Een maandelijkse uitgave van deVereniging Nederlandse Cementindustriepostbus 3011, 5203DA 's-Hertogenbosch juli/augustus 1984Nabehandeling alsvoorzorgNabehandeling van beton is het sluitstuk vaneen lange reeks van activiteiten die er op gerichtzijn om een kwalitatief optimaal produkt af televeren. Het doel van nabehandeling is daarbijhet verzekeren van een voldoende opperv/akte-kwaliteit. Het is daarmee niet alleen het sluitstuk,maar ook een essentieel onderdeel van hetgeheel.Helaas moet worden geconstateerd dat nabehan-deling als zodanig niet altijd de aandacht krijgtdie ze verdient; niet in de normering en ook nietinde uitvoeringspraktijk.Een van de oorzaken is zeker de moeilijkheidom de kosten, verbonden aan een meer ofminder intensieve nabehandeling te kwantifice-ren. Die kosten vallen uiteen in twee delen:- directe kosten van nabehandeling (meerwerk, latere oplevering, langer gebruik vankostbare bekisting enz.);- Indirecte kosten ten gevolge van onvoldoendenabehandeling (vooral schade door gebrekaan duurzaamheid).De directe kosten zijn goed te schatten; zevormen een deel van de aanneemsom. Dekosten die voortvloeien uit onvoldoendenabehandeling zijn daarentegen heel moeilijk teschatten. Deze kosten zitten bovendien meestalniet in de aanneemsom; wanneer schadeoptreedt is een van de eerste problemen devraag wie er voor moet opdraaien.Een andere oorzaak van het gebrek aan aan-dacht voor nabehandeling is waarschijnlijk hetfeit dat bij beton nog steeds de nadruk valt opsterkte, en niet op duurzaamheid. Sterkte wordtbepaald door de massa van het beton, duur-zaamheid echter hoofdzakelijk door de slechtsenkele centimeters dikke buitenlaag. Het zijnprecies die buitenste paar centimeters diegevoelig zijn voor onvoldoende nabehandeling.Gelukkig lijkt het er met betrekking tot normeringop dat er toch een kentering in de situatie komt.In het ontwerp van de Europese betonnorm(prEN 206) wordt redelijk veel aandacht geschon-ken aan de nabehandeling, terwijl in Duitslandeen aanvulling op DIN 1045 circuleert die nogvollediger in zijn opzet is. Reden om ook inBETON/EK weer eens aandacht voor het onder-werp vragen.Voorkomen van uitdrogenHet doel van nabehandeling is simpel: voor-komen dat het oppervlak voortijdig uitdroogt.Cement heeft voor zijn hydratatie water nodig.Wanneer uit verhardende cernentsteen het waterverdampt, dan stopt de hydratatie. Afhankelijkvan de oorspronkelijke water-cementfactor en dehydratatiegraad op het moment van uitdrogen,resteert een meer of minder poreuzecementsteen. Hoe poreus is uitvoerig inBETON/EK 6/3 uiteengezet.Tabel 1 geeft ter illustratie een globaal overzichtvan het poriegehalte van cementsteen (uitge-drukt in volumeprocenten), als functie van dehydratatiegraad en de water-cementfactor.Het directe gevolg van een grotere porositeit isTabel 1Porositeit (vol. %) als functie van hydratatiegraad enwater-cementfactorTabel 2Hydratatiegraad (%) als functie van cementsoort,cementklasse, water-eementfactor en duur vannabehandeling (bij 20 Oe)een minder duurzaam betonoppervlak. Dat kanzich uiten in:- een verminderde slijtvastheid van het opper-vlak (denk aan stuivende vloeren);- grotere gevoeligheid voor krimpscheuren;- grotere permeabiliteit van het oppervlak.Uit tabel 1 blijkt duidelijk de grote invloed vanzowel de water-cementfactor als de hydratatie-graad op de porositeit. De hydratatiegraad zelfhangt weer van een groot aantal factoren af:- verhardingstijd,- cementsoort,- cementklasse,- temperatuur, en (opnieuw)- water-cementfactor.Tabel 2 als globaal voorbeeld bedoeld, geeft aanwat zo ongeveer de hydratatiegraad zou kunnenzijn van een drietal cementen (hcA, pcA en pcB),na 1 en na 3 dagen verharding bij 20 oe.De hydratatiesnelheid is groter wanneer:- de verhardinqstemperatuur hoger is;- een