MIX DESIGN MIX PROPORTIONING. BEKISTINGEN ONTWERP EN UITVOERING partim BETONSAMENSTELLING. Peter Minne

MIX DESIGN MIX PROPORTIONING

BEKISTINGEN – ONTWERP EN UITVOERING partim BETONSAMENSTELLING

Peter Minne Bekistingen – ontwerp en uitvoering, 21 juni, 2011


-

INHOUD

Eisen gesteld aan het beton Samenstelling van de betonstructuur Van eisen naar samenstelling Het gebruik van software Speciale betonsoorten

Bekistingen – ontwerp en uitvoering, 21 juni, 2011

2


EISEN GESTELD AAN HET BETON

- Verwerkbaarheid - Sterkte - Duurzaamheid Rekening houdend met: - Geometrische overwegingen - Verdichtingsmiddelen - Densiteit - Plaatselijke omstandigheden - Slijtvastheid (wapening – bekisting - …) - Weerstand tegen waterindringing - Beschikbare personeel en - Cementtype vereiste stortritme (betondruk - Tijdstip aanvang binding op bekisting, afwerking,..) - Tijdstip einde binding - Hydratatiewarmte - Oppervlaktekarakteristieken - … WETGEVEND KADER Europese betonnorm NBN EN 206-1 (2001) Beton – deel 1: specificaties, eigenschappen , vervaardiging en conformiteit

Belgisch toepassingsdocument NBN B15-001 (2004) Aanvulling op NBN EN 206-1 Bekistingen – ontwerp en uitvoering, 21 juni, 2011

3


SAMENSTELLING VAN DE BETONSTRUCTUUR

De betonstructuur bestaat uit 3 fasen: - granulaten - cementmatrix - overgangszone (ITZ: interfacial transition zone)

ook lucht aanwezig!


4


SAMENSTELLING VAN DE BETONSTRUCTUUR

Is de granulaatfractie noodzakelijk? - grote krimp van de cementpasta (2mm/m, dit is ongeveer 10x groter dan van beton) - hoge hydratatiewarmte door hoge dosering cement - gevoelig aan chemische aantasting - kostprijs Is de cementmatrix noodzakelijk? - hydratatiereacties kunstmatig gesteente


5


-

VAN EISEN NAAR SAMENSTELLING

Theoretische berekeningsmethodes Eigen betontechnologische ervaring en inzicht Resultaten van vroegere controleproeven Rekening houdend met: - specifieke kenmerken van de bestanddelen - kwaliteit en mogelijke variaties van de bestanddelen - compatibiliteit van de verschillende bestanddelen - beschikbaarheid van de bestanddelen - aanvoer- en opslagmogelijkheden van de bestanddelen


6



Stap 1: Bepaling van de cementmatrix - keuze van het luchtgehalte (duurzaamheidseisen) - keuze van cement- en watergehalte - keuze van de eventueel te gebruiken hulpstoffen - keuze van eventueel te gebruiken toevoegsels

Stap 2: Bepaling van het inert skelet - keuze richtkromme of pakkingsmodel - mengverhouding van verschillende korrelmaten

Stap 3: Optimalisatie en controle - controle van het gehalte aan fijne stoffen - bepaling van de hoeveelheid hulpstoffen/toevoegsels - controle gehalte chloriden en alkali - controles op vers beton: verwerkbaarheid, luchtgehalte, densiteit,… - controles op verhard beton: druksterkte, slijtweerstand, wateropslorping,.. Bekistingen – ontwerp en uitvoering, 21 juni, 2011

7



Stap 1: Bepaling van de cementmatrix Druksterkte: wet van Feret - normale situatie (normaal beton): - matrix is zwakker dan granulaat - interfacial transition zone is zwakker dan granulaat voor normaal beton is de matrix de meest kritieke schakel in de betonstructuur

c = volume cement [m³] w = volume water [m³] a = volume lucht [m³]


8



Stap 1: Bepaling van de cementmatrix Druksterkte: andere modellen - Bolomey – Walz/Lambotte - Abrams - Dutron - Buist - Dewar

