Les 11 - Bouwmaterialen 3: Beton & Gewapend Beton PDF

Les 11 - Bouwmaterialen 3: beton en gewapend beton 11.1Inleiding In een van de normbladen over beton wordt de volgende definitie gegeven: ‘Beton is een al dan niet verhard mengsel van grof en fijn toeslagmateriaal, cement, water en eventueel hulp- en/of vulstoffen.’ Door het grote gewicht, de hardh...

Les 11 - Bouwmaterialen 3: beton en gewapend beton 11.1Inleiding In een van de normbladen over beton wordt de volgende definitie gegeven: ‘Beton is een al dan niet verhard mengsel van grof en fijn toeslagmateriaal, cement, water en eventueel hulp- en/of vulstoffen.’ Door het grote gewicht, de hardheid en de duurzaamheid biedt beton goed weerstand tegen vocht, luchtgeluid en hitte. Het materiaal wordt in plastische vorm verwerkt, wat de mogelijkheid biedt om constructies in alle gewenste vormen en details te maken. Afhankelijk van het wel of niet aanwezig zijn van wapening onderscheiden we: 1. Ongewapend beton of stampbeton. 2. Gewapend beton: beton met een wapening van staal. Dit kunnen we onderverdelen in: gewone wapening van al dan niet geprofileerde stalen staven; voor- of nagespannen wapening; vezelbeton, waarbij de wapening met stalen staven is vervangen door staal of kunststofvezels die met grind en zand in de betonspecie zijn gemengd. Naar de wijze waarop beton in constructies wordt verwerkt, kunnen we de volgende hoofdgroepen onderscheiden: gewapend beton voor op het werk gemaakte constructies; gewapend beton voor constructiedelen die in de fabriek gemaakt zijn (prefabonderdelen); ongewapend beton of stampbeton, in de regel met een lage wcf-factor (zie verderop in deze les), voor vooral funderingen, werkvloeren, vloeren in loodsen en schuren en  dergelijke, maar ook voor prefab-onderdelen (zoals rioolbuizen en als vulmateriaal) die vanwege de stabiliteit een grote massa moeten hebben en een hoge druksterkte. In deze les gebruiken we voor het onverharde mengsel de termen ‘betonspecie’ of ‘betonmortel’ en voor het verharde product de term ‘beton’. 11.1.1Geschiedenis Stampbeton werd al in het oude Egypte en door de Romeinen toegepast, meestal als vulmateriaal. In de Romeinse tijd werd stampbeton op grote schaal toegepast bij de bouw van bruggen en aquaducten. Een bekend voorbeeld is het 90 kilometer lange overwelfde waterkanaal van de Eifel naar Keulen, gemaakt in 70 na Christus. Het beton van de gedeelten die nu nog bestaan, is van een uitstekende sterkte en waterdichtheid. De Romeinen maakten beton van steenslag en romancement. Romancement verkrijgt men uit gebrande gemalen mergel met een toevoeging van puzzolaanaarde, een met water en kalk verhardende vulkanische stof. Romancement is hydraulisch, waardoor verharding onder water mogelijk is. Na de val van het Romeinse Rijk is de kennis van de vervaardiging van beton nagenoeg verloren gegaan. Die leefde weer op na de ontdekking van het portlandcement door Joseph Aspdin in 1824. In 1861 ontdekte de tuinman Joseph Louis Monier (1823-1906) uit Parijs bij toeval dat bloembakken vervaardigd van beton met ijzerdraad veel sterker waren dan die van beton zonder ijzerdraad. Ook konden de wanden van de bloembakken van ‘gewapend beton’ veel dunner zijn. 11.2Het materiaal beton In deze paragraaf besteden we aandacht aan beton. 11.2.1Bestanddelen Beton is een mengsel van bindmiddelen en vulmiddelen. Afhankelijk van de toepassing van beton en de aan het materiaal gestelde eisen kunnen deze sterk verschillen. Een algemene eigenschap van het materiaal is dat het grote drukkrachten en slechts geringe trekkrachten kan opnemen. Om het opnemen van trekkrachten mogelijk te maken wordt het beton gewapend met stalen staven. Als bindmiddel wordt meestal portlandcement (PC), hoogovencement (HOC) of portlandvliegascement (PvlC) gebruikt. In PvlC is een deel van het PC vervangen door vliegas, een afvalproduct van met poederkool gestookte elektriciteitscentrales. Cement vereist minimaal 20% van het cementgewicht aan water om volledig te kunnen verharden. Het meerdere water blijft na verharding en droging van het beton als holle ruimeten achter in het beton. Het beton wordt door een overmaat aan water poreus. Toeslagstoffen zijn onder andere: zand, grind, steenslag, bims, puin en hoogovenslakken. Als water is eigenlijk alleen leidingwater acceptabel; ander water is slechts bruikbaar als het zuiver is en geen bijmengsels bevat. Van de hiervoor genoemde materialen reageren alleen cement en water met elkaar. De rest, de vulmiddelen, blijven chemisch neutraal. De chemische binding tussen cement en water noemen we hydratatie; hierbij komt warmte vrij. Bij grote betonconstructies kan dit (zonder de nodige tegenmaatregelen) leiden tot het gaan ‘koken’ van de betonspecie. 11.2.2Eigenschappen van beton Gunstige eigenschappen van beton en daarmee samengestelde constructies zijn: Gebouwen die zijn opgetrokken uit beton, zijn in hoge mate brandveilig. Het duurt lange tijd, voordat een betonnen bouwwerk door brand zal bezwijken of van vorm zal veranderen. Na een brand verdient het aanbeveling om het bouwwerk zorgvuldig te onderzoeken op schade, zoals afgesprongen schilfers beton. Het materiaal kan goed drukspanningen opnemen.  Door de stijfheid van de constructie is gewapend beton goed bestand tegen schokken en trillingen. Beton is redelijk bestand tegen weersinvloeden. Beton kan in vrijwel elke vorm gemaakt worden. Het maken van de daarvoor benodigde bekisting kan echter tijdrovend en duur zijn. Het materiaal heeft een lange levensduur en vraagt weinig onderhoud. Door het grote eigen gewicht van 2.400 kg/m3 (volumieke massa) isoleert beton luchtgeluid goed. Dit gewicht wordt echter soms ook als een ongunstige eigenschap ervaren. Ongunstige eigenschappen van beton zijn: Het slopen van een eenmaal verharde betonconstructie is een kostbaar en moeilijk proces. De daarbij vrijkomende materialen kunnen na herbewerking (granuleren) beperkt toegepast worden als vervanging van grind of als ondergrond voor wegen. De thermische isolatiewaarde is gering. Contactgeluid wordt goed geleid. De kleur van het beton is niet fraai. Het materiaal heeft een lage buigsterkte en is daardoor bros. De sterkte van beton ontstaat pas na langere tijd. Er zijn dus lange tijd (vier tot zes weken) ondersteunende constructies voor ter plaatse gestort beton vereist. Door verwarming en toevoeging van hulpstoffen kan de verhardingstijd worden teruggebracht tot twee of drie dagen. Pas nadat het beton redelijk verhard is, kan verder gewerkt worden. Dat kan op de bouwplaats tot problemen leiden. Gedurende de verhardingstijd is de uiteindelijke kwaliteit van het beton sterk afhankelijk van de weersomstandigheden. Beton kan niet of slecht tegen inwerking van zuren en zwavelverbindingen. Ook is het slecht bestand tegen inwerking van warme vloeistoffen > 50 0C. Koper, lood, glas en zink worden door cementwater aangetast. Beton is in verharde toestand moeilijk bewerkbaar. 11.2.3Normen Voor de vervaardiging van beton en betonconstructies zijn regels ontworpen en neergelegd in normen. De eerste normen (Gewapend Beton Voorschriften) dateren uit 1912. De huidige Europese norm is de NEN-EN 1992-1-1+C2:2011/NB:2016+A1:2020 nl, met vervolgbladen waarin regels zijn opgenomen ten aanzien van bijvoorbeeld de berekening van betonconstructies, de verwerking van beton, de samenstelling en drukvastheid van beton en milieu- en sterkteklassen. De voorschriften zijn van belang voor de constructeur, aannemer en mortelcentrales en zijn in het Besluit bouwwerken leefomgeving 2024 bindend verklaard. 