sneller cement wordt gebruikt;- de water-cementfactor hoger is.De positieve invloed van de water-cementfactorop de hydratatiesnelheid compenseert enigszinsde grotere porositeit bij een hogere water-cementfactor. Een lage water-cementfactor blijftechter toch gunstiger dan een hoge water-cementfactor, zoals blijkt uit tabel 3, een combi-natie van de tabellen 1 en 2.Porievolume alleen zegt echter niet alles overduurzaamheid: ook de poriestructuur is vanbelang. Deze bepaalt immers, samen met deporositeit, de permeabiliteit van het beton endaarmee het gemak waarmee schadelijke stoffen2porievolume (OIo) .wcf hydratatiegraad0,0 0,5 1,00,4 60 37 140,5 65 45 240,6 69 51 33hydratatiegraad (OIo)wcf I hcA pcA pcB1d 3d 1d 3d 1d 3d0,4 10 30 20 40 30 500,5 15 35 25 45 35 550,6 20 40 30 50 40 60het beton kunnen binnendringen. Aangenomenmag worden dat, bij eenzelfde porievolume,hoogovencement een minder permeabel betongeeft dan portlandcement. Belangrijker nog isdat, zoals in BETON/EK 6/6 is aangegeven, eenkleine vermindering van het porievolume eensterke vermindering van de permeabiliteit kanveroorzaken. Figuur 1 toont het verband tussenhet percentage capillaire poriën in cementsteen(in volumeprocenten) en de permeabiliteit.Op het moment dat het beton uitdroogt, stopt dehydratatie en wordt het porievolume en de daar-bij horende permeabiliteit vastgelegd; er veran-dert niets meer aan, tenzij het beton opnieuwwordt bevochtigd. Hoe verder de hydratatie ophet moment van uitdrogen is voortgeschreden,hoe gunstiger dit voor de duurzaamheid is.1201008060QJ40QJQJ200 -10 20 30 40capillaire porositeit (vol1Verband tussen capillaire porositeit van cementsteenen permeabiliteitTabel 3Porievolume (%) als functie van cementsoort, cement-klasse, water-cementfactor en duur van nabehandeling2Direct na storten en verdichten bestaat de toekomstigecementsteen uit cementkorreltjes die door water-fiImpjes van elkaar zijn gescheiden3Bij uitdroging komen de cementkorreltjes dichter bijelkaar te liggen. Er ontstaan hierdoor plastischekrimpscheuren4Wanneer waterverlies wordt vermeden, beginnen decementkorreltjes aan elkaar te.qroeienFiguren 2 en 3 laten, op een schaal van 1 op100, zien wat er gebeurt wanneer helemaal nietwordt nabehandeld, maar in tegendeel het waterdirect na het verdichten snel verdampt. Er is noggeen vaste structuur gevormd, zodat de cement-deeltjes worden samengepakt en het verlies aanwater zich uit in de vorm van plastischekrimpscheuren.Figuur 4 toont de situatie nadat enige tijd is na-behandeld. De cementkorreltjes zijn nu doorhydratatieprodukten verbonden. Er is daardooreen poreuze structuur met enige sterkte ont-staan. Wordt op dit moment de nabehandelinggestopt, dan droogt het oppervlak van buitennaar binnen toe langzamerhand uit en ontstaateen situatie als in figuur 5. In de allerbuitenstelaag blijft de poreuze, zwakke cementsteen ach-ter; meer naar binnen toe kan de hydratatie lan-ger doorgaan en wordt de cementsteen dussteeds dichter.porievolume (%)wcf hcA pcA pcB1d 3d 1d 3d 1d 3d0,4 55 46 51 42 46 370,5 59 51 55 47 51 430,6 62 54 58 50 54 47lucht35Indien onvoldoende lang wordt nabehandeld, droogthet oppervlak uit. De hydratatie stopt daar en erontstaat een zwakke, poreuze cementsteen. Watdieper gaat de hydratatie gewoon door6Wordt de nabehandeling voldoende lang doorgezet,dan ontstaat een dichte en sterke cementsteenDe in figuur 5 getekende, uitgedroogde laag iszeer dun; ze bedraagt niet meer dan enkele tien-de millimeters. De uitdroogsnelheid was duskennelijk zeer klein ten opzichte van de hydrata-tiesnelheid. De poreuze, uitgedroogde laag kan,bij snellere uitdroging, belangrijk dikker zijn. En-kele millimeters is niet abnormaal, maar ook en-kele centimeters zijn helaas geen uitzondering.Figuur 6 tenslotte toont de