Beton

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie

Beton is een bouwmateriaal dat samengesteld is uit het bindmiddel cement en uit een of meer toeslagmaterialen zoals zand , grind of steenslag. Beton heeft de eigenschap dat het door toevoeging van water verhardt.
Goed beton is een mengsel waarin de korrelgroottes van de verschillende soorten zand en grind, in de juiste hoeveelheden, elkaar zodanig aanvullen dat het mengsel uithardt tot een steenachtig en duurzaam materiaal. In tegenstelling tot bv gips lost uitgehard beton niet meer op in water.

Door de relatief lage prijs van het materiaal, de relatieve inertie, de eenvoud van het gebruik en door de vele mogelijkheden is beton een veelgebruikt bouwmateriaal. Jaarlijkse verbruiken de geïndustrialiseerde landen bijna een kubieke meter beton per persoon.

Inhoud 1 Geschiedenis 2 Samenstelling 2.1 Water 2.2 Bindmiddel 2.3 Toeslagmateriaal 2.4 Hulpstoffen en toevoegsels 3 Eigenschappen 3.1 Nat en vochtige beton 3.1.1 Zetmaat 3.2 Verhard beton 3.2.1 Sterkte 4 Beton maken 5 Soorten beton 6 Zie ook 7 Externe links

[bewerk] Geschiedenis

De Egyptenaren, Babyloniërs, Feniciërs, Grieken en Romeinen kenden reeds de voordelen van het gebruik van (ongewapend) beton. De Romeinen gebruikten het bij de bouw van bruggen en aquaducten. Ook bij de bouw van het Colosseum en het Pantheon werd door de Romeinen beton gebruikt. Als bindmiddel werd meestal kalk of tras gebruikt. Later raakte deze betontechniek eeuwen lang in onbruik. Pas in 1756 maakte de Brit John Smeaton voor de herbouw van een vuurtoren gebruik van een mengsel van kalk en klei. Na verdere verbetering van dit materiaal en na de uitvinding in 1850 van het Portlandcement (genoemd naar het Engelse plaats Portland) door de Engelsman Joseph Aspdin (die er patent op verkreeg) werd het gebruik van beton herontdekt. Momenteel wordt wegens de goede eigenschappen meer en meer hoogovencement gebruikt.

[bewerk] Samenstelling

Beton ontstaat door water te mengen met een bindmiddel (zoals cement), met vulstoffen (granulaat zoals bv zand en grind) en eventueel met toeslagstoffen. Bij de juiste verhoudingen worden de holtes tussen het grind geheel gevuld met zandkorrels waarbij het cement de verschillende korrels aan elkaar plakt. Na uitharding kan de hardheid en duurzaamheid van natuurlijk gesteente worden geëvenaard.
Het toegepaste betonrecept is enerzijds afhankelijk van de gewenste sterkte en gewenste eigenschappen en anderzijds van de omgeving waar de betonconstructie zich in bevindt (milieuklasse van het beton).

[bewerk] Water

Water kan niet onbeperkt worden toegevoegd. De verharding van cement is een chemische reactie die een beperkte hoeveelheid water vraagt; een teveel aan water levert zwakker beton ("water is vergif voor beton"). Bijgevolg is een juiste verhouding tussen water en cement (de zgn. water/cementfactor) noodzakelijk om een goede kwaliteit beton te verkrijgen.

[bewerk] Bindmiddel

• Portlandcement of
• Hoogovencement (reageert trager dan portlandcement waardoor er minder warmte ontstaat)

[bewerk] Toeslagmateriaal

Belangrijk onderdeel van het betonmengsel is het toeslagmateriaal (Granulaat) dat als vulstof dient. Hoe kleiner en fijner de gebruikte korrels des te meer water noodzakelijk is.

• Zand
• Grind
• Steenslag

Als aanvulling of vervanging van deze granulaten worden soms ook toegevoegd:

• Vulstof, een inert poeder van gemalen baksteen dat de stabiliteit van het mengsel verhoogt;
• Vliegas (siliciumpoeder), dat als plasticifeerder optreedt en puzzolane eigenschappen heeft;
• Silica fume (ultrafijn siliciumpoeder) met sterke puzzolane eigenschappen.

[bewerk] Hulpstoffen en toevoegsels

In beton kunnen verschillende 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 extra water toe te voegen (te veel water zou de sterkte verminderen);
• bindingsversnellers
• bindingsvertragers zoals suiker waardoor het betonmengsel langere tijd verwerkbaar blijft;
• 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 daardoor een betere isolatiewaarde te verkrijgen.

[bewerk] Eigenschappen

Beton is een bros materiaal met een zeer hoge druksterkte (de zgn kubusdruksterkte bedraagt 5-55N/mm² dwz dat een kubus van 15x15x15 cm beton het gewicht van zo'n 450 auto's kan dragen) terwijl de treksterkte ongeveer 10 keer kleiner is dan de druksterkte. Beton voor constructies wordt vrijwel uitsluitend geleverd door gespecialiseerde betoncentrales, waardoor een constante samenstelling en kwaliteit van het beton kan worden gewaarborgd. Grootste voordeel van beton is dat het flexibel toe te passen is. Voordat het uithardt kan het in alle mogelijke vormen gegoten worden.

