SCHUIMBETONH.H.M.Soen, Mebin BV, afdeling Technologische AdviezenSchuimbeton is ruim tien jaar geleden op de Nederlandse markt ge?ntroduceerd.Voor sommigen is het nieuwe er dus al een beetje vanaf. Toch behoort schuimbetontussen andere, al tientallen jaren toegepaste bouwmaterialen, nog beslist tot denieuwkomers. Op dit moment wordt in ons land circa 100 000 m3per jaar verwerkten het gebruik neemt nog steeds toe. De ontwikkelingen ten aanzien van detechnologie en de produktie van schuimbeton hebben de afgelopen jaren nietstilgestaan, tegelijk is ook het grondstoffenpakket voor de vervaardiging vanschuimbeton sterk uitgebreid.chuimbeton is een cement-gebonden materiaal met een lagevolumieke massa, dat bestaat uiteen matrix van cementsteen en kunst-matig ingebrachte luchtbelletjes. Insommige mengsels worden ook poly-styreen, fij n zand, vliegas of speciale vul-stoffen toegepast.De volumieke massa van schuimbetonkan vari?ren van circa 400 tot 1600kg/m3, een fors verschil dus met grind-beton met een volumieke massa van cir-ca 2350 tot 2400 kg/m3. De lage vol-umieke massa van schuimbeton wordtin principe bereikt door in plaats van hetzware zand en grind een speciaal schuimals 'toeslagmateriaal' te gebruiken.In feite is schuimbeton een extremevorm van lichtbeton; het toeslagma-teriaal bestaat immers uit luchtbelletjes.Bij de vervaardiging van schuimbetonwordt altij d eerst een zogenaamde basis-specie aangemaakt. Deze basisspecie iseen voormenging van cement, water eneventueel fijn zand en/of vulstoffen.Aan deze basisspecie wordt een voorafberekende hoeveelheid schuim toege-voegd, waardoor een dun vloeibare yog-hurtachtige specie ontstaat, die zich heelgemakkelijk laat verwerken.Afhankelijk van de gekozen volumiekemassa is het schuimaandeel, ofwel hetvolume aan fijn verdeelde luchtbelletjesin de schuimbetonspecie, 30 tot 80% vanhet totale volume.Op een breukvlak van schuimbeton zij de zeer fijn verdeelde ronde luchtbelle-tjes in de cementsteen te zien. In het al-gemeen hebben deze luchtbelletjes eendoorsnede tussen 0,2 en 0,4 mm.Schuimbetontoepassing onder eerstefase infrastructuur Prinsenland,Rotterdam.foto's: Henk van der Veen, MaasluisCement 1991 nr. 523SNIEUWE BETONSOORTENDe verharding van schuimbeton ver-loopt overigens geheel overeenkomstigdie van andere cementgebonden mate-rialen; het bindmiddel is immers ce-ment.Schuimbeton heeft in de eerste tien jaarvan zijn bestaan een zeer snelle ontwik-keling doorgemaakt.Het aantal toepassingsgebieden groeidesnel en steeds weer moest door de pro-ducenten antwoord worden gegeven opde soms zeer specifieke eisen voor deverschillende toepassingen. Eengroeiende afzet en de behoefte om voorgrootschalige toepassingen in zeer kortetijd zeer grote hoeveelheden te produ-ceren, leidde al snel tot de ontwikkelingvan speciale produktie-units voorschuimbeton.Momenteel worden verschillende pro-duktiemethoden toegepast.Vervaardiging van schuimbetonDe vervaardiging van schuimbeton be-gint met de aanmaak van een basisspe-cie. Deze basisspecie kan worden be-trokken van een beton- of metselspecie-centrale of wordt op de bouwplaats aan-gemaakt. In het laatste geval wordtdoorgaans uitgegaan van droge, geheelof gedeeltelijk voorgemengde grond-stoffen (silosystemen).Het schuimaggregaat waarin uitschuimconcentraat, water en lucht,schuim wordt geproduceerd, wordtdoorgaans samen met de meng- enpompapparatuur op het bouwwerk op-gesteld. Voor het mengen van hetschuim met de basisspecie zijn de vol-gende methoden het meest gebruike-lijk- chargegewijze menging:- basisspecie en schuim worden charge-gewijs, bijvoorbeeld in een truckmi-xer of in speciale, voor het mengen vanschuimbetonspecie ontworpenmengapparatuur, tot een homogenespecie gemengd;- continue menging:basispecie en schuim worden in eencontinue stroom samengebracht engemengd. In de huidige praktijk ge-beurt dit