situatie die ontstaatwanneer wel voldoende lang wordt nabehandeld.Nu is ook het oppervlak voldoende dicht.Water kan overigens niet alleen verdwijnen doorverdamping, maar ook door verdampingskrimp,waarbij water van buiten naar binnen wordtgezogen. Het betonoppervlak alleen beschermentegen uitdrogen, bijvoorbeeld door afdekken metplastic of gebruik van een curing compound isdus niet afdoende.VerdampingssnelheidAls het betonoppervlak niet nat wordt gehoudendan zal dit door verdamping en verhardingskrimpuitdrogen. Hoe sneller dat uitdrogen gaat, hoedieper het uitdroogfront in het beton kan door-dringen. De verdampingssnelheid is dus, naasthydratatiesnelheid en duur van nabehandeling,een belangrijk gegeven.Wat bepaalt nu die verdampingssnelheid? Hetantwoord is in eerste instantie erg eenvoudig; deverdampingssnelheid is:- evenredig met de permeabiliteit van hetbeton;- evenredig met het verschil in water-4luchtdampspanning in de capillaire porten terplaatse van het verdampingsfront en van delucht direct aan het betonoppervlak;- omgekeerd evenredig met de afstand van hetverdampingsfront in het beton tot hetbetonoppervlak.Afstand tot het betonoppervlakOm met het laatste te beginnen: onder verdergelijke omstandigheden zal de verdampingssnel-heid op 10 mm afstand van het oppervlak dus 2maal zo groot zijn als op 20 mmoEr kan worden afgeleid dat, als er geen hydrata-tie zou zijn, de uitdroogdiepte evenredig zou zijnmet de wortel uit de uitdroogtijd. Dat is hetzelfdeverband als in eerste benadering voor de carbo-natatiediepte geldt. Logisch, omdat carbonatatiealleen ter plaatse van het uitdroogfront plaatsvindt.Echter: bij eerste benadering; want in het nogniet uitgedroogde deel gaat de hydratatie ge-woon door; door de hiermee samenhangende,afnemende permeabiliteit neemt de verdam-pingssnelheid nog eens extra af. Zie het bovenaangegeven verband: de verdampingssnelheid isevenredig met de permeabiliteit.Het gecombineerde resultaat is dat op enige af-stand van het betonoppervlak de verdampingmin of meer stopt. Figuur 7 geeft een beeld vanhet werkelijke verloop in vergelijking tot het ver-loop volgens de7Verloop van de uitdroging van verhardend beton, inwerkelijkheid en volgensÎ1Iooverloop volgensft-formule\ einde nabehandeling)PermeabiliteitPermeabiliteit speelt ook nog op een andere ma-nier een belangrijke rol. Op het moment dat deverdamping begint er een bepaalde poriestruc-tuur aanwezig, (zie nog eens de figuren 2, 4 en6) en heeft het beton een bepaalde permeabili-teit. Deze hangt af van de oorspronkelijke water-cementfactor (hoe hoger, hoe meer permeabel),de hydratatiesnelheid (een kwestie van cernent-soort, temperatuur en weer water-cementfactor),en uiteraard dehydratatietijd.Figuur 8 geeft schematisch het verband tussengenoemde factoren weer. Uit deze figuur blijktnog eens extra duidelijk de belangrijke rol dienabehandeling speelt. Bij een iets langere nabe-handelingstijd droogt het beton iets minder sneluit. Daardoor kan op wat grotere diepte de ver-harding langer doorzetten en neemt de permea-biliteit nog verder at. Beide processen versterkenelkaar; er is een soort lawine-effect. Dat lawine-effect treedt ook op wanneer gestart wordt met8Verloop van de uitdroging vanverhardend beton, met invloed vanwater-cementfactor, hydratatiesnelheiden duur van nabehandelingooeen lagere water-cementfactor en dus weer eenlagere permeabiliteit.WaterdampspanningTenslotte invloed van de waterdampspanning. Despanning van verzadigde waterdamp is sterk af-hankelijk van de temperatuur. Figuur 9 geeft eenbeeld. We mogen aannemen dat de lucht in decapillaire porien, ter hoogte van het verdam-pingsfront, verzadigd is met waterdamp. Dat ismeestal niet het geval met de lucht die in con-tact met het betonoppervlak staat. De water-dampspanning van deze lucht wordt meestal alseen percentage van de evenwichtsdruk opgege-ven; men spreekt van relatieve vochtigheid, vaakafgekort als RV.Lucht met een temperatuur van 15°C, met eenRV van 100% heeft een waterdampspanningvan 17 mbar, zie figuur 9. Is de RV van de luchtniet 100%, maar 60%, dan bedraagt de water-A= hoge wet, lage hydr. snelheidB= hoge wet, hoge hydr. snelheid[ = lage wef, lage hydr. snelheid0= lage hoge hydr. snelheidAAto t, tznabeh aride!