort (gietbouw, ter plaatse gestort beton), ofwel vooraf geprefabriceerd ("prefab") in een fabriek. Doordat de omstandigheden in een fabriek beter onder controle gehouden kunnen worden dan op een werf is de kwaliteit van prefabstukken beter dan in situ gestort beton.
[bewerk] Types
Naargelang het doel bestaan verschillende betontypes:
- hogesterktebeton
- zelfverdichtend beton
- onderwaterbeton
- schoon beton
- licht beton
- zwaar beton
- aardvochtig beton (betonwaren industrie)
