De verhinderde betonkrimp 2009/02.03

Dat beton een uiterst populair bouwmateriaal is, mag blijken uit het feit dat er in 2007 niet minder dan 12 miljoen kubieke meter beton gestort werd op de bouwplaats. Niettegenstaande dit materiaal talloze kwaliteiten vertoont (sterkte, brandweerstand, thermische inertie, geluidsisolatie, ...), heeft het toch ook een belangrijk nadeel waaraan verschillende onderzoekers reeds sedert de uitvinding ervan paal en perk trachten te stellen : zijn krimp.
Scheurvorming in een industriële betonvloer.

1. Inleiding

Betonkrimp is een volumieke vervorming die teweeggebracht wordt door fysico-chemische verschijnselen tengevolge van de hydratatie van de cementpasta en de droging.

Dit fenomeen verdient de nodige aandacht, vermits het aan de grondslag kan liggen van diverse pathologieën bij betonconstructies waarvan de verhinderde vervorming niet onder controle is. Men heeft het in deze context over verhinderde krimp. De ontwerper heeft de moeilijke taak om deze te beheersen, opdat er geen scheuren of overmatige vervormingen zouden optreden die de duurzaamheid en de prestaties (stabiliteit, dichtheid, ...) van het bouwwerk in het gedrang zouden kunnen brengen. Zoals we zullen aantonen in dit artikel, kan ook de aannemer in zekere mate bijdragen tot de beperking van dit probleem, dat door velen beschouwd wordt als de Achilleshiel van dit referentiemateriaal.

Dankzij de Eurocode 2 (NBN EN 1992-1-1) is het tegenwoordig mogelijk de totale krimpwaarde van het beton te voorspellen, met inbegrip van haar specifieke autogene component. Deze aanpassing was nodig omdat er in de rekenmethoden ook rekening gehouden wordt met hogesterktebeton (> C50/60).

Aangezien deze nieuwe norm weldra de NBN B 15-002 zal vervangen, leek het ons niet alleen interessant om even de aandacht te vestigen op de verschillende aanpassingen die doorgevoerd werden in de voorspellingsmodellen (vooral wat betreft de autogene krimp), maar ook op de impact van de uitvoeringsmethoden op de beheersing van de verhinderde krimp.

2. De betonkrimp

De totale krimp van een betonelement kan ontleed worden in twee belangrijke componenten : de autogene krimp en de drogingskrimp. Beide waarden kunnen berekend worden volgens de Eurocode 2 en haar Nationale Bijlage (ANB). De drogingskrimp van het beton (ook wel aangeduid als de hydraulische of uitdrogingskrimp) is een volumieke vervorming tengevolge van de droging van de betonmassa. Het water dat niet gebruikt werd gedurende de hydratatiereacties verdampt uit het materiaal in functie van het verschil in relatieve vochtigheid met de omgevingslucht (droger). De autogene betonkrimp (ook wel aangeduid als de chemische krimp) is een vervorming die kan toegeschreven worden aan het feit dat het volume van de hydratatieproducten kleiner is dan het volume van de aanwezige reactieproducten.

De totale krimpwaarde zal zowel bij een normaal beton als bij een hogesterktebeton schommelen rond de 600 μm/m. Er is echter wel een verschil voor wat het aandeel van de autogene krimp betreft : bij hogesterktebeton zal dit namelijk oplopen tot 50 %, terwijl dit bij normaal beton amper 10 % bedraagt.

Naast de krimp, die aanzienlijke vervormingen kan veroorzaken, zijn er nog andere parameters die een invloed kunnen hebben op het scheurvermogen van een betonnen bouwwerk. Deze eigenschap wordt gekarakteriseerd door :

  • de vervormbaarheid
  • de treksterkte
  • de warmteontwikkeling tijdens de exotherme hydratatiereacties
  • het vermogen om de spanningen te verminderen (door kruip bij trekbelasting).

2.1 Verhinderde krimp

De vervormingen tengevolge van de krimp hoeven niet noodzakelijk negatief te zijn. Ze worden dit pas van zodra ze verhinderd worden en zodoende trekspanningen teweegbrengen. Indien deze spanningen een bepaalde drempel overschrijden die de treksterkte benadert, kunnen ze aanleiding geven tot scheurvorming in het beton en bijgevolg ook tot duurzaamheidsproblemen (corrosie, ...), dichtheidsproblemen of esthetische hinder.

De scheurvorming is niet alleen afhankelijk van het vrije-krimpvermogen en het scheurvermogen van het beton, maar ook van de graad van verhindering en de begeleidende belastingen van de constructie.

2.2 Beheersing van de scheurvorming

Om het risico op scheurvorming te beperken, dient men aandacht te besteden aan de volgende drie aspecten :

  • de beperking van de betonkrimp
  • de beperking van het scheurvermogen en de gevolgen ervan
  • het voorzien van vervormingsmogelijkheden voor (bepaalde delen van) de constructie.
Nuttige informatie
Dit artikel kwam tot stand in het kader van de Normen-Antennes 'Eurocodes' en 'Beton-Mortel-Granulaten' (www.normen.be).


Volledig artikel


B. Parmentier, ir., afdelingshoofd, afdeling 'Structuren'
V. Pollet, ir., adjunct-departementshoofd, departement 'Materialen, Technologie en Omhulsel'
G. Zarmati, ir., onderzoeker, laboratorium 'Structuren'