of door schuiminjectie in depersleiding van de basisspeciepomp ofin speciale doorstroommengers,waarbij de specie eerst tot een homo-gene massa wordt gemengd om daar-na te worden verpompt.Eigenschappen van schuimbetonMomenteel is schuimbeton in een grootaantal vari?teiten op de markt. Deschuimbetonfabrikanten zijn in staat deeigenschappen van hun produkt nauw-keurig af te stemmen op de eisen dievanuit een bepaalde toepassing wordengesteld. Op deze manier wordt zowelqua technologie als ook qua kostprijseen optimaal mengseltype geleverd.VerwerkbaarheidHet eerste wat opvalt is de bijzondergoede verwerkbaarheid van schuimbe-tonspecie. Door het grote aantal fijnverdeelde schuimbelletjes is de inwen-dige wrijving in de specie gering, waar-door een zeer plastische specie ontstaat.De consistentie wordt bepaald met dezogenaamde 'uitvloeimaat', dit is eenmethode die het midden houdt tussende zetmaat en de schudmaat. Kort ge-zegd komt het hierop neer dat na hetlichten van de kegel van Abrahams zoalsdie bij zetmaatbepalingen wordt ge-bruikt, direct de doorsnede van de spe-ciekoek wordt gemeten. De uitvloei-maat bedraagt voor schuimbeton 550tot 600 mm. Een zeer vloeibare speciedus. Desondanks treedt ook na langeretijd geen waterafscheiding op en blijfthet volume van de specie constant.Eigenschappen van het verharde produktSchuimbeton wordt geproduceerd opbasis van verschillende cementtypen envulstoffen, met zeer verschillende toe-slagmaterialen en schuimtypen, in eengrote vari?teit aan samenstellingen enmet behulp van zeer verschillende pro-ductiesystemen. Gezien deze enormeverscheidenheid is het onmogelijk deverschillende mechanische eigenschap-pen van schuimbeton ondubbelzinnigte beschrijven.Deze vari?teit aan mengseltypen maakthet voor de afnemer mogelijk om vantoepassing tot toepassing de gewensteeigenschappen aan te geven.Om enige indruk te geven van wat metschuimbeton mogelijk en onmogelijkis, is hierna van een aantal eigenschap-pen de orde van grootte van te verwach-ten waarden gegeven.In principe verloopt de bepaling van allegenoemde eigenschappen analoog aandie bij grindbeton. Proefstukken voor decontroleproeven dienen conform devoorschriften (evenals lichtbeton) in fo-lie te worden verpakt om beschermd te-gen uitdrogen te verharden.De druksterkte van schuimbeton wordtniet zozeer door de water-cementfac-tor, maar vooral door de volumiekemassa (lees: het luchtgehalte) bepaald(fig. l). Overigens zij ook alle andere ei-genschappen van schuimbeton duide-lijk gekoppeld aan de volumieke massa.Zo zal bij een volumieke massa tussen400 en 600 kg/m3de druksterkte glo-baal tussen 0,5 en 2,5 N/mm2liggen. Bijvolumieke massa's boven circa 1400kg/m3kan de druksterkte oplopen totboven 10 N/mm2.De treksterkte van schuimbeton is circa10 tot 15% van de druksterkte (fig. 2).De elasticiteitsmodulus van schuimbetonis zeer laag in verhouding tot die vangrindbeton; de waarden komen meerovereen met die van bitumineuze Pro-dukten (fig. 3).Ter indicatie: bij een volumieke massatussen 400 en 600 kg/m3ligt de elastici-teitsmodulus op waarden van 1000 tot1500 N/mm2. Bij grindbeton ligt dezewaarde in de orde van grootte van circa30 000 tot 35 000 N/mm2.De krimp van schuimbeton, gemetenaan proefstukken na volledige uitdro-ging, ligt in de orde van grootte van 2 tot5 mm/m; ongeveer tienmaal zoveel alsvan grindbeton.De thermische uitzettingsco?ffici?nt vanschuimbeton is circa (6 ? 8) "6l/K.Dit is gemiddeld 0,007 mm/m per "ofwel 1,4 mm per 10 m bij 20 ?C tempe-ratuurverandering. Dit gedrag komtglobaal overeen met dat van grindbeton.De warmtegeleidingsco?ffici?nt is sterk af-hankelij van zowel de volumiekemassavan het schuimbeton als van het vocht-gehalte. De A-waarde van schuimbeton24 Cement 1991 nr. 5met een volumieke massa van 400 tot600 kg/m3is voor droog materiaal circa0,10 W/(m ? K); in vochtige conditieskan dit oplopen tot circa 0,15 ? 