auteurs Informatie over de ontwikkeling van de betondruksterkte is voor de uitvoering essentieel. Een goed beeld van die druksterkteontwikkeling wordt vaak verkregen met behulp van de methode van gewogen rijpheid. Het is belangrijk dat die methode op de juiste manier wordt toegepast en dat de resultaten op de juiste manier worden geïnterpreteerd. Dat geldt voor alle betrokken partijen: leverancier, uitvoering én constructeur. Om die reden heeft BAM een richtlijn opgesteld. Gewogen rijpheid op de bouwplaats BAM stelt richtlijn op voor eenduidige toepassing methode gewogen rijpheid IR. MARIQUE RUIJS Materiaaltechnologisch Ingenieur BAM Infraconsult IR. RENÉ STERKEN Hoofd Ontwerp & Engineering BAM Advies & Engineering IR. JACQUES LINSSEN Redactie Cement Aeneas Media 42? CEMENT 2 2020 Er kunnen verschillende redenen zijn om de druksterkte van het verhardende beton in een con- structiedeel te bepalen. Een aantal van die redenen heeft direct te maken met de sterkte die de betonconstructie op een bepaald moment nodig heeft. Bijvoorbeeld op het moment dat de bekisting of de on - derstempeling wordt verwijderd, het moment dat de voorspanning wordt aange- bracht of het moment dat een onderwater- betonvloer wordt afgepompt. Maar ook uit- voeringstechnische zaken worden vaak gekoppeld aan de sterkte. Zo is de duur dat een constructie moet worden nabehandeld volgens NEN-EN 13670 [2] gekoppeld aan de sterkte. Een minimum sterkte is ook nodig voor het beschermen van het betonoppervlak tegen bevriezing, schadelijke stoffen of mechanische schade tijdens het uitvoeringsproces. BAM heeft in de richtlijn in totaal zes redenen opgenomen om de druksterkte van het verhardende beton in een constructie- deel te moeten bepalen (tabel 2). In de eerste stap van de richtlijn moet de reden worden vastgesteld. Bepalen benodigde druksterkte Als bekend is om welke redenen een bepaalde sterkte nodig is, kan die sterkte worden vastgesteld. De druksterkte nodig voor ontkisten, voorspannen of doorgaan met bouwen moet worden bepaald door de con - structeur, op basis van een berekening. Voor het ontkisten van niet-dragende bekistingen geeft de richtlijn een waarde voor de kubus- druksterkte van minimaal 5 N/mm², tenzij de constructeur een hogere waarde aan - geeft. Deze eis is gebaseerd op NEN 8670 [3], art. 5.7.4.1, waarin staat dat de gemiddelde kubusdruksterkte voor niet-dragende bekis- tingen minimaal 3,5 N/mm² moet zijn maar bij voorkeur minimaal 5 N/mm². Als de constructeur voor het ontkisten van dragende bekistingen geen benodigde kubusdruksterkte kan of wil berekenen, verwijst de richtlijn naar veilige waarden volgens GTB 2013 [4]. Bij de redenen 'voor- spannen' en 'doorgaan met bouwen' moet de constructeur altijd een benodigde kubus- druksterkte berekenen. Kubusdruksterkte? De benodigde sterkte kan worden uitgedrukt in een cilinderdruksterkte en een kubusdruksterkte. In principe zijn ze beide bruikbaar. BAM heeft afgesproken altijd uit te gaan van de kubusdruksterkte. Dat voorkomt verwarring. Het zijn immers ook kubussen aan de hand waarvan de sterkte- klasse en de regressielijn voor de methode van gewogen rijpheid worden bepaald. Gemiddelde of karakteristiek? Als de con - structeur een waarde voor de benodigde kubusdruksterkte opgeeft mag dat een ge- middelde kubusdruksterkte (f cm,cube ) of een karakteristieke kubusdruksterkte (f ck,cube ) zijn. De constructeur moet wel duidelijk aangeven welke van de twee het betreft, zodat in de uitvoering duidelijk is welke waarde