11.2.4Soorten beton Naar het volumegewicht onderscheiden we de volgende soorten beton: Licht beton Beton dat geheel of gedeeltelijk is vervaardigd met lichte toeslagmaterialen); in het algemeen met een volumieke massa van 2.000 kg/m3 of minder. Lichte toeslagstoffen zijn poreuze korrelmaterialen, zoals bims (puimsteen), hollithkorrels (mijnsteen waaruit men de koolstof heeft verbrand), vermiculite (een geëxpandeerde micasoort) of klinkerisoliet (gebakken kleikorrels). (Gewoon) beton Beton met een volumieke massa tussen 2.000 kg/m3 en 2.800 kg/m3. (De volumieke massa van beton met zand en grind als toeslagmateriaal zal doorgaans liggen tussen 2.300 kg/m3 en 2.450 kg/m3.) Zwaar beton Beton dat geheel of gedeeltelijk vervaardigd is met grove, zware toeslagmaterialen, zoals basaltsplit, zwaarspaat (bariet) en metaalertsen (in het algemeen met een volumieke massa van 2.800 kg/m3 of meer). Daarnaast is er schuimbeton. Een toeslagstof veroorzaakt schuimvorming in de betonspecie, waardoor de volumieke massa daalt naar 500-1.600 kg/m3. Dit beton (zie afbeelding 1) wordt gebruikt voor het maken van zettingsarme funderingen (zoals wandelementen), als bodemafsluiting onder (bestaande) woningen en voor warmte-isolatie. Door zijn samenstelling is deze betonsoort gemakkelijk te verwerken. Het schuim zorgt ook voor een geringe vochtopname door het beton. Afbeelding 1. Schuimbeton, cellenbeton of gasbeton. Bijzondere betonsoorten zijn: Vloeibeton Dit is beton waarvan de consistentie van halfplastisch of plastisch door toevoeging van een plastificeerder is gebracht naar de consistentie ‘vloeibaar’. Dat gebeurt dus níét door de toevoeging van extra water, omdat dit ten koste gaat van de eindsterkte. Vloeibeton zal bijvoorbeeld gebruikt worden in constructies met gecompliceerde vormen, waarin relatief veel wapening voorkomt. Granulaatbeton of kringloopbeton Door het selectief slopen van bouwwerken kan beton- en steenpuin worden verkregen dat na breken en zeven in bepaalde gevallen kan dienen als grove toeslag (granulaat) in beton. Gezien de verschillende kwaliteiten en de mogelijke aanwezigheid van voor de verharding nadelige bestanddelen (bijvoorbeeld gips uit pleisterwerk) mag dit granulaat alleen worden gebruikt als geen hoge eisen aan de sterkte van het beton worden gesteld. Vloeistofdicht beton Door het gebruik van speciaal geselecteerd fijn en grof toeslagmateriaal en door de eventuele toevoeging van hulp- en/of vulstoffen kan vloeistofdicht beton worden verkregen voor vloeren of terreinen bij benzinestations, opslag- en overslagterreinen, luchthavens, autosloopbedrijven,  wasplaatsen voor auto’s, veehouderijen en op alle andere plaatsen waar bodemverontreiniging dreigt door stoffen die van bovenaf in de grond kunnen dringen. Grondstoffen en verwerking Bij beton worden verschillende grondstoffen gebruikt en diverse methoden van verwerken/verdichten toegepast. Afhankelijk van de gebruikte grondstoffen wordt beton onderscheiden in: Grindbeton of normaalbeton: grondstoffen zijn cement, zand en grind. Steenslagbeton: het grind is vervangen door gebroken natuursteen, zoals graniet, porfier, basalt of gebroken grind. Sintelbeton: het grind is (bijna) geheel vervangen door sintels (verbrandingsresten van steenkool, cokes of vuilverbrandingsinstallaties). Slakkenbeton: het grind is (bijna) geheel vervangen door gezeefde en gegranuleerde (hoogoven)slakken die zijn ontstaan bij de staalbereiding. Bimsbeton: het toeslagmateriaal is hoofdzakelijk bims (puimsteengruis). Cellenbeton of gasbeton: een mengsel van gemalen zand, kalk, cement, water en aluminiumpoeder. (Hout)vezelbeton: het grind is vervangen door gemineraliseerde houtspaanders of andere vezels (bijvoorbeeld vlas, staal, glasvezels of koolstofvezels). Microbeton: het grind wordt vervangen door een fijn toeslagmateriaal, zoals gegradeerd gruis van vulkanisch gesteente. Het beton heeft bij een dikte van 10 mm al een redelijke waterdichtheid (dakpannen). Asfaltbeton: het cement is vervangen door asfalt (wegenbouw). Naar de wijze van verwerken wordt beton onderscheiden in: Stampbeton: een betonsoort met weinig water die moeilijk verdicht kan worden. Stortbeton: betonspecie met een zodanige hoeveelheid water dat het door storten – al dan niet in een bekisting – op de plaats van bestemming verwerkt kan worden. Gietbeton: beton met een overmaat aan water. Trilbeton: verdicht met behulp van trillen (bijvoorbeeld met een trilnaald, zie afbeelding 2, of door het trillen van de  bekisting). Schokbeton: door de mal te laten schokken verdicht het beton (alleen fabrieksmatig). Pompbeton: heeft een zodanige verwerkbaarheid dat het met een pomp naar de stortplaats wordt gepompt. Dit beton heeft een hoog watergehalte. Afbeelding 2. Trilnaald. 11.2.5Bestanddelen betonspecie Betonspecie bestaat uit grind, zand, cement en water en vaak ook nog uit bepaalde hulpstoffen. Cement dient als bindmiddel. Het vult in de specie (en dus in het beton) de ruimten tussen de zand- en grindkorrels. Water is nodig om het mengsel van zand, grind en cement te kunnen verwerken en het cement te doen verharden. Het water moet zuiver zijn. Bij voorkeur gebruikt men leidingwater. De grove toeslagstoffen (zand en grind) zijn verschralingsmiddelen. Een mengsel van alleen cement en water is veel te duur en heeft bovendien als bezwaar dat het sterk krimpt bij verharding en daarbij gaat scheuren. Deze stoffen vormen de basis die het beton zijn sterkte geeft (mits voldoende bindmiddel wordt gebruikt). Beton van een goede samenstelling en die op de juiste manier is verwerkt, is duurzaam en heeft een grote druksterkte. Zand en grind Zand en grind bestaan beide vooral uit kwartskorrels. Bij grind zijn de korrels ≥ 2 mm en bij zand < 2 mm. Voor beton moeten schoon scherp rivierzand en -grind worden gebruikt. Verontreinigingen met humus, chemicaliën en dergelijke doen afbreuk aan de kwaliteit. Ook het gebruik van uit zout water opgebaggerd grind en zand is niet toegestaan, tenzij deze grondstoffen gewassen zijn en geen zout meer bevatten. Het zout tast namelijk het beton én het staal in het beton aan. Zand en grind zijn steeds moeilijker te verkrijgen. Aan de ene kant is dit door uitputting van de voorraad in Nederland, aan de andere kant door bezwaren tegen de aantasting van het milieu door zand- en grindwinning. Gezocht wordt dan ook naar zand en grind vervangende stoffen. De Nederlandse overheid stimuleert het hergebruik van bouwmaterialen (DUBO), waaronder heel nadrukkelijk het hergebruik van baksteen en beton in de vorm van beton/puingranulaat. Aan deze grondstoffen wordt de eis gesteld dat ze schoon zijn, dus vrij zijn van vervuiling (in welke vorm dan ook), en voldoende variatie in de korrelgrootte (gradatie) hebben. Normaal wordt zo’n 20% van het zand en grind door granulaat vervangen. Cement In het verleden waren de cementsoorten in drie klassen (A, B en C) ingedeeld, waarmee de fijnheid van het vermalen van het cement werd aangegeven. (Hoe fijner de maling is, hoe sneller de vereiste aanvangssterkte wordt bereikt.) Tegenwoordig is uit de klassenaanduiding direct af te lezen welke druksterkte (in N/mm2) na 28 dagen verharding bereikt moet zijn. Deze klasse is af te lezen uit een code die op de cementzak is aangebracht, bijvoorbeeld hoogovencement CEM III/B 32,5 R of HES, maar ook portlandcement CEM I 42,5 N of CEM I 52,5 R of HES. Voor de praktijk zijn vooral de volgende aanduidingen van belang: CEM I is portlandcement. CEM II is gemengd portlandcomposietcement met als hoofdbestanddelen portlandcement, kalksteen en gegranuleerde hoogovenslak. CEM III is hoogovencement. 