auteurs Wiljan de Moor Movares, Richard Giesen Cementbouw Invloed van betonsamenstelling op resultaat schoonbeton Schoon betonmengsel 1 Villa Waalre in wit schoonbeton, foto: Kim Zwarts 24 VAKBLAD I 2 2017 24_Schoonbeton.indd 24 01-06-17 14:20 Er zijn veel aspecten die het eindresultaat van schoonbeton kunnen beïnvloeden. Een daarvan is de samenstelling van de betonspecie. Cement, toeslagstoffen, water, hulpstoffen en vulstoffen: allemaal hebben ze in meer of mindere mate invloed op het eindresultaat. S choonbeton is beton waarbij speci- fieke esthetische eisen aan het oppervlak zijn gesteld. Schoonbeton vraagt (speciale) aandacht, zowel in ontwerp als in de uitvoering. Ook over de betonsamenstelling, verwerkbaarheid en kleur moet goed worden nagedacht. Hoewel de nodige richtlijnen zijn opge- nomen in CUR-Aanbeveling 100 'Schoonbeton' (CUR100), is goede afstemming tussen opdrachtgever, architect, aannemer en betonleveran- cier over wensen en mogelijkheden altijd raadzaam. Om die reden is in CUR100 een coördinator schoonbeton- werk benoemd. Verwerkbaarheid Voor het eindresultaat van schoonbeton speelt de verwerkbaarheid van betonspecie, uitgedrukt in een consis- tentieklasse, een belangrijke rol. Die verwerkbaarheid moet zodanig zijn dat een bekisting of mal goed kan worden gevuld, dat er niet te veel luchtbellen aan het oppervlak zichtbaar zijn en dat ontmenging wordt voorkomen. Zelfver- dichtend beton (ZVB) ? beton met hoge vloeibaarheid en een hoge weer- stand tegen ontmengen ? is zeer geschikt voor toepassing als schoonbe- ton. Met ZVB is het mogelijk een nage- noeg luchtbelvrij en zandstreepvrij betonoppervlak te verkrijgen. Dat is ook een van de redenen dat in de prefab- betonindustrie veel ZVB wordt toegepast. Aan de malzijde levert dat een zeer strak oppervlak. Bij ter plaatse gestort beton is het niet gezegd dat ZVB altijd de beste oplos- sing is voor een mooi betonoppervlak. Zolang de gehele uitvoering er bewust mee bezig is, zijn lagere consistenties ook goed mogelijk. In de praktijk zijn er zelfs uitstekende resultaten geboekt met consistentieklasse S3. Bovendien moet worden opgemerkt dat ZVB- mengsels vaak erg kritisch zijn en dat door een hoge vloeibaarheid nagenoeg alle oneffenheden in de bekisting zicht- baar zullen zijn. Meer over de (on) mogelijkheden van ZVB staat in de recente uitgave van Betoniek Standaard 16/20 'Zelfverdichtend beton: haarlemmerolie?' Welke consistentieklasse nodig is, is afhankelijk van de manier waarop het beton wordt verwerkt en verdicht en de omstandigheden waarbij dat gebeurt. Op de invloed van het verwerken van beton op het uiterlijk wordt in een vol- gende aflevering in deze serie ingegaan. Artikelenserie schoonbeton Dit artikel is een onderdeel van een serie artikelen over de realisatie van schoonbeton. In overige delen wordt ingegaan op onder meer de invloed van de bekisting en op de schoon- betoncoördinator. Ook komen enkele praktijkvoorbeelden aan bod. Alle artikelen uit deze serie zijn te raadplegen op www.betoniek.nl/schoonbeton . 25 VAKBLAD I 2 2017 24_Schoonbeton.indd 25 01-06-17 14:20 Kleur Een van de eisen die aan schoonbeton kan worden gesteld, betreft de grijstint of kleur. Normaal beton heeft een grijze kleur die min of meer overeenkomt met de kleur van het toegepaste cement. Om andere, specifieke kleuren te berei - ken, anders dan deze natuurlijke grijstint, kunnen speciale cementen of pigmen - ten worden gebruikt. Ook is het mogelijk een coating of verfsysteem te gebrui - ken. Op dit laatste wordt in dit artikel echter niet ingegaan. Tint- en kleurnuanceverschillen in het oppervlak zijn onvermijdelijk en horen bij de natuurlijke eigenschappen van beton. Om over de grijstint of kleur en de toegestane afwijkingen overeen - stemming te bereiken, kan de CUR- grijsschaal-beton (behorend bij CUR100) een belangrijk hulpmiddel zijn. Deze