0,20W/(m- ) (fig. 4).Dit zijn slechts indicaties: het werkelijkniveau is sterk afhankelijk van de struc-tuur en de samenstelling van hetschuimbeton.De waterabsorptie van schuimbeton issterk afhankelijk van de volumiekemassa. In het algemeen geldt dat bij eenlagere volumieke massa de permeabili-teit groter is. Ook de structuur van hetmateriaal speelt een rol: vooral de groot-te en de verdeling van luchtbellet] es.Door gebruik van licht toeslagmateriaalof polystyreenkorrels wordt hetschuimbeton minder permeabel. Dewaterabsorptie neemt dan duidelijk af.Bij toepassingen van schuimbeton ineen natte omgeving waar een (perma-nent) gering gewicht van de constructieeen belangrijk gegeven is, verdient hetaanbeveling het materiaal in folie te ver-pakken.Duurzaamheid van schuimbetonSchuimbeton is een cementgebondenmateriaal dat ongevoelig is voor de in-werking van vocht, schimmels en onge-dierte. Uit waarnemingen in de praktijen uit experimenteel onderzoek blijktdat schuimbeton een goede weerstandheeft tegen extreme weersinvloeden.De vorstbestandheid is beoordeeld doorschuimbeton aan 25 vorst-dooicycli(vorst: -35 ?C, dooi: +20 ?C) te onder-werpen. Bij deze beproeving trad zelfsgeen oppervlakteschade op.De hittebestandheid van schuimbeton isniet uitvoerig onderzocht. De beperktegegevens, aangevuld met informatieover het vergelijkbare gasbeton, wijzenop een goede hittebestandheid.Het carbonatatieproces in schuimbetonverloopt relatief snel. Zo bleek de carbo-natatiediepte bij types met een volumie-ke massa van 500 en 800 kg/m3na tweejaar respectievelijk 60 en 25 mm te zijn.Het is duidelijk dat dit snelle carbonata-tieproces nauw samenhangt met de gro-te porositeit van schuimbeton. Wape-ningsstaal is dus in schuimbeton nietgoed beschermd tegen corrosie. Indientoch gewapend schuimbeton in eenvochtig milieu wordt toegepast, dienthet wapeningsstaal van een bescher-mende laag te worden voorzien.Toepassing van schuimbetonDe kenmerkende materiaaleigenschap-pen die schuimbeton zo geschikt makenvoor uiteenlopende toepassingen zijn:- geringe volumieke massa;- goede thermische isolatie;- goede verwerkbaarheid.In Nederland wordt schuimbeton in dewoning-, utiliteits- en wegenbouw toe-gepast. Het betreft dan vooral de vol-gende toepassingen:- werkvloeren;- afschot- en/of isolatielaag op plattedaken;- lichte funderingslaag onder wegdek-ken, atletiekbanen enz., vooral in ge-bieden met een slappe ondergrond;- licht opvul- of ophoogmateriaal voorbouwterreinen met een slappe onder-grond;- egalisatielaag op vloeren die niveau-verschillen vertonen (vooral bij reno-vaties en restauraties);- isolatie-ondervloer bij op staal gefun-deerde vloeren;- isolatie van kruipruimten;- isolatie-vullaag in geprefabriceerdesandwich-gevelelementen;- vullen van buiten gebruik gestelde(riool)leidingen.Regelgeving in ontwikkelingDe introductie van nieuwe materialenin de bouw verloopt vaak moeizaam,mede doordat voor de nieuwe produk-ten nog geen normen voorhanden zijn.Ook bij de introductie van schuimbetonop de Nederlandse markt bleken de be-staande normen dit materiaal niet af tedekken. Door CUR is daarop indertijdsnel gereageerd met de uitgave vanCUR-Aanbeveling 7 'Schuimbeton'.Deze aanbeveling gaf de producent ende gebruiker van schuimbeton enkelerichtlijnen om te komen tot afsprakenover levering, materiaaleigenschappenenz. Gezien de indertijd nog beperktebekendheid met materiaaleigenschap-pen, produktiemogelijkheden en toe-passingsgebieden kon deze aanbevelingnatuurlijk slechts globale aanwijzingengeven. Van recenter datum isCUR-Aanbeveling 14 'Vervaardigingenbeproeving van schuimbeton', waarmeeAanbeveling 7 is vervallen.CUR-Aanbeveling 14 is in vorm en op-zet vergelijkbaar met de produktnor-men voor een aantal bouwmaterialen.Deze aanbeveling kan dan ook wordengezien als de voorloper van een pro-duktnorm 