moet worden gehaald. Geen druksterkteklasse? Hoewel het in de praktijk nog wel eens gebeurt, moet de benodigde druksterkte van verhardend beton niet worden uitgedrukt in een druk - sterkteklasse. Een druksterkteklasse zegt namelijk feitelijk alleen iets over de sterkte op 28 dagen onder geconditioneerde om - standigheden. Indien echter toch een druk - sterkteklasse wordt genoemd, dan wordt Tabel 2?Redenen voor het bepalen van de druksterkte van verhardend beton volgens richtlijn Ontkisten of laten schrikken van dragende bekistingen Ontkisten of laten schrikken van niet-dragende bekistingen Voorspannen Doorgaan met bouwen (voorbeelden: het afpompen van een onderwaterbetonvloer, het toelaten van zwaar bouwmaterieel) Nabehandelen Beschermen Tabel 1?Stappenplan uit richtlijn [1] Stap 1 Bepaal de reden waarom de druksterkte van het verhardende beton moet worden bepaald Stap 2 Bepaal de benodigde kubusdruksterkte Stap 3 Bepaal waar de benodigde kubusdruksterkte geldt Stap 4 Vraag een regressielijn aan de betoncentrale Stap 5 Check de aangeleverde regressielijn Stap 6 Bepaal de ijklijn Stap 7 Doe metingen in het verhardende beton en bepaal de druksterkte(ontwikkeling) RICHTLIJN METHODE GEWOGEN RIJPHEID De BAM Richtlijn methode gewogen rijpheid [1] is bedoeld voor eendui- digheid rond de bepaling van de druksterkte van jong beton in con- structies met de methode van gewogen rijpheid. Het belangrijkste advies binnen BAM is een eigen betontechnoloog in te schakelen, maar dat is niet altijd mogelijk. De richtlijn is er juist voor de gevallen dat er geen betontechnoloog bij een project betrokken is. Het betreft dan ook een veilige benadering. In de richtlijn is een stappenplan opgenomen (tabel 1). Dit stappen- plan is geschreven voor het uitvoe- ringsteam, maar legt ook acties en verantwoordelijkheden bij anderen, zoals de constructeur en de beton- centrale. Het betreft een eerste versie. Het kan zijn dat er op basis van nieuwe inzichten op termijn een nieuwe versie zal verschijnen. CEMENT 2 2020 ?43 vaak een karakteristieke kubusdruksterkte bedoeld en kan het tweede getal in de notatie van de sterkteklasse worden aangehouden (C20/25 komt overeen met een karakteris- tieke kubusdruksterkte van 25 N/mm²). Vaststellen druksterkte- ontwikkeling Er zijn verschillende methodes om vast te stellen wat de daadwerkelijk sterkte van beton op een bepaald moment is, zoals de verhardingsproef, de terugslagwaarde en de methode gewogen rijpheid. Deze laatste is de meest bekende en meest toegepaste methode (zie ook kader 'Methode gewogen 1 Een rijpheidscomputer 2 De sensoren moeten worden geplaatst op de positie waar de benodigde kubusdruksterkte geldt rijpheid'). De richtlijn van BAM richt zich op deze methode. De methode gewogen rijpheid is alleen betrouwbaar in de eerste periode van de verharding en mag dus slechts worden toegepast bij jong beton. BAM heeft als rand - voorwaarde genoemd dat de benodigde kubusdruksterkte maximaal 70% van de 28-daagse kubusdruksterkte mag zijn. Positie benodigde druksterkte Het is van belang te weten waar exact de benodigde kubusdruksterkte geldt. Is dat bijvoorbeeld in het hart van de constructie of aan het oppervlak? Die locatie moet dus 1 2 Tabel 3?Verticale verschuiving regressielijn naar ijklijn reden benodigde kubusdruksterkteverticale verschuiving [N/mm²] ontkisten van dragende bekistingen gemiddeld0 karakteristiek 8 ontkisten van niet-dragende bekistingen gemiddeld2 voorspannen gemiddeld0 karakteristiek 8 doorgaan met bouwen