- uitd roogtijdto: geen nabehandeling, uitdroging begint onmiddellijkt1 en tz:einde nabehandeling5)3050ccc40lil3020lil10E(lJ 010 10 20temperatuur ( oe )9Evenwichtswaterdampspanning van lucht in relatie totde temperatuurdampspanning 0,6 x 17 = 10 mbar. Het verschilmet de 100% HV in de porien is 0,4 x 17 =7 mbar. Bij 5 °C, en opnieuw een RV van 60%,is het verschil slechts 0,4 x9 = 3,5 mbar. Enomdat verdampingssnelheid evenredig is methet verschil in waterdampspanning tussenbinnen en buiten, droogt beton bij 15°C duscirca 2 maal zo snel uit als bij 5°C.Als vuistregel mag worden aangehouden dat, inhet gebied van 0 tot 30°C, bij constante RV,een 10°C hogere temperatuur een twee maal zogrote verdampingssnelheid geeft.De hoogte van de relatieve vochtigheid van debuitenlucht is uiteraard ook van belang. Bij15°C en 60% RV was het verschil in water-dampspanning tussen binnen en buiten 7 mbar.Bij een RV van 80% is dit 0,2 x 17 = 3,5 mbar,dus slechts de helft. Bij 60% RV droogt betondus twee maal zo snel uit als bij 80% RV.Lang niet altijd zullen beton en buitenlucht ech-ter dezelfde temperatuur hebben. Bijzonder ge-vaarlijk is de situatie waarbij het beton warmer isdan de buitenlucht, bijvoorbeeld direct na ont-kisten of door sterke zonnestraling.Wanneer we opnieuw een buitenlucht van 15°Cen een HV van 60% veronderstellen, maar nueen betontemperatuur van 20°C in plaats van15 °C dan wordt het verschil in waterdampspan-ning 23 0,6 x 17 =13 mbar in plaats van 7,wat dus eveneens een ongeveer twee maal zohoge uitdroogsnelheid betekent.verdampende water echter afgevoerd, en ver-dwijnt deze remmende werking.De invloed van de wind is vooral belangrijk voorhet uitdrogen van het allerbuitenste laagje beton;is heLbeton al wat verder uitgedroogd,danspeelt wind geen grote rol meer. Daarom is hetafschermen tegen wind wel belangrijk voor hettegengaan van plastische krimpscheuren en stui-vende vloeren, maar veel minder voor bescher-ming van de wapening.De combinatie van zonnestraling en harde, dro-ge wind is dubbel .onqunstlq. Dit is dan ook pre-cies de situatie waarbij het gevaar voor plasti-sche krimpscheuren het grootst is.Hoe lang nabehandelen?Het zal duidelijk zijn dat er geen eenvoudig ant-woord op deze vraag is te geven. Om nog evende belangrijkste factoren op te sommen.· Uitgangssamenstelling van het betonwater-cementfactor· Snelheid van verhardencementsoort en -klassewater-cementfactortemperatuur· Uitdroogsnelheidbetontemperatuurluchttemperatuurrelatieve vochtigheid van de luchtwindsnelheidWindTenslotte moet de invloed van de wind wordengenoemd. Wanneer er geen luchtstroming is,dan ontstaat door het verdampende water eenluchtlaagje met toenemende vochtigheid dat ver-dere verdamping afremt. Door wind wordt hetEnkele van deze factoren hebben een dubbelewerking. De rol van de water-cementfactor is algenoemd; een hogere water-cementfactor geefteen poreuzer beton en vraagt dus een langerenabehandeling. Dit effect wordt echter gedeelte-lijk gecompenceerd door de hogere hydratatie-6Bij een temperatuur van het betonoppervlakVoor beton dat aan de buitenlucht blootgesteldzal zijn, gelden voor betontemperaturen> 10 oe de volgende minimale nabehande-lingstijden (in dagen):RichtlijnenDe genoemde Duitse richtlijnen houden met degenoemde factoren rekening via een grove inde-ling. Vertaald