grijsschaal is echter niet bedoeld om exact een tint in een bepaalde schaal te bestellen. Wel kan hij worden gebruikt om richting te geven en tintverschillen van het gerealiseerde werk te kunnen beoordelen. Naast de grijsschaal kunnen ook foto's van eerder uitgevoerd werk uitkomst bieden, zeker als het gaat om gekleurd beton. Vaak is het nodig proefstukken te maken ten behoeve van de beoordeling van kleur of grijstint. De grijstint of kleur wordt voor een belangrijk deel bepaald door de beton - samenstelling, ofwel het te gebruiken cement, de hoeveelheid fijne delen, het toeslagmateriaal, de hulpstoffen, de vulstoffen, de pigmenten (in geval van gekleurd beton) en de water-bindmid - delfactor. Er kan vanuit worden gegaan dat het gewenste schoonbeton in de klassen in B1 en B2 is te realiseren met de gebruikelijke bindmiddelen en toe - slagmaterialen. Als gekozen wordt voor een beton met een bijzondere cement - soort, bijzonder toeslagmateriaal, bijzondere vulstoffen en/of pigmenten, moet dit in de projectspecificatie expliciet worden vermeld. Daarnaast hebben ook de manier van 2 Invloed cementtype op betonkleur 3 Trappen in gekleurd blauw beton Zelfverdichtend beton Meer over de aandachtspunten bij de toepassing van zelfverdichtend beton staat in Betoniek 16/20 'Zelfverdichtend beton: haarlemmerolie?'. Deze uitgave is beschikbaar op www.betoniek.nl . CEM I portlandcement CEM IIIhoogovencement CEM I witportlandcement 26 VAKBLAD I 2 2017 24_Schoonbeton.indd 26 01-06-17 14:20 verwerken, het ontkistingstijdstip en het nabehandelen invloed op het resultaat. Hierop wordt in een volgend artikel ver - der ingegaan. Invloed cement Normaal beton is meestal wit tot grijs. Dit is voor een groot deel afhankelijk van het cementtype (tabel 1). Er bestaat een grote variatie aan grijstinten en deze kleur is bovendien niet contant. Algemeen kan worden gesteld dat beton met portlandcement (CEM I) iets donkerder/grijzer van kleur is en hoog - ovencement (CEM III) iets lichter/witter. Cement wordt echter niet op een speci - fieke grijstint geproduceerd: er is altijd sprake van een zekere bandbreedte. Uitzondering is wit cement, een port - landcement dat wél op kleurspecificatie wordt geproduceerd. Ten opzichte van normaal portlandcement zijn uit wit cement praktisch alle ijzerhoudende grondstoffen verwijderd. Hierdoor is de kleur nagenoeg wit. We kennen verder ook terrament, een samengesteld port - landcement waarmee zonder toepas - sing van pigmenten een rood-bruine kleur wordt verkregen. Fijne delen In het mengsel zijn vooral de fijne delen, de delen kleiner dan 0,25 mm, bepalend voor het uiterlijk. Fijne delen bestaan uit cement, de fijne fractie van het zand en een (eventueel) toege - voegde vulstof. Een hoog aandeel fijne delen draagt bij aan een egale tint van het betonoppervlak en aan een stabie - ler betonmengsel. Door het kist- of wandeffect liggen met name de fijne delen aan het oppervlak. Hierdoor hebben deze delen een grote invloed op de kleur van het beton. Ook voor de stabiliteit van het betonmeng - sel (geen ontmenging) is het gehalte aan fijn materiaal erg belangrijk. De ondergrens is in CUR100 gelegd op 160 l/m 3. Voor consistentieklasse F4 en F5 is in verband met een hogere ver - werkbaarheid / hogere vloeibaarheid een hoger gehalte aan fijn materiaal wenselijk. CUR100 geeft hierbij het advies om 170 l/m 3 of zelfs 180 l/m 3 Tabel 1 Invloed cementtype en betonmengsel op betonkleur cementtype benaming kleur CEM I portlandcement grijs CEM I wit portlandcement wit wit CEM II/A-V of CEM II/B-V portlandvliegascement grijs CEM II/B-T portlandleisteencement rood-bruin CEM III/A hoogovencement grijs-wit CEM III/B hoogovencement wit betonmengsel benaming kleur ZVB op basis van CEM I en kalksteenmeel zelfverdichtend beton wit ZVB op basis van CEM III en kalksteenmeel zelfverdichtend beton wit ZVB op basis van