[bewerk] Nat 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 mm < s < 95 mm
S3	plastisch	100 mm < s < 150 mm
S4	vloeibaar	s > 150 mm

Een andere manier om de plasticiteit te bepalen is door de schudmaat en de verdichtingsmaat te bepalen.

[bewerk] Verhard beton

[bewerk] Sterkte

Men kan de sterkte van het beton meten dmv een

• trek- en drukproef;
• splijtproef (Braziliaanse proef);
• buigtreksterkteproef.

[bewerk] Beton maken

• Bestanddelen bepalen in de juiste verhoudingen

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:

1. De betonmolen starten;
2. De helft van de granulaten, en een deel van het water toevoegen;
3. Al het cement toevoegen;
4. Het zand en de rest van het grind toevoegen;
5. Water toevoegen tot de plasticiteit in orde is.
6. Enkele minuten mengen;

• Gieten of storten in de bekisting

Beton is een lopende pasta die in de juiste vorm gehouden moet worden. Vanwege het hoge gewicht (ongeveer 1600 kg/m³) en de daarmee gepaard gaande grote krachten is een versterkte bekisting nodig. Er is verloren bekisting (bekisting die niet meer verwijderd wordt en ter plekke achterblijft), glijbekisting (bekisting die langzaam mee beweegt naarmate het storten vordert, in gebruik bij o.a. de wegenbouw) en systeembekisting (meermaals bruikbare bekisting).

• verdichten

Bij het verdichten wordt vaak gebruik gemaakt van een trilnaald. Bij kleinere hoeveelheden of oppervlaktes wordt ook wel een houten balkje gebruikt. Het doel van verdichten is om de luchtbellen uit het mengsel te verwijderen.

• beschermen tegen uitdroging

Indien het verse beton te snel uitdroogt zal het te snel krimpen waardoor er trekspanningen optreden die het beton laten scheuren (krimpscheuren). Te snelle uitdroging kan voorkomen worden door het beton nat te houden, door chemische producten te gebruiken (zgn. curing compound), door het beton af te dekken (met een folie of zeil) of door het in een ruimte te plaatsen met een zeer hoge luchtvochtigheid (een zgn. klimaat- of hardingskamer).

• beschermen tegen vorst

Hoe lager de temperatuur, des te langzamer het beton uithardt. Onder 0⁰C vindt geen uitharding meer plaats. Buiten gestort beton moet dus zo nodig tegen vorst worden beschermd. Dit kan o.a. door infraroodlampen te gebruiken.

• 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 voorkomen worden door:

• • voldoende fijne deeltjes toe te voegen;
  • een niet te hoge Water/Cement-factor te gebruiken;
  • niet te lang te trillen;
  • een minder plastisch beton te gebruiken
  • een stabilisator te gebruiken

[bewerk] Soorten beton

• 

  

  De sterkte van beton kan worden gemeten met diverse proeven
  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 verkregen. Het met staal wapenen van beton kan omdat de thermische uitzettingscoëfficiënt van staal gelijk is aan die van beton. Betonrot (betonschade) is een veel voorkomend probleem bij (lage kwaliteit) gewapend beton. Het wordt vooral veroorzaakt door carbonatatie en insijpeling van vocht en chloorionen, afkomstig uit strooizout. Hierdoor gaat de wapening in het beton roesten. De steeds dikker wordende roestlaag drukt uiteindelijk het omliggende beton weg waardoor dit afbrokkelt.
• Voorgespannen beton lijkt op 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 compenseert. Hierdoor kan een voorgespannen betonelement een grotere belasting opnemen dan een element van gewapend beton van de zelfde afmetingen. Geprefabriceerde voorgespannen liggers worden veel toegepast bij de constructie van viaducten en vloeren.
• Beton kan men daarnaast ook nog indelen
  • volgens de aard van de gebruikte materialen: grindbeton, steenslagbeton, sintelbeton, bimsbeton, hollithbeton, staalvezelbeton
  • volgens de wijze van vervaardiging: stampbeton (een mengsel met een laag cementgehalte dat geschikt is voor ongewapende fundering), trilbeton, schokbeton, spuitbeton, vacuümbeton, gasbeton
  • naargelang het doel waarvoor het bestemd is: hogesterktebeton, zelfverdichtend beton, onderwaterbeton, schoon beton, licht beton, zwaar beton, aardvochtig beton (betonwaren industrie)
  • afhankelijk van de wijze van productie: Beton wordt ofwel ter plaatse (in situ) in het werk gestort (gietbouw ofwel vooraf in een fabriek gemaakt (geprefabriceerd "prefabbeton". Doordat de omstandigheden in een fabriek beter onder controle gehouden kunnen worden dan op een bouwplaats is de kwaliteit van prefabstukken doorgaans beter dan in situ gestort beton.

[bewerk] Zie ook

• Betonbekisting
• Betonrot
• Gewapend beton
• Gietbouw
• Milieuklasse beton
• Staalvezelbeton
• Voorgespannen beton
• Wapening van beton
• Water/cementfactor

[bewerk] Externe links

• Cement&BetonCentrum, informatie over cement en beton
• Gietbouwcentrum, informatie over bouwen met beton
• Bruggenstichting