32,5 en 42,5 en 52,5 geeft de sterkteklasse aan na 28 dagen verharding in N/mm2. L geeft een lage beginsterkte aan. N geeft een normale beginsterkte aan. R geeft aan dat er een snelle sterkteontwikkeling is in de eerste dagen. HES geeft ook aan dat er een snelle sterkteontwikkeling is in de eerste dagen. Voorbeeld Portlandcement 52,5 sterkte na 28 dagen 52,5 N/mm2 en snelle R: sterkteontwikkeling in de eerste dagen. Hoogovencement sterkte na 28 dagen 42,5 N/mm2 en snelle 42,5 HES: sterkteontwikkeling in de eerste dagen. Portlandcement en hoogovencement kunnen in principe voor hetzelfde werk en door elkaar gebruikt worden. Voor omvangrijke betonconstructies wordt bij voorkeur hoogovencement gebruikt. Dit heeft de volgende voordelen ten opzichte van portlandcement: Het bevat weinig vrije kalk na verharding en is geschikter om te gebruiken in een (licht) agressief milieu. Het produceert minder warmte per tijdseenheid bij verharding; onder normale omstandigheden verhardt portlandcement sneller dan hoogovencement. Het is goedkoper en milieuvriendelijker dan portlandcement. Bij temperaturen boven de 50 0C verhardt het sneller dan portlandcement. De soort cement bepaalt mede de kwaliteit en het uiterlijk van het beton door: de snelheid waarmee het cement verhardt; de kleur van het cement (normaal grijs); de uiteindelijke druksterkte; de kans op corrosie van de wapening door het binnendringen van vocht door (na verharding) te poreus beton en door de aanwezigheid van schadelijke stoffen in het cement. Hulpstoffen Doel van de aan de betonspecie toe te voegen hulpstoffen is om de eigenschappen van de betonspecie of het beton te beïnvloeden. Ze kunnen de bindingstijd vertragen of versnellen, de verwerkbaarheid verbeteren, de kleur beïnvloeden, helpen aantasting tegen te gaan of de dichtheid van het beton bevorderen. Hulpstoffen mogen uiteraard de sterkte van het beton niet verminderen en mogen de wapening niet aantasten. Bekende hulpstoffen zijn: Plastificeerders: maken de betonspecie plastischer, dus beter verwerkbaar. Een gewone plastificeerder verhoogt de consistentie (zie hierna) met één klasse, een superplastificeerder verhoogt deze met twee klassen. Luchtbelvormers: veroorzaken minuscule luchtbellen in de betonspecie, waardoor het beton gemakkelijker verwerkbaar wordt, doordat dit beter vloeit. (De plasticiteit wordt groter.) Daarbij verbetert de vorstbestendigheid. Vertragers: zijn bedoeld om de verharding van het beton te vertragen. Ze worden gebruikt bij het storten van zeer grote hoeveelheden beton. Op deze wijze ontstaan geen stortnaden, wat de kans op lekkage vermindert. De eindsterkte van beton wordt hierdoor ook positief beïnvloed. Versnellers: zijn bedoeld om de verharding van beton te versnellen, bijvoorbeeld bij het gebruik bij tunnelbekistingen in de woningbouw. Een nadeel is dat bepaalde versnellers (calciumchloride) het betonstaal aantasten. Verdichtingsmiddelen: worden toegevoegd aan de specie om de waterdichtheid van het beton te verbeteren.  Kleurstoffen: geven het beton een andere kleur dan de natuurlijke grijze kleur. 11.2.6Kwaliteitseisen Onder kwaliteit verstaan we de mate waarin een constructie, bouwdeel of materiaal voldoet aan vooraf gestelde eisen. Bij beton wordt daarbij meestal in de eerste plaats gedacht aan de druksterkte, maar dat is niet het enige aspect dat bij de kwaliteitsbeoordeling aan de orde komt. Belangrijk ook is bijvoorbeeld de dichtheid van het beton in verband met de kans op corrosie van de wapening en de weerstand tegen chemische aantastingen. Voor een goede kwaliteit van het beton zijn vooral de juiste kwaliteiten van de specie en de omstandigheden waaronder het beton verhardt belangrijk. Eisen die aan de betonspecie worden gesteld, betreffen de samenstelling en de consistentie. Over de samenstelling is al het een en ander gezegd. Eisen die aan het beton en de constructie worden gesteld, betreffen vooral de uitvoering van de constructie, het milieu waaraan het beton wordt blootgesteld en de druksterkte. Consistentie Het water in de betonspecie is nodig voor het kunnen verwerken ervan en voor de verharding van het cement. Voor een goede verwerking, zeker bij het in het werk storten, wordt veel meer water gebruikt dan nodig is voor de verharding. Het water dat tijdens het verhardingsproces niet chemisch wordt gebonden door het cement, verdampt weer uit de verharde betonspecie. Daarbij blijven poriën achter in het beton, waardoor de sterkte en de dichtheid minder worden. Er is sprake van tegengestelde belangen, namelijk zoveel mogelijk water voor een gemakkelijke verwerking en zo weinig mogelijk water om een zo hoog mogelijke dichtheid te bereiken. De verhouding tussen het gewicht van de hoeveelheden water en cement wordt uitgedrukt in de water-cementfactor (wcf). Sterkte Betonspecie heeft een aantal dagen nodig om door verharding de vereiste sterkte te verkrijgen. De verhardingstijd is het aantal dagen na het storten dat nodig is om het beton de vereiste minimale druksterkte te doen bereiken. Dagen waarop de gemiddelde etmaaltemperatuur lager is dan +4 0C, mogen niet worden meegeteld bij het volgens de voorschriften minimaal vereiste aantal dagen. Behalve de eis van voldoende verhardingstijd wordt de eis van de ontkistingssterkte gehanteerd. De minimale vereiste waarde daarvan hangt af van de voorgeschreven sterkteklasse van het beton. Op de sterkteontwikkeling zijn van invloed: de watercementfactor; de verdichting (bijvoorbeeld door trillen) tijdens het storten; het soort toeslagmateriaal (lichtgewichttoeslag geeft doorgaans een geringere sterkte); de temperatuur tijdens het verhardingsproces. Bij een temperatuur beneden 0 0C staat het verhardingsproces stil; tussen 0 en 4 0C verloopt dat proces trager. Hoe hoger de temperatuur is, hoe groter de kans is dat door verdamping van het water het oppervlak van het beton uitdroogt en verpoeiert; eventuele verontreinigingen in water of toeslagstoffen. Overigens kan het verhardingsproces ook na het ontkisten nog zeer lang doorgaan en kan de sterkte daarbij steeds verder toenemen. 11.2.7Vervaardiging van betonspecie In het verleden ging men ervan uit dat om dicht beton te krijgen de fijnere bestanddelen van betonspecie de ruimten tussen de grovere bestanddelen moesten opvullen. Het bleek dat bij een goede spreiding van de korrelgroottes van het zand en grind voor normaal beton een mengsel van één volumedeel cement, twee volumedelen zand en drie volumedelen grind (1 : 2 : 3) voldoende dichtheid oplevert. Voor ondergeschikt werk, zoals werkvloeren, wordt een verhouding van 1 : 3 : 5 of nog slapper aangehouden. Voor wanden en dergelijke die aan waterdruk worden blootgesteld (bijvoorbeeld kelderwanden) en die waterdicht moeten zijn, geldt de verhouding 1 : 1½ : 2½.  