CEM III en vliegas zelfverdichtend beton grijs 5 Verschillende kleuren pigment, foto: Scholz Benelux toe te passen. Overigens zorgt een hoger aandeel fijn ook voor een taaier mengsel. Om een goede stabiliteit te bereiken, is het belangrijk de gehele korrelopbouw te optimaliseren en niet alleen naar het aandeel fijn te kijken. Toeslagmateriaal Toeslagmateriaal in beton bestaat meestal uit zand en grind. Vooral de fijne fractie van het zand heeft invloed op de oppervlaktekwaliteit (zie onder kopje 'Fijne delen'). De kleur van het toeslagmateriaal zelf heeft beperkte invloed op de kleur van beton. Wel kan, als een donkere kleur is gewenst, don - ker toeslagmateriaal uitkomst bieden, zoals basalt of graniet. 4 Rood beton voor het dienstengebouw van de Dorntermeertunnel, foto: Ben Vulkers 27 VAKBLAD I 2 2017 24_Schoonbeton.indd 27 01-06-17 14:20 2% 4% 6% 8% zeker van te zijn dat er geen put- of vlekvorming zal ontstaan, is toepassing van standaardrivierzand en -grind niet geschikt en moet worden uitgeweken naar basalt of andere toeslagmaterialen. Dit verhoogt echter de kostprijs waar - door hier in de praktijk niet vaak voor wordt gekozen. In CUR100 wordt geëist dat het toeslag - materiaal bij oplevering en gedurende een periode van twee jaar daarna, niet mag leiden tot roestvlekken in het beton oppervlak of het ontstaan van holten (pop-outs) in het oppervlak. Er is een termijn genoemd omdat het optre - den van roestvlekken tijdsgebonden is. Deze eis is te beschouwen als een ver - plichting van de opdrachtnemer tot esthetisch herstel indien roestvlekken en holten ontstaan. Als maat voor het risico op het optreden van roestvorming wordt vaak de zoge - noemde vlekkenindex gebruikt. Deze index mag ten hoogste 20 bedragen. Meer hierover staat in CUR100, bijlage H. Volgens CUR100 mogen geen secun - daire toeslagmaterialen zoals beton-, metselwerk- of menggranulaat worden toegepast. Dat komt omdat het in Nederland beschikbare of aangeboden secundaire toeslagmateriaal nog te veel problemen oplevert bij toepassing in schoonbeton. In de toekomst is het gebruik van dergelijke toeslagmateria - len bij schoonbeton niet uit te sluiten. Uiteraard staat het de opdrachtgever vrij om af te wijken van de eis ten aan - zien van het toepassen van secundair materiaal en in de projectspecificatie anders te bepalen. Hulpstoffen Hulpstoffen zijn stoffen die in kleine hoeveelheden aan een betonsamenstel - ling worden toegevoegd, met het doel één of meer eigenschappen te beïnvloe - den. De meeste hulpstoffen hebben invloed op de eigenschappen van het beton in de vloeibare of plastische fase, en niet op het uiterlijk van beton. Uiter - aard wel op de verwerkbaarheid (zie onder kopje 'Verwerkbaarheid'). Vulstoffen Vulstoffen, inert, dan wel (latent) hydraulisch, zijn fijne stoffen waarmee de ruimten tussen de toeslagstoffen worden gevuld. Deze vulstoffen verho - gen de samenhang van het beton - mengsel. Hierdoor worden de mengsels stabieler en minder gevoelig voor ont - mengen. Op deze manier hebben de vulstoffen ook invloed op de esthetica. Bekende vulstoffen zijn kalksteenmeel (veel gebruikt in de prefab-betonindus - trie) en (poederkool)vliegas (veel gebruikt voor in situ gestort beton). Toepassing van vulstoffen heeft invloed op de kleur van het beton. Zo wordt met kalksteenmeel een egale en lichtere betonkleur verkregen ten opzichte van vliegas. Met vliegas zijn wisselende ervaringen opgedaan. De kans bestaat dat dankzij vliegas de variatie in grijstint toeneemt wat leidt tot een zogenoemd wolkeffect (foto 8). Over het algemeen kleurt vliegas het beton donkerder. De invloed op de kleur geldt vanaf circa 40 kg per m 3 beton. Door de aanwezig - heid van koolstof veroorzaakt vliegas soms zwarte strepen in het betonopper - vlak. Het koolstofgehalte moet daarom zo laag mogelijk zijn. Pigmenten Om kleur aan het beton te