gemiddeld0 karakteristiek 8 nabehandelen karakteristiek4 beschermen gemiddeld2 De benodigde druksterkte van verhardend beton moet niet worden uitgedrukt in een druksterkte­ klasse 44? CEMENT 2 2020 3 bekend zijn, zodat duidelijk is waar de sen- soren moeten worden geplaatst. Vaak kan een gemiddelde sterkte over de dikte wor- den aangehouden. Dat geldt echter niet altijd. Zo geldt volgens de richtlijn voor de ontkistingssterkte van niet-dragende bekis- tingen en voor het nabehandelen bijvoor- beeld de sterkte in de dekking. Over dit aspect is overleg nodig met de constructeur. BAM noemt verschillende methoden om de gemiddelde sterkte over de dikte te bepalen. Voor constructiedelen van maxi - maal 300 mm dik kan worden uitgegaan van de sterkte in het midden van de con - structie. Voor constructiedelen tot 1250 mm moet een gewogen gemiddelde worden ge- nomen van drie locaties (fig. 3). Een veilige benadering, die altijd is toegestaan, is het bepalen van de sterkte in de dekking aan de bovenzijde. De druksterkteontwikkeling verloopt namelijk sneller bij een hogere betontemperatuur, en tijdens de verharding is de betontemperatuur in de kern normaal gesproken hoger dan in de dekking aan de bovenzijde. Vergelijking benodigde druksterkte en gerealiseerde druksterkte Een belangrijk onderdeel van de richtlijn is de vergelijking van de benodigde druksterk - te met de bepaalde druksterkte volgens de methode van gewogen rijpheid. Dat is immers waar het uiteindelijk om gaat. Om die vergelijking mogelijk te maken moet de betoncentrale een regressielijn leveren. Die regressielijn zegt iets over de druksterkte van een specifiek mengsel bij een bepaalde gewogen rijpheid. In de praktijk levert de betoncentrale bij die regressielijn ook vaak een ijklijn, de lijn die verticaal omlaag is verschoven over een bepaalde afstand om zo meer veiligheid te creëren. Die afstand waarover de ijklijn is verschoven, is onder andere afhankelijk van de spreiding van de resultaten van de betoncentrale. Voor de af - nemer is echter niet altijd duidelijk waarop die verschuiving is gebaseerd en de regels voor die verschuiving zijn niet bijzonder overtuigend. In de praktijk komen verschui - vingen voor die variëren van 1 tot 4 N/mm². Om hier meer eenduidigheid in te krijgen en ten behoeve van meer veiligheid, gaat de BAM-richtlijn niet uit van de geleverde ijk - lijn, maar moet die zelf worden bepaald op basis van de geleverde regressielijn. BAM heeft een aantal waarden bepaald voor de afstand waarover de regressielijn METHODE GEWOGEN RIJPHEID De methode gewogen rijpheid is gebaseerd op de theorie dat twee dezelfde betonsa- menstellingen bij een gelijke gewogen rijp- heid dezelfde druksterkte hebben. De gewogen rijpheid is een eigenschap waarin zowel de verhardingstijd als de betontem- peratuur tijdens de verharding zijn verwerkt, in relatie tot de temperatuurgevoeligheid van het bindmiddel. Tijd en temperatuur worden gemeten door sensoren die in de betonconstructie worden aangebracht. De relatie tussen gewogen rijpheid en sterkte- ontwikkeling wordt bepaald aan de hand van proefstukken bij de betonproducent. Op basis van minimaal vijf proefstukken wordt een zogenoemde regressielijn bepaald. Ten behoeve van meer betrouw- baarheid wordt op basis van de regressie- lijn een ijklijn gemaakt, een lijn die even- wijdig aan de regressielijn naar lagere druksterkten is verschoven. Meer over de methode staat in NEN 5970 en in het Betoniek-artikel 'Ontkisten vanaf het juiste moment' [5]. 