Afbeelding 4. Proefkubus voor het bepalen van de betondruksterkte. Beton kan worden vervaardigd met een sterkteklasse (druksterkte) van C12/15 tot waarden boven C100/115. De duurzaamheid wordt gewaarborgd door de betonsamenstelling af te stemmen op de eisen van het milieu waarin het beton wordt toegepast. C12/15 geeft de vereiste druksterkte van het monster beton na 28 dagen verharding. De monsters kunnen genomen worden door het uitboren van cilinder of het maken van proefkubussen, zie afbeelding 4. De sterkteklasse C12/15 geeft aan de minimale vereiste cilinderdruksterkte van 12 N/mm2 en de minimale vereiste kubusdruksterkte van 15 N/mm2. Om de vereiste druksterkte te controleren, werden er op de bouwplaats proefkubussen vervaardigd die na 28 dagen op hun druksterkte werden beproefd in een betonlaboratorium (zie afbeelding 4). In het verleden werd de verlangde betonsamenstelling in een bestek aangegeven op de in het begin van deze paragraaf omschreven manier. Tegenwoordig worden (meetbare) kwaliteitseisen, zoals omschreven in de normbladen, gehanteerd. De controle op het voldoen aan deze eisen vindt plaats in laboratoria die zijn gespecialiseerd in betononderzoek. Bovendien wordt de betonspecie alleen nog op het werk vervaardigd als slechts kleine hoeveelheden nodig zijn. In alle andere gevallen wordt de specie besteld bij een mortelcentrale en kant-en-klaar op het werk afgeleverd. Bij zeer grote werken is er soms zelfs een tijdelijke betonfabriek op of bij het werkterrein. Bij de bestelling worden bij de mortelcentrale de eisen waaraan de specie en (na verharding) het beton moeten voldoen, opgegeven. Voor in het werk vervaardigd gewapend beton mag op grond van het Bbl 2024 voor dragende constructies alleen beton verwerkt worden dat afkomstig is van een door de Nederlandse betonvereniging goedgekeurd bedrijf. De mortelspecie moet daarom met een KOMO- keurmerk worden geleverd, zodat de afnemer weet dat bij de bereiding van de betonspecie aan de normen is voldaan en het beton ook na verharding daaraan zal voldoen. Is dat niet het geval, dan kan de specieleverancier aansprakelijk worden gesteld voor de schade die daardoor ontstaat. 11.3Gewapend beton In deze paragraaf lichten we gewapend beton toe. 11.3.1De wapening Functie en plaats Al eerder is aangegeven welke krachten in een constructiedeel optreden, als dit onder de belasting doorbuigt. De bolle zijde van de constructie wordt uitgerekt; daar treden dus trekkrachten op. De holle zijde van de constructie wordt samengedrukt; daar treden dus drukkrachten op. Beton is een materiaal dat goed drukkrachten, maar slecht trekkrachten kan opnemen. Eerder hebben we aangegeven waar de wapening in de betonconstructie moet komen te liggen. De hoofdwapening in vloeren, balken en andere op buiging belaste constructiedelen van beton is in elk geval aanwezig aan de zijde waar trekkrachten optreden (meestal in de richting van de kortste overspanning). Maar de in het beton optredende drukspanning kan ook zo hoog zijn dat op die plaats in de constructie wapening nodig is. Staal als wapening voor gewoon beton Staal is een geschikt materiaal als wapening in het beton. Redenen hiervoor zijn: 1. Staal en beton hebben een ongeveer gelijke lineaire uitzettingscoëfficiënt. Bij temperatuurwisselingen zal het staal dus de hechting met het omringende beton behouden. 2. Staal en beton hechten goed aan elkaar. 3. Stoffen in het verharde beton werken ten aanzien van het betonstaal corrosiewerend, mits de afstand tussen het buitenoppervlak van de constructie en de wapening (de dekking) voldoende groot is. De staalkwaliteit werd voor 2008 volgens de norm aangegeven met FeB, gevolgd door een getal en soms enkele letters. Fe betekent: staal. (Fe = ferrum = ijzer.) B betekent: beton. Het getal betreft de getalswaarde van de (trek)sterkte in N/mm2. De letters geven de leveringstoestand of bepaalde bewerkingsmogelijkheden aan (bijvoorbeeld: HK = hoogwaardig koudgevormd; HW = hoogwaardig warmgewalst; N = staal voor wapeningsnetten; L = lasbaar staal). Veelvoorkomend betonstaal was bijvoorbeeld: FeB 220 HW, FeB 500 HKN en FeB 500 HWL. Voor staal met een vrij lage treksterkte (FeB 220) is de hechting tussen het beton en het staal voldoende. Staven met deze treksterkte hebben een glad oppervlak. Op staven van staal met een hoge treksterkte, zoals FeB 500, worden zulke grote trekkrachten uitgeoefend dat deze uit het beton losgescheurd zouden kunnen worden. Om dit te voorkomen, is de oppervlakte van deze wapeningsstaven geprofileerd met ribbels. Verder zijn er nog de wapeningsnetten, met uitsluitend staven van de kwaliteit FeB 500. In plaats van FeB 500 gelden vanaf 2008 volgens de betonstaalnorm NEN 6008:2008 nl de benamingen: B500A, B500B en B500C, waarbij globaal kan worden gesteld dat B500A voldoet aan het oude FeB 500 HKN, dat B500B voldoet aan het oude FeB 500 HWL. Overigens is B500C ook het oude FeB 500 HWL, maar dan in een variant bestemd voor gebieden met een hoog aardbevingsrisico. Al het geproduceerde betonstaal heeft vanaf 2008 een (trek)sterkte van 500 N/mm2. Staven betonstaal hebben altijd een cirkelvormige doorsnede, op tekeningen voorzien van de notatie Ø gevolgd door de diameter in mm. Betonstaal is verkrijgbaar met als diameters 4, 6, 8, 12, 16, 20, 25, 32 en 40 mm. Staat op de tekening van een gewapend betonconstructie bij een staaf betonstaal bijvoorbeeld Ø 16, dan betekent dit dat een staaf betonstaal met een diameter van 16 mm moet worden gebruikt. Het oppervlak van de staven B500A heeft een glad, gedeukt of geribd oppervlak. B500B heeft een gedeukt of geribd oppervlak. B500C heeft altijd een geribd oppervlak. Voorgespannen en nagespannen beton Voor- en naspanstaal komen zowel in de vorm van een enkele staaf als in de vorm van een getwiste kabel voor. Het staal van deze draden heeft een hoge treksterkte tot 2.000 N/mm2. Bij voorgespannen beton spant men eerst het staal, waarna het beton om het staal wordt gestort. Na verharding lost men de mal, waarin het beton is gestort, en valt de voorspanning van het staal weg. Doordat het uitgerekte staal terug wil naar de oorspronkelijke lengte (maar dat niet kan, doordat het vastzit in het beton), wordt een drukkracht op het beton uitgeoefend. Daardoor kan het weerstand bieden aan veel hogere trekkrachten. Bij nagespannen beton gebeurt het omgekeerde. Daarbij wordt eerst het beton gestort. Na het uitharden wordt het staal via ingestorte kokers in het beton gebracht en nagespannen. De kokers worden door injecteren gevuld met cementmortel en na verharding daarvan gelost. Ook nu wordt druk op het beton uitgeoefend, waardoor de constructie hogere trekkrachten kan opnemen. Deze manier van werken wordt toegepast bij zowel constructiedelen van prefabbeton als bij in het werk gestorte constructiedelen. 11.3.2Bekisting De bekisting is de mal of de vorm waarin het beton wordt gestort. De constructie moet zodanig zijn dat het gewicht van de onverharde betonspecie kan worden opgevangen zonder te vervormen.  Afbeelding 5. Wandbekisting. Voor wandbekisting (zie afbeelding 5) geldt in dit verband dat de druk onderin de bekisting veel hoger is dan bovenin (gevaar op spatten van de bekisting). Beton heeft een hoge volumieke massa, waardoor zware en omvangrijke bekistingsconstructies nodig zijn. Geschikt materiaal voor een betonbekisting is staal, vurenhout of betonplex. Dat laatste materiaal is een multiplexsoort die is vervaardigd uit eersteklasfineer en is afgewerkt met een laag fenolhars (een soort lak op kunstharsbasis). Hierdoor heeft het een zeer dicht en glad oppervlak en komt het betonwerk er mooi strak uit. De bekisting moet zodanig geconstrueerd zijn dat voorkomen wordt dat cementwater uit het beton kan weglekken, omdat op zo’n plaats kans bestaat op onvoldoende sterkte van het beton of op andere gebreken. Om de mal en het verharde beton gemakkelijk te scheiden wordt de bekisting vóór het storten (maar ook vóór het plaatsen van de wapening) met ontkistingsolie bespoten. De wapening mag niet mee geolied worden, omdat de aanhechting tussen het betonstaal en het beton dan onvoldoende is. In een aantal gevallen kan de mal niet verwijderd worden. Dan is sprake van een verloren bekisting (bijvoorbeeld onder een begane grondvloer). Deze bekisting wordt van goedkoop materiaal gemaakt. De laatste jaren zijn andere vormen van een verloren bekisting op de markt gekomen. Deze bekisting bestaat uit geprefabriceerde elementen van polystyreenschuim en wordt na het storten niet verwijderd. Deze verloren bekisting is goedkoop, gemakkelijk te plaatsen en verbetert de