'Schuimbeton'. Op deze ma-nier blijkt het mogelijk de regelgevingte laten meegroeien met een zich snelontwikkelend nieuw materiaal, waar-door de mogelijkheden ervan optimaalworden benut en de beperkingen ervantijdig worden onderkend.Met schuimbeton naar 2000Dit artikel opende ermee: de ontwikke-ling van schuimbeton is de afgelopen 10jaar zeer snel gegaan. Daarbij is echterook direct opgemerkt dat een bouwma-teriaal na 10 jaar nog steeds relatief'jong'is en bijna per definitie nog niet uitont-wikkeld.Dit geldt ook voor schuimbeton. Op ditmoment denken onderzoekers bijvoor-beeld aan het verminderen van de wa-teropname van schuimbeton. Eenschuimbeton met waterafstotende ei-genschappen zou veel toepassingendichterbij brengen. Andere mogelijkhe-den zijn een verbetering van het krimp-gedrag en van de mechanische eigen-schappen, alsmede schuimbeton metzeer lage volumieke massa.Het vervaardigen van gewapendschuimbeton bijvoorbeeld met kunst-stof of andere corrosiebestendige wape-ning kan wellicht bepaalde constructie-ve toepassingen mogelijk maken.Ook kunnen zich nog compleet nieuwetoepassingen aandienen, die weer heelafwijkende eisen ten aanzien van de ei-genschappen meebrengen.Een recent praktijkvoorbeeldIn grote delen van Nederland, vooral inhet westen en zuidwesten, is de bodemzeer slap en staat het grondwaterpeildicht onder het maaiveld.In deze gebieden zijn doorgaans uitge-Cement 1991 nr. 5 25NIEUWE BETONSOORTENbreide werkzaamheden nodig om loca-ties geschikt te maken voor bebouwingof voor de aanleg van wegen.Schuimbeton wordt vooral de laatstetijd steeds vaker in deze gebieden toege-past als lichte fundering. Zo zijn eenaantal projecten gerealiseerd waarschuimbeton is toegepast als funderingonder houtskeletbouwwoningen.Veel grootschaliger is momenteel eentoepassing van schuimbeton onder dewegen en parkeerterreinen in de kanto-renparken Prinsenland en Klein Kralin-gen in het gebied Rotterdam - Dor-drecht, waar in totaal ruim 25 000 m3schuimbeton wordt toegepast. In prin-cipe wordt onder de straten en terreinentussen de gevels een pakket schuimbe-ton aangebracht met een dikte van 1,0 ?1,3 m (foto's 5-6), dat na het opbrengenvan een afdeklaag bestaande uit zand eneventueel bestrating een gewicht heeftdat ongeveer gelijk is aan dat van de ver-wijderde grond.Zettmgsberekeningen hebben voor de-ze situatie in dit veen/kleigebied aange-toond dat door deze aanpak een voorafaangegeven toegelaten zettingsgedragkan worden gerealiseerd.De traditionele wijze van bouwrijp ma-ken van deze gebieden met een zeer dikveenpakket, namehj met zand en verti-cale drainage, vraagt een zeer lange zet-tingsperiode. Bij toepassen van schuim-beton kan daarentegen direct met debouw worden gestart.Voor deze toepassing van schuimbetonwaren de volgende randvoorwaardenmaatgevend:- de zetting van de wegen zal in 20 jaartijd maximaal 0,2 m mogen bedragen;- door aanbrengen van overhoogte zouna die periode de weg op nominaal ni-veau moeten komen te liggen.Andere, hier minder relevante puntenhadden betrekking op onder meer mi-lieuaspecten, mechanische eigenschap-pen en garantieregelingen.De gekozen constructie had uiteindelijkde volgende opbouw:0,08 m betonstraatstenen;0,05 m brekerzand;0,67 m schuimslakken;1,30 m schuimbeton.Onder begeleiding van een CUR-com-missie en in nauw overleg met Gemeen-tewerken Rotterdam worden bij dezetoepassing diverse metingen uitgevoerdten aanzien van het gedrag van schuim-beton in het werk, voor wat betreftvochtopname en zettingsgedrag.Deze praktijkwaarnemingen wordenaangevuld met een uitgebreid meetpro-gramma in het laboratorium.Dit soort nauwgezet begeleide projec-ten maakt het mogelijk in de toekomstde regelgeving voor schuimbeton aan tescherpen, vooral waar het gaat om aan-gepaste meetmethoden en om de inter-pretatie van meetwaarden ten behoevevan het gedrag in de praktijk.26 Cement 1991 nr. 5