naar Nederlandse omstandig-heden:Het afdekmateriaal moet wel vochtig worden ge-houden. Dat kan door af en toe besproeien metwater, maar nog beter door afdekken met plasticfolie. Verdamping van water uit het afdek-materiaal, en daardoor afkoeling van hetbetonoppervlak wordt hierdoor voorkomen.Besproeien met waterBesproeien met water wordt veel toegepast,maar kan nadelen hebben. Niet alleen moet ge-garandeerd het hele oppervlak voortdurend natworden gehouden, ook bestaat er gevaar voorscheurvorming door te sterke plaatselijke afkoe-ling van het betonoppervlak.Aard van de nabehandelingNiet alleen de duur, maar ook de intensiteit vande nabehandeling is van belang.met juteDe beste methode van nabehandeling is hetonmiddelijk na het storten afdekken van hetbetonoppervlak met vochtig, water-absorberendmateriaal, bijvoorbeeld jute of canvas. Niet alleenwordt verdamping voorkomen, maar er is ookwater beschikbaar om poriën die door verhar-dingskrimp ontstaan, met water te vullen.(eventueel een temperatuur van de buitenlucht)< 10 oe moeten de tijden worden verdubbeld.Curing compoundsBij horizontale en onder bepaalde voorwaardenook verticale vlakken kunnen nabehande-lingsmiddelen (curing compounds) worden toege-past. Deze kunnen, afhankelijk van het type eenmin of meer redelijk resultaat geven. Op zijnminst wordt de verdamping vertraagd. Ondersterk drogende omstandigheden kan de werkingechter toch onvoldoende zijn.Afdekken met plastic folieAlleen afdekken met plastic folie is simpeler entoch ook redelijk effectief. Er moet op wordengelet dat het plastic overal goed afsluit, vooralook bij de overlappingen.Uitstellen van entkistenEen nog simpeler methode is het in de bekistinglaten van het beton. Absorberende bekistingmoet wel in vochtige toestand worden aange-bracht, anders droogt niet alleen het oppervlakonmiddelijk uit, maar wordt ook het ontkisteneen groot probleem.Wanneer het beton door krimp loskomt van debekisting, kan wel oppervlakkige uitdrogingoptreden.Kortere nabehandelingstijden zijn toegestaan alskan worden aangetoond dat het zich aan het op-pervlak bevindende beton tenminste 50% van de, vereiste eindsterkte heeft bereikt.omschrijvingbeschermd tegen zon en wind;RV van de lucht nooit < 80%matige zonbestraling en/of winden/of RV tussen 50 en 80%sterke zonbestraling en/ofsterke wind en/of RV < 50%droogcement sterkteontwikkelingwcf < 0,5 wcf 0,5 - 0,6pc esnelpc Bpc Ahc B matighc A langzaamomgevings- nabehandelingstijd (d)omstandighedensterkteontwikkelingsnel matig langzaamvochtig 1 2 2normaal 1 3 4droog 2 4 5normaalomgevingvochtigVoor binnenwerk, waarbij geen bijzondere eisenaan de oppervlaktekwaliteit worden gesteld, eneen betontemperatuur > oe wordt in deDuitse richtlijnen een nabehandeling van 1 dagvoldoende geacht; voor een betontemperatuur< 10 oe van 2 dagen.Nog niet genoemd is de risicofactor van eenmeer permeabel beton. Wanneer beton isbestemd voor binnenwerk, is voortijdige uitdro-ging minder riskant dan bij beton dat in de ge-bruiksfase aan de buitenlucht is blootgesteld.snelheid bij een hogere water-cementfactor.Een hogere betontemperatuur versnelt de hydra-tatie; voortijdige blootstelling van warm betonaan koudere buitenlucht kan echter ernstige uit-droging geven. Dit :is een aspect waar vooral bijversnelde verharding aan moet worden gedacht.7BETONlEK verschijnt 10 x per jaar.Abonnementsprijzen per jaar, inclusief verzamelbandvoor 3 jaargangen (iricl. 5% BTW):'Nederland, Nederlandse Antillen, België foverige landen f 26,-ISSN 0166-137x8administratie:postbus 3011, 5203 DA 's-Hertogenboschtelefoon (073)401231Abonnementen lopen per kalenderjaar. Aan het eindvan een kalenderjaar wordt het abonnement auto-matisch verlengd, tenzij het abonnement vóór1 december schriftelijk wordt opgezegd.
Reacties