- Hanke


9



Stap 1: Bepaling van de cementmatrix Druksterkte: invloedsfactoren - W/C-factor -

luchtgehalte cementtype en sterkteklasse granulatenskelet toevoegsels en hulpstoffen …

basismodellen


uitgebreide modellen

10



Stap 1: Bepaling van de cementmatrix Duurzaamheid: wordt in grote mate bepaald door cementmatrix - verhindering van aantastingsprocessen FYSISCH Erosie Sleet Scheuren Vorst…

BETON

uitwendig inwendig

STAAL

VERHINDERING -Compactheid -Scheikundige zuiverheid -Betondekking -Scheurverhindering of –beperking

CHEMISCH Zuren Sulfaten Chloriden… Compactheid


11



Stap 1: Bepaling van de cementmatrix Duurzaamheid: EISEN BETONTYPES

Basiseisen duurzaamheid bepalen in hoofdzaak: - W/C-factor - cementgehalte - luchtgehalte


12



Stap 2: Bepaling van het inert skelet - de mechanische eigenschappen van het verharde beton zijn in grote mate afhankelijk van enerzijds de “mechanische” eigenschappen van de granulaten (specifiek oppervlak, sterkte, zuiverheid,..) en anderzijds de korrelopbouw van de granulaten. - korrelopbouw - keuze van een “richtkromme” - “grindig” mengsel Fuller – Laboratorium van Zürich - “zandiger” mengsel A-B-C curven – zelfgedefinieerde curven - korrelkromme vervangen door één getal fijnheidsmodulus - keuze van een compacteringsmodel - Dewar - de Larrard


13



Stap 2: Bepaling van het inert skelet - “richtcurven” A-B-C curven

Fuller


GDV = 100

di Dmax

[%]

14



Stap 2: Bepaling van het inert skelet - benadering van “richtcurven” kleinste kwadratenmethode  ∑ a12 ∑ a1a2 0  p1   − ∑ a1a3       2 ∑ a1a2 ∑ a2 0. p2  = − ∑ a2a3   

1


1

1  p3  

 

1

15

 



Stap 2: Bepaling van het inert skelet - benadering van “richtcurven” kleinste kwadratenmethode  ∑ a12 ∑ a1a2 0  p1   − ∑ a1a3       Richtkromme Korrelkromme mengsel 2 ∑ a1a2 ∑ a2 0. p2  = − ∑ a2a3   

1

1  p3  

1

 

 

1

K ORR ELK R OMMES ( k l e i n s t e k w a d r a t e n )

d o o r v a l ( %)

100 90

Y1

80

Y2

70

Y3

60

FULLER

50

mengsel

40 30 20

Korrelkromme van fracties

10 0 0.01

0.1

1 zeefd iam et er

10

100

(m m )


16

MIX DESIGN


MIX PROPORTIONING

Stap 2: Bepaling van het inert skelet - compacteringsmodel - Dewar 1.2 1.1

"

" U0

U1

size ratio r=0.080

1.0

U1

0.9 F

0.8

Voids ratio U

0.7 0.6 0.5

+ =

U0 A E

0.4 B C

0.3 0.2

D

M

0.1

X

0 0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

Fine fraction n

0.7

0.8

0.9

1.0

17



Stap 2: Bepaling van het inert skelet compacteringsmodel – Dewar grof zand

fijn zand

grove steenslag

mengsel steenslag

mengsel zand

fijne steensla g


18



Stap 3: Optimalisatie en controle - verwerkbaarheid (waterbehoefte – hulpstoffen – fijne deeltjes) Slump kegel van Abrams

Flow schoktafel

VeBe consistometer


Verdichtingsgraad van Walz

19



Stap 3: Optimalisatie en controle - waterbehoefte - hulpstof waterbehoeftemodellen

tabellen – ervaring

-Bolomey -Stern -Dewar -…


20



Stap 3: Optimalisatie en controle - gehalte fijn Gehalte aan deeltjes < 0.250mm (in kg/m³ beton)

Dmax 8 16 20 32 64

525 450 425 400 325

vermindering

Extra lucht [%]

Aanpassing fijne deeltjes in liter

Aanpassing fijne deeltjes in kg/m³

1 2 3 4 5

5 9 12 14 15

12 tot 15 20 tot 25 25 tot 30 30 tot 35 35 tot 40


21


HET GEBRUIK VAN SOFTWARE

Het gebruik van betontechnologische modellen (software) integratie van de verschillende stappen pakkingsmodel

eisen

eigenschappen grondstoffen

keuze grondstoffen

mix design performanties

eisen


22



Het gebruik van betontechnologische modellen (software) performanties beton


23



Het gebruik van betontechnologische modellen (software) MIX DESIGN MIX PROPORTIONING