thermische isolatie van een constructie. Moeten de mallen meermalen worden gebruikt, dan is het het overwegen waard om hiervoor stalen mallen te laten maken (bijvoorbeeld: de tunnelbekisting bij het gietbouwsysteem voor de woningbouw). Een bijzondere bekistingsvorm is de glijbekisting. Deze wordt toegepast bij hoge bouwwerken. De bekisting berust op de eigenschap van beton dat vier uur na het storten zodanig opgestijfd is en dat er zoveel samenhang is tussen de toeslagstoffen dat de constructie, meestal wanden, zichzelf over een hoogte van circa 1 meter kan dragen. Het storten van het beton in een glijbekisting gebeurt in een doorgaand proces in een bekisting van 1 à 1,5 meter hoog. Deze bekisting klimt met een snelheid van 0,18 meter per uur en gaat zonder onderbreking door tot het hoogste punt is bereikt. De glijbekisting is een dure, ingewikkelde constructie. In de bekisting kunnen allerlei onderdelen worden opgenomen die later een functie hebben in de gestorte wand of vloer, zoals elektriciteitsleidingen met aansluitdozen, raam- en deurkozijnen of rioleringsafvoeren. Ook worden sparingen gehouden voor de kozijnen en de doorvoer van leidingen, bestaande uit klossen hout of blokken kunststofschuim. Op de bekisting worden soms schroefhulzen aangebracht (zie afbeelding 5a). Dit zijn metalen hulzen met een inwendige schroefdraad. Daaraan worden later onder andere de riolerings- of cv- leidingen bevestigd. Schroefhulzen zijn er in diverse vormen en uitvoeringen. Het gebruik van schroefhulzen is goedkoper dan het naderhand boren van gaten en aanbrengen van pluggen. Afbeelding 5a. Diverse typen schroefhulzen. 11.3.3Bewerken en plaatsen van de wapening Betondekking van de wapening Om corrosie te voorkomen moet de wapening voldoende dekking hebben. Daarbij gaat het om het aantal millimeters tussen de buitenzijde van het beton en het dichtst bij die buitenkant liggende staal van de wapening. Normaal vervaardigd en verdicht beton zal altijd een beetje water opnemen. Het water (regenwater, grondwater) dringt ongeveer 10 mm door in beton met een normale dichtheid. De wapening moet dus verder van de buitenzijde liggen. Tijdens zijn levensduur is beton aan allerlei krachten onderhevig. Er is grote kans dat daardoor haarscheuren ontstaan die het water gemakkelijk toegang geven tot de wapening. Gaat wapeningsstaal roesten, dan zullen er stukken beton van de constructie springen, doordat roest een groter volume heeft dan het oorspronkelijke staal. Dit wordt betonrot genoemd. Voor de verschillende milieuklassen is in de norm de minimaal vereiste dekking op de wapening aangegeven. Deze varieert van 15 mm voor binnenwanden in een niet-agressief milieu tot 40 mm bij kolommen in een agressief milieu. Voor de niet-controleerbare oppervlakken moet de vereiste betondekking met 5 mm extra verhoogd worden. Ook bij na te behandelen oppervlakken moet de dekking met 5 mm verhoogd worden. Voor betonklasse C 12/15 en C 20/25 geldt eveneens een verhoging met 5 mm. Afbeelding 6. Afstandhouders van kunststof (balkwapening). Om de vereiste betondekking te krijgen worden afstandhouders gebruikt. Deze moeten niet zichtbaar zijn in het gestorte betonoppervlak. Voor normale vloeren zijn prefabbetonblokjes (toffees) die zijn vervaardigd van een zand-cementspecie (zie afbeelding 10) zeer geschikt. Met een ingestort stalen draadje worden deze blokjes aan de wapening bevestigd. Voor grote vloeren en dergelijke wordt ook wel gebruikgemaakt van grote steunblokjes (zie afbeelding 7). Voor vlakken die niet meer in het zicht komen, kunnen afstandhouders van kunststof worden toegepast (zie afbeelding 6). Deze hebben een zodanige vorm dat vocht zeer moeilijk langs de afstandhouder in het beton kan dringen.  Afbeelding 7. Afstandhouders van zand-cementspecie voor grote vloeren. In veel betonconstructies is zowel een trek- als drukwapening aanwezig. In afbeelding 7 en 8 is te zien hoe de wapening voor een grote vloer er in werkelijkheid uitziet. Afbeelding 10 toont hoe de onder- en bovenwapening op deze foto van elkaar gescheiden zijn met behulp van geprefabriceerde driehoekige supports. Is een vloer van gewapend beton aan beide einden opgelegd, dan ligt de hoofdwapening ook in die richting. De hoofdwapening wordt op haar plaats gehouden door de verdeelwapening, bestaande uit staven met een kleinere diameter die ook verder uit elkaar liggen dan de hoofdwapening. De staven worden met elkaar verbonden met dun staaldraad (vlechten) of door (punt)lassen. De hoofdwapening (zowel onder als boven) ligt altijd het dichtst tegen de buitenzijde van de constructie aan.  Afbeelding 8. Wapening van een grote keldervloer. De vloer kan echter ook aan vier zijden zijn opgelegd. Dit heeft direct invloed op de manier waarop de hoofd- en verdeelwapening moeten worden aangebracht. Bovendien is bij vloeren vaak sprake van een onder- en bovenwapening die door supports op de juiste afstand van elkaar worden gehouden (zie afbeelding 9 en 10). Supports kunnen gemaakt worden van resten wapeningsstaal op het werk (zie afbeelding 9). Er zijn diverse soorten geprefabriceerde supports in de handel (afbeelding 10). Afbeelding 9. Eenvoudige support. Afbeelding 10. Onder- en bovennet van FeB 500 met een prefabsupport en een afstandhouder van beton (toffee).  Afbeelding 11. Wapeningskorf voor een betonbalk. In afbeelding 11 is de wapeningskorf voor een betonbalk afgebeeld. De onder- en bovenwapening worden hier op hun plaats gehouden met behulp van beugels. De hoofdwapening ligt binnen in de beugels, die als verdeelwapening fungeren en schuine trekspanningen moeten opnemen. Om de gevlochten korf de nodige stabiliteit te geven zijn aan de bovenzijde drie wapeningsstaven aangebracht. De beugels en de wapening worden aan elkaar gelast of met ijzerdraad aan elkaar verbonden. Het aan elkaar lassen, de doorgelaste wapening, wordt toegepast als de wapening een rol speelt in de aarding van het elektriciteitssysteem. Is er sprake van aansluiting tussen verticale en horizontale constructiedelen, dan zal men heel vaak de wapeningsstaven van het verticale deel aan de bovenrand laten uitsteken (stekeinden). Deze kunnen dan dienen om een goede koppeling tot stand te brengen met de wapening van de later te storten onderdelen. (Een voorbeeld daarvan is al genoemd, namelijk bij het tot stand brengen van de verbinding tussen een betonnen heipaal en de ringbalk.) Soms wordt de bovenkant van de dragende kolommen fors vergroot en wordt de belasting door de vloer via deze kolomkoppen op de kolommen overgebracht. De overspanning van de vloer wordt dan in feite kleiner, waardoor de vloer dunner kan zijn en/of op de wapening kan worden bespaard. Deze vloeren noemen we paddenstoelvloeren (zie afbeelding 12). Afbeelding 12. Paddenstoelvloer met aansluitende kolom. 11.4Verwerken van beton In deze paragraaf behandelen we hoe beton wordt verwerkt. 11.4.1Storten Er zijn veel manieren om beton te storten, dus om beton op de juiste plaats aan te brengen. Dit varieert van transporteren met een kruiwagen vanaf de plaats waar het beton wordt gemaakt tot het verpompen van beton met een hoogwerker en een speciale betonpomp. Is er een bouwkraan op het werk, dan gebruikt men meestal een kubel. Vanuit de truckmixer of de betonsilo wordt de kubel gevuld, door de bouwkraan naar het stort gebracht en daar geleegd. Voor het storten van het beton dient de bekisting vrijgemaakt te worden van resten binddraad, stukjes staal en ander vuil. Deze kunnen later leiden tot roestvlekken in het betonoppervlak. Betonspecie mag niet direct in aanraking komen met de grond. Hierdoor zou het water uit het beton in de grond kunnen dringen, waardoor onvoldoende water overblijft voor verharding. Op de grond moet eerst een waterkerende laag worden aangebracht. Dit is tegenwoordig vaak een laag plasticfolie. Voor funderingen is dat vaak een werkvloer van stampbeton. (Deze laag levert geen bijdrage aan de vereiste betondekking.) Tegenwoordig wordt ook veel gebruikgemaakt van geprefabriceerde bekistingselementen van polystyreenschuim. 