3 Locaties temperatuursensoren bij constructiedeel tot een dikte van 1250 mm; de buitenste waarden tellen voor 1/6 mee en de binnenste voor 2/3 De locatie van de benodigde sterkte moet bekend zijn zodat duidelijk is waar de sensoren moeten worden geplaatst CEMENT 2 2020 ?45 moet worden verschoven om de ijklijn te verkrijgen (tabel 3). Deze waarden zijn af- hankelijk van de reden waarom de sterkte moet worden bepaald. Het is ook bepalend of de benodigde sterkte is uitgedrukt als een karakteristieke kubusdruksterkte of een gemiddelde. In dat laatste geval hoeft de regressielijn namelijk niet (of minder) te worden verschoven. De redenering is dat de regressielijn ook al gebaseerd is op gemiddelde waarden. Is een benodigde sterkte als karakte- ristieke waarde opgegeven, dan moet de 4  Voorbeeld van het verschuiven van regressielijn naar ijklijn met 8 N/mm 2; links de voorwaarde voor de doelwaarde 8 N/MM² In veel gevallen kiest BAM er in de richtlijn voor de regressielijn met 8 N/mm² te ver- schuiven om een ijklijn te krijgen. De rede- nering daarbij is dat de regressielijn is gebaseerd op gemiddelde waarden. Deze 8 N/mm² is gebaseerd op het verschil tussen de gemiddelde druksterkte en de karakte- ristieke druksterkte zoals die ook in de Eurocode is genoemd: f cm = f ck + 8 N/mm². Dit verschil van 8 N/mm² geldt voor zowel lage als hoge sterktes. De relatie staat al enkele decennia in de regressielijn wel (of meer) worden verscho- ven. Als het om de ontkistingssterkte van dragende bekistingen gaat, bedraagt de verschuiving bijvoorbeeld 8 N/mm². Deze waarde van 8 N/mm² komt over- een met de relatie die de Eurocode legt tussen de karakteristieke en de gemiddelde druksterkte. De norm stelt immers dat de gemiddelde waarde 8 N/mm² hoger ligt dan de karakteristieke waarde, ofwel f ck = f cm ? 8 N/mm² en f cm = f ck + 8 N/mm² [6]. Het kan dus ook zijn dat een constructeur de karakteristieke waarde omrekent naar betonnormen, maar het is niet duidelijk waar die 8 N/mm² op is gebaseerd. En of die waarde van 8 N/mm² ook kan of moet wor- den toegepast voor jong beton is niet zeker. Het is aan te bevelen onderzoek te doen naar deze relatie en naar de standaard- afwijking van de druksterkte (en bij voor- keur ook treksterkte) van jong beton op basis van veel praktijkgegevens. Dat zou veel extra inzicht kunnen verschaffen in het verschil tussen karakteristieke en gemiddelde waarden. Omdat niet altijd duidelijk is waarop de verschuiving is gebaseerd, gaat de BAM ­ richtlijn niet uit van de geleverde ijklijn maar moet die zelf worden bepaald LITERATUUR 1?Richtlijn methode gewogen rijpheid, versie 1.2. BAM. 2?NEN-EN 13670:2009 nl - Het vervaardigen van betonconstructies. 3?NEN 8670:2018 Ontw. nl - Aanvullende voorschriften bij NEN-EN 13670: Het vervaardigen van betonconstructies. 4?GTB 2013 - Grafieken en Tabellen voor Beton. Betonvereniging 2013. 5?Ruijs, M., Ontkisten vanaf het juiste moment. Betoniek Vakblad 2017/4. 6?NEN-EN 1992-1-1+C2:2011 nl ? Eurocode 2: Ontwerp en berekening van betonconstructies - Deel 1-1: Algemene regels en regels voor gebouwen. 7?Linssen, J., Sterkte? Welke sterkte? Cement 2018/5. 