24


-

Hogesterktebeton Zwaar beton Licht beton Wegenbeton Zelfverdichtend beton Vezelversterkt beton Massa beton Vuurvast beton Architectonisch beton Zichtbeton Spuitbeton …

SPECIALE BETONSOORTEN

Voor het mengselontwerp kan je “meestal” bovenvernoemde werkwijze volgen, mits rekening te houden met een aantal zeer specifieke eigenschappen en eisen van het speciale beton!


25


-


Hogesterktebeton (High Strength Concrete (HSC))

specificatie

ontwerp


26

MIX DESIGN


MIX PROPORTIONING

Hogesterktebeton (High Strength Concrete (HSC)) ontwerp Formule van Feret (uitgebreid voor silica fume) W/C 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

fc 176.0 140.4 114.6 95.3 80.5 68.9 59.6 45.9 36.4 29.6 24.6 20.7 17.7

fc 195.3 161.5 135.8 115.8 99.9 87.0 76.5 60.5 49.0 40.5 34.1 29.0 25.0

fc 200.4 167.4 141.9 121.8 105.7 92.6 81.8 65.1 53.1 44.1 37.2 31.9 27.6

cement silica fume Kg fcem

420 0 4.91 62


420 42 4.91 62


420 84 4.91 62

fc = 0% SF

10%SF

20%SF

druksterkte fc

kg kg 150.0

N/mm2 kg kg N/mm2

fc (N/mm2)

-

100.0

SF_0% SF_10% SF_20%

50.0

kg kg 0.0

N/mm2

0.2

0.3

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

W/C

Kg. f cem W   3.15   C 1 +  s    1.4 − 0.4. exp( −11 )  c  

0.4

2


27


-


Hogesterktebeton (High Strength Concrete (HSC)) voorbeelden


28



- Zwaar beton (Heavy Weight Concrete (HC))

HC 30/37 OB EE1 S4 20 Bariet DVM 3600kg/m³

specificatie –ontwerp – voorbeelden


29



- Licht beton (Light Weight Concrete (LC)) specificatie –ontwerp – voorbeelden LC 20/22 GB EE2 S3 10 D1,6


30

MIX DESIGN


MIX PROPORTIONING

- Licht beton (Light Weight Concrete (LC)) specificatie –ontwerp – voorbeelden BETONSAMENSTELLING cement

benaming massa [kg] droog dichtheid[kg/m³] volume [m³] CEMII/A 500 3050 0.1639 kalksteen 0 2300 0

bij bepaalde tijd waterabsorptie[%] water[kg]

vochtigheid[%] massa[kg]

RESULT 500 0

0.1639 granulaten

gran_1 gran_2 gran_3 gran_5 gran_6

73 35 28 41 41

540 450 350 310 300

0.1351 0.0777 0.08 0.1322 0.1366

water

water

190

1000

0.19

hulpstoffen

SP stab luchtbel

5 0.75 0.2

1100 1000 1000

0.00454 0.00075 0.0002

0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.5619

0.438 0.21 0.168 0.246 0.246

2 2 2 2 2 1.308

1.46 0.7 0.56 0.82 0.82

73.438 35.21 28.168 41.246 41.246 4.36 193.052

0.1900 5 0.75 0.2 0.0055 lucht

0.08 0.0800

totaal

913.95

1.00131


918.31

31



- Licht beton (Light Weight Concrete (LC)) specificatie –ontwerp – voorbeelden


32



- Zelfverdichtend beton (Self Compacting Concrete (SCC)) specificatie –ontwerp – voorbeelden


33



- Zelfverdichtend beton (Self Compacting Concrete (SCC)) specificatie –ontwerp – voorbeelden


34

BEDANKT VOOR UW AANDACHT

[email protected]

35

MIX DESIGN MIX PROPORTIONING. BEKISTINGEN ONTWERP EN UITVOERING partim BETONSAMENSTELLING. Peter Minne

Recommend Documents