11.4.2Controle van de betonspecie Vroeger toen de betonspecie met de hand op de bouwplaats werd vervaardigd, was het noodzakelijk om de betonspecie streng op de gewenste kwaliteit te controleren. Tegenwoordig wordt de gewenste kwaliteit bij de mortelcentrale besteld en de controle op de geleverde specie vindt daar plaats. Op de bouwplaats werd het beton gecontroleerd op de voorgeschreven wcf-factor. Deze controle werd uitgevoerd met de kegel van Abrams. De watercementfactor (wcf-factor) geeft de massaverhouding tussen aanmaakwater en cement in een betonmengsel aan. Hoe hoger de watercementfactor, hoe lager de druksterkte van het beton. Een te laag wateraandeel zorgt ervoor dat weinig cement gehydrateerd wordt, waardoor uitdroging ontstaat en het beton van slechtere kwaliteit wordt. Andersom betekent een lage wc-factor dat het beton een hoge druksterkte heeft. De volgende formule wordt gebruikt: wcf-factor = W/C. Hierbij is: W = massa water (kg). C = massa cement (kg). Voor betonspecie is circa 150 tot 170 liter aanmaakwater per m3 nodig, bijvoorbeeld: wcf 0,60 168 liter water 280 kg cement  wcf 0,45 153 liter water 340 kg cement wcf 0,35 150 liter water 430 kg cement 11.4.3Verdichten Op de werkplek zelf wordt de gestorte specie verdicht door het met de hand te porren en te stampen. Het is de bedoeling dat alle hoeken van de bekisting goed gevuld raken en dat in het beton geen luchtbellen achterblijven. Het verdichten mag niet te intens gebeuren, omdat anders ontmenging kan optreden, waardoor grindnesten kunnen ontstaan. Het met de hand verdichten is voor grotere werken vervangen door verdichten met behulp van trilnaalden (zie afbeelding 2), trilbalken en bekistingstrillers. In de fabriek is het mogelijk om de hele mal (bekisting) te laten trillen of schokken. 11.4.4Nabehandeling Het oppervlak van de vers gestorte beton wordt zo vlak mogelijk afgewerkt. Na het afwerken wordt het beton met rust gelaten, waarbij er aandacht dient te zijn voor het voorkomen van schade door koude en vorst, regen, felle zonneschijn of uitdroging. Oppervlaktebehandeling Doorgaans wordt beton niet verder afgewerkt. Vloeren worden direct na het storten nabehandeld om te voorkomen dat tijdens het verhardingsproces te veel vochtverlies optreedt. Hiertoe kan men het beton zo lang als nodig is regelmatig nathouden (vooral in de zomer), afdekken met folie of bespuiten met curing compound, waardoor een flinterdunne dampdichte laag wordt gevormd. Afdekken en isoleren zijn noodzakelijk om vorstschade te voorkomen en/of om het verhardingsproces door te laten gaan, als tijdens dat proces de kans bestaat dat de buitentemperatuur in de buurt van of onder het vriespunt komt. Afwerken vloeren De bovenzijden van vers gestorte betonvloeren worden onder de rij zo vlak mogelijk afgewerkt. Dit wordt gedaan bij vloeren die later van een afwerking worden voorzien. Een goed alternatief om de afwerkvloer glad te maken is de vlindermachine, die het oppervlak verdicht en goed vlak maakt. Ook afspanen met een stalen spaan, een amerikaan, zorgt voor een cementhuidje op het beton. De vloer is dan redelijk glad aan de bovenzijde. De afwerkvloer telt niet mee voor de vereiste dekking van de vloer van gewapend beton. Beton kan worden afgewerkt door in de bovenlaag van het vers gestorte beton een toeslagmiddel aan te brengen. Een voorbeeld is het instrooien van metalen snippers of carborundumkorrels (een zwart, zeer hard materiaal), wat de slijtvastheid en de stroefheid van de vloer vergroot. Afwerken wanden Om fraaiere verticale wanden te verkrijgen kan de oppervlakte van beton nabehandeld worden. Voorbeelden van mogelijkheden zijn: Zand-/gritstralen van het oppervlak, waardoor het cementhuidje verdwijnt en het grind zichtbaar wordt. Door speciale grindsoorten te kiezen voor de oppervlaktelaag kan de gevel bepaalde kleuren gaan vertonen, vooral als een ‘kleurcement’ is toegepast. Binnenshuis kunnen betonwanden normaal afgewerkt worden met behang, betegeld worden of bespoten worden met kwartsverven. Behangwerk op nieuwe betonmuren geeft nogal eens verkleuringen vanwege de alkaliteit van het beton. Het is dus raadzaam om eerst goedkoop behang aan te brengen en pas na een jaar duurder behang. Grondpapier toepassen kan ook een oplossing zijn. Betonnen wanden lenen zich niet goed voor stukadoorswerk. Bij het aanbrengen van sierpleisterwerk is het daarom goed om te overleggen met de leverancier van de pleisters. Om betonvlakken te kunnen stukadoren, bijvoorbeeld bij betonlateien boven muuropeningen, wordt in de bekisting een plaat houtwolcement aangebracht die later dan dienstdoet als stucwerkdrager. Voor buitenschilderwerk wordt chloorrubberverf, alkydharsverf of kwartsverf aanbevolen, omdat deze verven goed bestand zijn tegen de alkalische ondergrond van beton- en metselwerk. De huidige verven zijn veel meer aangepast aan de specifieke eisen die beton stelt dan de traditionele verven. Acrylaatverven voor metselwerk en beton zijn er zowel in een gekleurde als kleurloze uitvoering. Van groot belang bij het buitenschilderwerk is dat achter de verffilm  geen vocht kan komen vanuit een onbehandelde oppervlakte elders in de gevel. Betegelen of bekleden van kwetsbare oppervlakken. Sierbeton Sierbeton wordt verkregen door voor of na het storten het oppervlak van het beton te behandelen. Hiervoor bestaan diverse technieken, zoals: Men brengt op het oppervlak van de bekisting een reliëf aan, voordat het beton gestort wordt. Het reliëf verschijnt in spiegelbeeld in het verharde beton. Men brengt rubberreliëfplaten in de bekisting aan. Ook kunnen geprofileerde platen van kunststofschuim als (verloren) bekisting worden gebruikt. Men kan het oppervlak uitwassen door het verse, verharde beton met een krachtige waterstraal te bewerken. Dit kan vereenvoudigd worden door de bekisting eerst in te smeren met een verhardingsvertrager. Als oppervlaktelaag komen in aanmerking schoongewassen gesorteerd grind, korrels gebroken natuursteen en dergelijke. Men kan vlamstralen, waardoor de aan het oppervlak liggende grindkorrels afschilferen en de cementhuid uitbrandt. Men kan machinaal boucharderen (het oppervlak bewerken met een hamer met een speciale kop). Men kan voor de zichtlaag wit cement gebruiken en/of aan het beton kleurstoffen toevoegen. Een moderne afwerkingsvorm is het achteraf slijpen en polijsten van het betonoppervlak. Tijdens dit proces wordt het oppervlak door het polijstmiddel verdicht en eventueel kan het ook gekleurd worden. De laag hoeft daarna niet verder te worden afgewerkt en de vochtdichtheid van het oppervlak wordt beter. 