4 46? CEMENT 2 2020 een gemiddelde, door bij de benodigde sterkte 8 N/mm² op te tellen. In die gevallen moet de sterkte op basis van gewogen rijp- heid dus voldoen aan een gemiddelde waar- de en hoeft de regressielijn niet te worden verschoven. Voorwaarde regressielijn De ene regressielijn is de andere niet. Het is daarom belangrijk dat de regressielijn die door de betoncentrale wordt geleverd, aan de juiste voorwaarden voldoet. Dit is ver- woord in stap 4 en 5 van de richtlijn.Een belangrijk aspect is dat de regres- sielijn is gemaakt voor de sterkte waar hij voor wordt gebruikt. Voordat de regressie- lijn wordt bepaald moet daarom de zoge- noemde doelwaarde bekend zijn, ofwel de gemiddelde waarde van de sterkte die moet worden gehaald. De laagste druksterkte van de proefstukken (ofwel het laagste punt in de regressielijn) ligt maximaal 8 N/mm² onder de doelwaarde, de hoogste druksterk - te van de proefstukken (hoogste punt) ligt maximaal 8 N/mm² boven de doelwaarde (fig. 4). De ijklijn mag in geen geval worden geëxtrapoleerd. Een en ander is vastgelegd in NEN 5970. Andere voorwaarden waaraan de regressielijn moet voldoen zijn dat de infor- matie compleet en niet te oud is. Aandachtspunten bij het meten Tot slot gelden er diverse aandachtspunten bij het meten van de gewogen rijpheid. Zo moeten de sensoren op de juiste manier en op de juiste plek worden aangebracht en mogen de metingen pas worden gestart als de stort is afgerond. Discussie De richtlijn van BAM geeft een hoop nuttige informatie die het eenduidig gebruik van de methode van gewogen rijpheid mogelijk maakt. Bij de richtlijn is ook een Excel- bestand bijgevoegd dat het de gebruiker een - voudiger maakt de ijklijn te bepalen. De richtlijn is gebaseerd op de be- schikbare kennis van nu en bevat een aantal uitgangspunten dat volgens de opstellers voor discussie vatbaar is. Input van derden is daarom welkom. Die input kan worden gebruikt bij een mogelijke volgende versie van de richtlijn. Tot slot: belangrijk is en blijft dat de richtlijn alleen is bedoeld voor de situaties waarbij geen betontechnoloog betrokken is en dat die daarom aan de veilige kant zit. ONTKISTINGSSTERKTE 14 N/MM² BIJ TUNNELGIETBOUW Bij tunnelgietbouw wordt vaak een minimale ontkistingssterkte aangehouden van 14 N/mm². Het is niet geheel duidelijk waar die waarde op is gebaseerd. In de praktijk wordt deze waarde vaak gezien als een gemiddelde kubus- druksterkte, maar of dat terecht is, staat niet onomstotelijk vast. Om die reden heeft BAM enkele voorbeeldberekeningen uitgevoerd voor veel voorkomende woningen, zowel grondgebonden als apparte- menten. Uit deze verkennende be- rekeningen blijkt dat de benodigde karakteristieke kubusdruksterkte, nodig om te kunnen ontkisten, circa 6 N/mm² bedraagt. Dit zou dus neerkomen op een gemiddelde kubusdruksterkte van 14 N/mm². De vaak gehanteerde 14 N/mm² wordt in de praktijk meestal vergeleken met een ijklijn die 1 á 2 N/mm² is verschoven ten opzichte van de regressielijn. Voor standaard gevallen in tunnelgiet - bouw lijkt het dus gerechtvaardigd 14 N/mm² te zien als een veilige waarde voor de ontkistingssterkte. Maar let wel: hierbij is uitgegaan van eenvoudige standaardsitua- ties en de uitkomsten kunnen zeker niet als algemene regel voor de praktijk worden gehanteerd. Onder meer door aanwezigheid van balkons, grote sparingen of vloeren die niet lijnvormig zijn ondersteund, kan 14 N/mm² ontoe- reikend zijn. Dus zeker in de bijzon- dere gevallen moet de ontkistings- sterkte altijd worden berekend. Verder is het belangrijk te beseffen dat er in de berekeningen is uitge- gaan van de rekenregels die feitelijk zijn opgesteld uitgaande van de eindsterkte (na 28 dagen). Of die regels ook gelden voor jong beton is niet bewezen. 5 5 Meten van sterkteontwikkeling van prefab beton via Concremote, gebaseerd op de rijpheidsmethode CEMENT 2 2020 ?47