geven, kun - nen pigmenten worden toegepast. Pig - Rivierzand en -grind zijn nooit geheel vrij van zwellende of ijzerhoudende bestanddelen, al verschilt het aantal van deze bestanddelen per winplaats. Aan - wezig oerhout (versteend hout) kan putjes veroorzaken (zogenoemde pop- outs) en door in het toeslagmateriaal aanwezige ijzerverbindingen kunnen bruin/zwarte vlekken ontstaan (ook wel pyrietvlekken, foto 7). Om er 100% 6 Invloed van pigment - concentratie op de kleurtoon van beton, beeld: Scholz Benelux 7 Pyrietvlekken in beton Tabel 2 Geschikte pigmenten voor in beton pigment kleur titaandioxide wit ijzeroxide zwart zwart ijzeroxide rood rood ijzeroxide geel geel ijzeroxide bruin bruin kobaltoxide blauw chroomoxide groen 28 VAKBLAD I 2 2017 24_Schoonbeton.indd 28 01-06-17 14:20 Blauwkleuring Na het ontkisten kan het betonopper - vlak een tijdelijke, soms blauw-grijze kleur vertonen. Deze zogenoemde blauwkleuring is een fenomeen dat kan optreden bij gebruik van hoogoven - cement of van cementmengsels die hoogovenslak bevatten. Bij een dichte structuur van het betonoppervlak of bij een betonconstructie die lange tijd in de bekisting is gebleven, kan het soms langer duren voordat de lichte eind - kleur wordt verkregen. Bij schoon - beton is het daarom aan te bevelen de verblijfstijd in de bekisting niet te veel te laten variëren. Het gaat vooral om het ontkisten op gelijke gewogen rijp - heid. Meer over blauwkleuring is te lezen op www.betonlexicon.nl . menten zijn gemalen poeders (veelal ijzeroxiden) met een zeer hoge fijnheid, meestal hoger dan die van cement. Door deze fijnheid wordt een sterk kleu - rend effect verkregen. Pigmenten hechten aan de cementdeeltjes maar leveren geen bijdrage aan de chemi - sche reactie. De hoeveelheid pigment heeft invloed op de kleurintensiteit. Hoe hoger het percentage, des te voller de kleur. De hoeveelheid toe te passen pig - ment varieert van 3 tot circa 9% van het cementgewicht ( m/m ). Het kleurbehoud is bij gebruik van anor - ganische pigmenten goed. Wel moet er rekening mee worden gehouden dat bij een expositie in een buitenmilieu op termijn verkleuring kan optreden. Om een langdurig kleurbehoud te verkrij - gen, is het raadzaam geen lager percen - tage toe te passen dan 2% van het cementgewicht ( m/m ). Pigmenten kunnen in de vorm van een slurry (opgelost in een vloeistof) of als poeder aan de betonspecie worden toe - gevoegd. Voor de eisen ten aanzien van pigmenten is een aparte norm beschik - baar. Pigmenten moeten voldoen aan NEN-EN 12878. Water en water- bindmiddelfactor De hoeveelheid water is vooral bepa - lend voor de verwerkbaarheid (zie onder kopje 'Verwerkbaarheid'). Lokale afwijkingen in de water-bindmiddelfac - tor kunnen echter kleurverschillen in het betonoppervlak veroorzaken. Tot slot Het is eigenlijk heel logisch dat de samenstelling van beton zeer bepalend is voor het uiterlijk. In het voorgaande is beschreven wat die invloed precies is. Omdat de betonsamenstelling een verantwoordelijkheid is van de betonle - verancier en vooraf bekend moet zijn, is het belangrijk tijdig te overleggen over eisen en mogelijkheden. Verder moet worden gerealiseerd dat de betonsa - menstelling niet allesbepalend is. Het eindresultaat is voor het belangrijkste deel afhankelijk van ontwerp en uitvoe - ring. 8 Wolkeneffect in beton door koolstof of uit de vliegas 9 Hendrik Bulthuis Akwadukt bij Burgum, foto: VOBN Jan Heuveling Zwart beton Beton kan, onder meer afhankelijk van de nabehandeling en het toegepaste cement, te maken krijgen met kalkuitbloei, die vooral zichtbaar wordt bij donkere oppervlaktes. Het maken van egaal zwart beton is dan ook niet mogelijk. Don - kere betontinten (antraciet) worden verkregen door wit portlandcement te combineren met zwarte pigmenten. Voor meer informatie zie CUR100. 29 VAKBLAD I 2 2017 24_Schoonbeton.indd 29 01-06-17 14:20