11.5Prefabbeton  Afbeelding 13. Prefabonderdelen van een betonskelet. Hiervoor is hoofdzakelijk gesproken over in het werk gestort beton. Deze wijze van werken heeft als nadeel dat op het werk bekistingen moeten worden gemaakt en dat er (lange) wachttijden zijn, voordat het betonwerk ontkist, belast of verder bewerkt mag worden. De traditionele houten betonbekistingen zijn bovendien erg arbeidsintensief. Ook moderne systeembekistingen van staal of een combinatie van staal en hout vergen op de bouwplaats vrij veel tijd, voordat ze opnieuw kunnen worden gebruikt. De bekisting moet na het ontkisten worden schoongemaakt, worden bespoten met ontkistingsolie en opnieuw worden gesteld. Ook de wapening moet worden aangebracht, waarna weer beton kan worden gestort. Deze nadelen heeft prefabbeton niet. De betonnen prefabonderdelen kunnen direct, nadat ze op het bouwwerk aangevoerd zijn, verwerkt worden. In de fabriek worden ze onder betere condities dan op een bouwwerk vervaardigd, waardoor een groot aantal van de genoemde problemen niet optreedt. Door het gebruik van prefab-elementen worden doorgaans de bouwkosten verlaagd, wordt het bouwtempo verhoogd en is de kwaliteit van de prefabelementen vaak veel beter. Bouwen met geprefabriceerde elementen is montagebouw volgens het principe van stapelbouw; de losse elementen worden op elkaar gestapeld en direct met elkaar verbonden (zie afbeelding 13). Aan deze verbindingen worden enkele eisen gesteld: Ze moeten eenvoudig van opzet en uitvoering zijn. Kleine maatafwijkingen mogen geen problemen veroorzaken. Het aanzien van het bouwwerk mag er niet door worden verstoord. De verbindingen mogen de constructie niet verzwakken. Er mag geen corrosie in de verbindingen kunnen optreden. In principe zijn er twee mogelijkheden om de elementen met elkaar te verbinden: Het ene element wordt op het andere gelegd, waarna de verbinding wordt aangestort, bijvoorbeeld bij vloeren. (De wapening wordt soms nog aan elkaar gelast, of tussen beide elementen worden speciale koppelingsankers aangebracht.) Een tand- of nokkenoplegging. De elementen worden op speciaal aangebrachte nokken gesteld, waarna de naad wordt gevuld. Bouwonderdelen die voor prefabricage in aanmerking komen, zijn onder meer: vloer- en wandelementen, kolommen, gevelelementen, trappen, heipalen, afdekplaten, putten en (kleine) kelders. 11.6Betonschade Beton kan op diverse manieren schade oplopen. Gemakshalve onderscheiden we schade ontstaan tijdens de fabricage en schade ontstaan na ingebruikname. Tot de eerste groep behoren schades die voortvloeien uit bouwfouten, fouten in het ontwerp of de berekening (waardoor later scheurvorming plaatsvindt), te weinig betondekking (waardoor de wapening wordt aangetast) en wapeningsstaal dat zich te dicht opeen bevindt (waardoor geen grind tussen wapeningsstaven door kan). Maar het kan ook gaan om fouten tijdens de uitvoering, zoals: Verkeerde samenstelling: te veel of te weinig cement, onzuiver water, een onjuiste wcf (watercementfactor) of te veel (schadelijke) toevoegingen (zoals plastificeerders of luchtbelvormers). Vervuilde grondstoffen: bijvoorbeeld water met schadelijke chemicaliën, zeezand of met humus verontreinigd grind. Verkeerde verwerking: schadelijke inwerking van de omgeving, gebrekkige nabehandeling van het beton, te veel of te weinig verdichten van de specie. Krimpscheuren: ontstaan tijdens de verharding van het beton. Deze zijn te voorkomen door een hogere wcf te kiezen en het oppervlak na het storten nat te houden. Verkeerd bekistingssysteem: de bekisting vervormt tijdens het storten of het uitharden van het beton, met als gevolg scheurvorming. Ook door het te vroeg wegnemen van de bekisting kan beton scheuren, omdat het dan nog niet voldoende verhard is. Spanningsscheuren: ontstaan door een maatverandering van beton door temperatuurwisselingen of door uitdroging, krimp of nakrimp van het beton tijdens de verharding. Onthechte toplaag: de cementhuid blijft aan de bekisting hangen tijdens het ontkisten. Luchtbellen aan de buitenzijde van het beton zijn een gevolg van de wijze van storten. Grindnesten: zijn het gevolg van een slecht betonmengsel of ontmenging tijdens het storten en/of verdichten van het beton of van het achterwege blijven van verdichting (zie afbeelding 14).  Afbeelding 14. Grindnest. Tot de tweede groep schades behoren: Milieufactoren: klimatologische omstandigheden, zon, zeewater, zure regen en wind verweren het betonoppervlak, met als gevolg erosie. Hiertoe rekenen we de volgende processen: Het verdwijnen van de vrije kalk uit de betonsteen. Deze vrije kalk – Ca(OH)2 – wordt in het beton door zuren uit de lucht en het (grond)water omgezet in andere (schadelijke)  verbindingen en uitgeloogd. Het beton wordt poreus. Carbonatatie: wordt veroorzaakt door het koolzuur CaO2 uit de lucht. Hierbij wordt de vrije kalk in het beton omgezet in kalkproducten die oplosbaar zijn in (regen)water. Het beton wordt dus uitgeloogd. Het beton wordt poreuzer en vocht kan de wapening doen roesten. Sulfaataantasting: in de ons omringende lucht is zwavelzuurgas (SO2) aanwezig. Dit gas dringt de open poriën van het beton binnen en vormt daar met vrije kalk en enkele cementmineralen nieuwe stoffen. Deze hebben een zeer groot volume, waardoor het beton uit elkaar gedrukt wordt, met als gevolg dat grote scheuren ontstaan of stukken beton ervan afspringen. Chlooraantasting: in poreus beton kunnen chloordeeltjes binnendringen die het wapeningsstaal aantasten. Behalve gasdeeltjes kan chloor in de vorm van strooizout het beton binnendringen en de wapening en het beton aantasten. Deze aantasting zorgt ervoor dat het beton poreus wordt, waardoor water bij de wapening kan komen, die vervolgens op haar beurt weer gaat roesten. Omdat roest een groter volume heeft dan het oorspronkelijke staal, zullen er schilfers beton van de constructie afspringen, met als gevolg een verlies aan sterkte. In het alledaagse taalgebruik wordt dit proces betonrot genoemd, maar feitelijk is dat onjuist. Betonrot kan ook ontstaan als in de hulpstoffen van het beton zouten voorkomen. Zout trekt water aan, waardoor de wapening sneller met vocht in aanraking komt en sneller zal gaan oxideren. Vervuiling van gevels door verkeerde afwatering of foutieve detaillering, met als gevolg natte plekken en lekstrepen. Graffitischade, ontstaan door het betonoppervlak te bespuiten met verf. Het oppervlak kan worden schoongemaakt door stoomcleaning. (Dit tast echter het oppervlak aan.) Beton kan met een anti-graffiticoating worden behandeld.  Mos- en algengroei. Doorgaans op poreuze oppervlakken in het noorden/oosten. (De gevels hydrofoberen kan dit probleem oplossen.) Mechanische beschadigingen door aanrijdingen en dergelijke, het afbreken van hoeken tijdens het ontkisten, het te vroeg belopen van randen of afgebroken randen tijdens het transport. Loskrimpen van reparatieplekken door het niet goed op elkaar afstemmen van de reparatiegrondstoffen en het oorspronkelijke beton of door het niet ‘aanbranden’ van de te herstellen plek. Schade door brand. Afhankelijk van de ernst van de brand zullen delen van de constructie gesloopt en/of hersteld moeten worden. Door de hitte van het vuur brandt het cement uit het oppervlak van het beton en explodeert het grind. Ook het staal kan loskrimpen van het beton. Enkele van deze gebreken kunnen worden hersteld door de slechte plek uit te hakken en te vullen met bijvoorbeeld spuit- of reparatiemortel. Andere gebreken zullen weggewerkt moeten worden door de schilder of blijven in het zicht. 11.7Beton en milieu De toepassing van beton heeft gevolgen voor het milieu. 11.7.1Besluit bodemkwaliteit Op steenachtige bouwstoffen die buiten worden toegepast zijn de regels van het Besluit bodemkwaliteit (Bbk) van toepassing. Dit is gericht op duurzaam bouwen. Er is óf sprake van het toepassen van bouwstoffen voor nuttige werken (zoals gebouwen, wegen en bruggen) óf voor niet ‘nuttige’. (Dan is sprake van zich ontdoen van afvalstoffen.) Het besluit valt onder de Wet milieubeheer. De uitvoering is opgedragen aan het college van burgemeester en wethouders van de gemeente waar de bouwstof wordt verwerkt. Het Besluit bodemkwaliteit is in 2008 van kracht geworden voor bouwstoffen, dus ook voor beton. Het bevat regels voor het gebruik van bouwstoffen op of in de bodem of in het oppervlaktewater. Met de toepassing van dit besluit wordt verantwoord hergebruik gestimuleerd en de bodem beschermd. In het besluit zijn strikte grenswaarden vastgelegd voor de aanvaardbare toename van de concentraties van een reeks stoffen (onder meer calcium) in de bodem. Voor betonmortel en -constructies die in contact kunnen komen met hemelwater, grondwater en/of oppervlaktewater, moet de producent aantonen dat het beton het grondwater niet meer vervuilt dan het Besluit bodemkwaliteit toestaat. In ons land werken vrijwel alle producenten van geprefabriceerd beton en in het werk gestort beton met een erkende kwaliteitsverklaring: het KOMO-certificaat. 11.7.2Radongas Radon is een radioactief edelgas dat altijd in de lucht aanwezig is en vrijkomt uit bouwmaterialen en de bodem. In woningen (vooral in kruipruimten) kan radon zich in de lucht ophopen, waardoor de concentratie op die plaats hoger is dan buiten. Radon gaat met geen enkel ander materiaal een chemische verbinding aan. Het inademen ervan is dan ook nauwelijks risicovol. Radon is echter radioactief: het valt uiteen in andere (radioactieve) stoffen, die zich wel hechten aan rondzwevende stofdeeltjes. Als deze stofdeeltjes zich op longweefsel vastzetten, kan dit weefsel door de afgegeven straling worden beschadigd. In Nederland zijn minerale bouwmaterialen, zoals beton, cellenbeton en kalkzandsteen, de belangrijkste bron van radon in de woning. Daarom hebben de producenten de verplichting op zich genomen om ervoor te zorgen dat de uitstoot van radongas uit deze bouwmaterialen niet zal toenemen. Ook door goed te ventileren daalt de radonconcentratie. Dit geldt zowel voor de kruipruimte als voor de woning zelf. 11.8Samenvatting Deze les ging over het vervaardigen van onder andere stampbeton, gewapend beton, prefabbeton, sierbeton, vloeibeton en granulaatbeton. De kwaliteit van het te maken beton is erg afhankelijk van de plaats waar dit wordt toegepast en ook van de samenstelling van de grondstoffen, toeslag- of hulpstoffen. Eenvoudige onderdelen als werkvloeren en bodemafsluiters worden van stampbeton gemaakt, dus van ongewapend beton. Om ingewikkelde betonconstructies te kunnen uitrekenen en uitvoeren, is absoluut de kennis van de constructeur noodzakelijk. Deze bepaalt welke betonkwaliteit vereist is en op welke plaats in de constructie welke hoeveelheid betonstaal van een bepaalde kwaliteit moet worden aangebracht. Van u wordt verwacht dat u globaal kunt aangeven waar trek- en drukkrachten in een constructie kunnen voorkomen, zodat ook aangegeven kan worden waar in elk geval de wapening moet komen te liggen. Bij de verwerking van beton wordt ook aandacht gevraagd voor de juiste keuze van de cementsoort en voor de juiste hoeveelheid water die nodig is voor de verharding. Te veel water geeft een slechte betonkwaliteit. In de betoncentrale en op het werk kunnen, tijdens het storten, al kwaliteitscontroles worden uitgevoerd op de aangevoerde betonspecie. In het bestek worden de prestatie-eisen waaraan het beton na 28 dagen moet voldoen vastgelegd. In het algemeen kunnen we stellen dat betonproducten uit de fabriek (prefabbeton) in optimale omstandigheden worden vervaardigd en dat zodoende een hogere kwaliteit bereikt kan worden. Tot slot hebben we ook aandacht besteed aan de gevolgen van betonschade en de invloed van beton op het milieu. 11.9Vraagmoment Heeft u vragen over deze les? Dan kunt u die stellen via een vraagmoment. U herkent een vraagmoment aan het spreekballonnetje dat op Plaza in het overzicht “Lessen” bij een les staat. Door op deze spreekballon te klikken, komt u op een nieuwe pagina, waar u uw vraag in het tekstvak kunt typen.  Het tekstvak mag maximaal vijfhonderd tekens bevatten. Zorg er dus voor, dat u uw vraag/vragen bondig formuleert. Nadat u op “Verstuur vraag” heeft geklikt, wordt uw vraag automatisch naar uw docent verstuurd. Zodra uw docent de vraag heeft beantwoord, verschijnt er op uw dashboard bij de opleiding een spreekballon. U kunt per les één keer vragen stellen. Verzamel dus uw vragen over de les, voordat u deze instuurt. Als u gebruik heeft gemaakt van het vraagmoment, verdwijnt het spreekballonnetje bij de les. 11.10Oefenopgaven De volgende opgaven werkt u als oefenopgaven voor uzelf uit. De uitwerkingen van deze opgaven kunt u meteen zelf controleren. Wat betekent de code C20/25, als deze als eis is aangegeven in het bestek om een kelderwand te maken? Beton (C = concrete) met een minimaal vereiste cilinderdruksterkte van 20 N/mm2 en een minimaal vereiste kubusdruksterkte van 25 N/mm2. (Alleen cijfers zonder eenheden zijn nietszeggend.) Is er een relatie tussen de omgeving waarin betonnen constructiedelen zich bevinden en de vereiste betondekking? Zo ja, welke? Ja. Hoe agressiever het milieu waarin het beton wordt toegepast, hoe groter de betondekking moet zijn. Waarom wordt aan betonspecie nooit kalk toegevoegd? Kalk vertraagt de verharding van het beton. Kalk heeft een nadelige invloed op de hechting tussen beton en wapening. Kalk lost op in een zurig milieu; het beton wordt daardoor poreus. Fout antwoord Juist antwoord Kalk heeft geen invloed op de verharding van het beton en beïnvloedt de hechting niet. Welke uitspraak over de sterkte van beton in relatie tot de water- cementfactor is juist? Hoe hoger de wcf, hoe sterker het beton. Hoe lager de wcf, hoe sterker het beton. De wcf heeft geen invloed op de sterkte, maar alleen op de verwerkbaarheid. Fout antwoord Juist antwoord Cement gebruikt 20% van zijn gewicht aan water om te verharden. De rest blijft als vrij water achter in het beton. Als dat water verdwenen is, zijn daarvoor holle ruimten in de plaats gekomen. Het beton wordt daardoor poreus en minder sterk. Ga naar huiswerk 11.11Huiswerkopgaven Maak deze huiswerkopgaven en stuur de antwoorden via Plaza naar uw docent. Deze antwoorden worden nagekeken en voorzien van een cijfer. Mocht u een onvoldoende cijfer behalen, dan wordt u een herkansing aangeboden. 1. Noem twee voordelen en twee nadelen van granulaat als toeslagmateriaal. 2. Portlandcement en hoogovencement worden beide gebruikt als bindmiddel in beton. Noem drie verschillen tussen beide wat betreft de samenstelling of de eigenschappen. 3. Tijdens het beton storten is er eigenlijk maar één mogelijkheid om bepaalde eigenschappen van het te storten beton te controleren. Om welk onderzoek gaat het?  4. Op bouwwerken wordt soms een betonsoort gebruikt met een wcf van 0,35. 1. Welke benaming heeft deze beton? 2. Voor welke twee onderdelen wordt dit beton gebruikt? 5. Bij de vervaardiging van betonspecie worden mengverhoudingen gehanteerd, zoals 1 : 2 : 3 of 1 : 1½ : 2½. 1. Wat geeft zo’n verhouding aan? 2. Wat is het verschil wat betreft de eigenschappen van het verhard beton met de twee genoemde verhoudingen? 6. Wat is B500C, wat is de treksterkte en toepassing en op welke wijze kan dit bouwmateriaal op het oog worden herkend? 7. Wat zijn de voornaamste bronnen van de vervuiling door radongas? 8. Er worden veel geprefabriceerde betonelementen in nieuwe gebouwen verwerkt. Op welke wijze kunnen die elementen onderling worden verbonden? Ga naar huiswerk 11.12Aanbevolen eigen activiteiten 1. Welke constructiedelen in uw woning zijn gemaakt van in het werk gestort beton en van prefabbeton? 2. Maak foto’s van minimaal twee toepassingen van sierbeton. 3. Maak drie foto’s van verschillende bestanddelen van de wapening voor een vloer van gewapend beton. 4. Maak foto's van glad betonstaal met kwaliteit B500A en geribd betonstaal met kwaliteit B500B of B500C.