Betonmortel en beton

Betonmortel is fabrieksmatig vervaardigde betonspecie. Betonspecie is het onverharde mengsel van cement, water, zand en grind. Het kan in vloeibare vorm naar de bouwplaats worden getransporteerd. Daar wordt het in de bekisting gegoten en neemt het zijn definitieve vorm aan. Zodra de specie verhard is heet het beton.

- Door de samenstelling te variëren kunnen de eigenschappen van betonspecie en beton worden aangepast aan de eisen en omstandigheden van het project.

- Cement is een essentieel onderdeel van beton. Het zorgt voor de binding tussen de toeslagmaterialen zand en grind.

- Hulpstoffen beïnvloeden de eigenschappen van de betonspecie.

- Voor specifieke toepassingen worden vulstoffen gebruikt.

- Beton is verkrijgbaar in verschillende sterkteklasse en milieuklassen.

- Deconsistentieklasse van de specie is een maat voor de verwerkbaarheid.

- Sinds september 2005 is er een nieuwe betonnorm, de
NEN-EN 206-1

Samenstelling van beton

Beton bestaat uit cement, water en toeslagstoffen zoals zand en grind. Eventueel worden deze aangevuld met hulp- en/of vulstoffen.

- Door een chemische reactie met water verhardt het cement. Het houdt de toeslagmaterialen bij elkaar en vult de lege ruimtes tussen het zand en het grind.

- Er is een minimale hoeveelheid water nodig om al het aanwezige cement te laten reageren. Water is ook nodig voor een goede verwerkbaarheid.

- Het water dat niet met cement reageert blijft in beton achter en vormt poriën. Meer water in de betonspecie betekent een meer open structuur en een lagere sterkte en duurzaamheid. De watercementfactor, ofwel de hoeveelheid water (in kg) gedeeld door de hoeveelheid cement (in kg), is een bepalende factor voor de sterkte. Hoe lager deze factor des te hoger de sterkte.

- De hoeveelheid ger de sterkte.

- De hoeveelheid cement en de cementsoort beïnvloeden de eigenschappen van het beton.

- In de betonmortelcentrale wordt aan de hand van zeefanalyses bekeken hoe grof of hoe fijn het zand en de grindkorrels zijn. De hoeveelheid en de verdeling van het toeslagmateriaal wordt zo gekozen dat de lege ruimtes tussen de korrels optimaal worden gevuld.

- De specie moet goed worden gemengd zodat het zand, het grind, het cement en het water goed zijn verdeeld. Dit mengen gebeurt in de betonmortelcentrale.

- Hulp- en vulstoffen worden aan de betonspecie toegevoegd om de eigenschappen te beïnvloeden.

- De betontechnoloog bepaalt voor ieder project de exacte samenstelling op basis van constructieve eisen uit het bestek. Ook uitvoeringsaspecten zoals transport, de wijze van storten en verdichten en de weersomstandigheden spelen hierbij een rol.

Cement
Cement is een fijngemalen stof die na het mengen met water verhardt. Er zijn veel soorten cement. De drie belangrijkste in Nederland zijn portlandcement, hoogovencement en portlandvliegascement.

- Portlandcement is gemaakt van gemalen klinker. Klinker ontstaat na verwarmen en afkoelen van een fijngemalen mengsel van kalksteen, zand en klei. Behalve klinker bevat portlandcement ook gips. Dit regelt de binding van het cement en heet daarom een bindtijdregelaar.
- Hoogovencement bestaat behalve uit klinker ook uit hoogovenslak. Hoogovenslak is een restmateriaal dat vrijkomt bij de productie van staal. Dit cement verhardt minder snel dan portlandcement. Het is duurzamer en gevoeliger voor hogere temperaturen. Het klinkergehalte in hoogovencement is bepalend voor de duurzaamheid en de snelheid van verharden.
- Bij portlandvliegascement wordt aan het extra fijne portlandcement vliegas toegevoegd. Vliegas is een restproduct dat vrijkomt bij de verbranding van kolen in elektriciteitscentrales.
- De cementsoorten kunnen in verschillende sterkteklassen worden geleverd, te weten 32,5, 42,5 en 52,5. Soms staat achter de sterkteklasse de letter R. Deze letter geeft aan dat het cement extra snel verhardt.
- De cementnorm gaat voor genoemde cementsoorten uit van de Europese benamingen.
CEM I portlandcement
CEM II portlandvliegascement
CEM III hoogovencement
Meer informatie over de Europese aanduidingen staat in de Europese cementnorm NEN-EN 197.

Hulpstoffen
Hulpstoffen worden in kleine hoeveelheden aan het beton toegevoegd. Zij kunnen één of meer eigenschappen van het beton beïnvloeden. Bekende hulpstoffen zijn vertragers, luchtbelvormers, plastificeerders, superplastificeerders en pigmenten.

- Vertragers worden gebruikt als het nodig is de verharding van de betonspecie uit te stellen. Dit kan nodig in verband met de stortvolgorde of langere wachttijden.
- Luchtbelvormers zorgen voor een grote hoeveelheid fijne luchtbelletjes in het beton. Door de aanwezigheid van deze luchtbelletjes is het beton beter bestand tegen vorst en dooizouten.
- Plastificeerders zorgen voor een hogere vloeibaarheid en dus betere verwerkbaarheid zonder dat extra water nodig is.
- Superplastificeerders hebben een groter effect op de betonspecie dan gewone plastificeerders.
- Voor het verkrijgen van gekleurd beton kunnen pigmenten worden toegevoegd.

Vulstoffen
Vulstoffen bestaan uit hele fijne deeltjes. Zij verhogen de verwerkbaarheid en de dichtheid van het beton. In sommige gevallen dragen vulstoffen ook bij aan de sterkteontwikkeling. Veel toegepaste vulstoffen zijn vliegas, silica fume en kalksteenmeel.

- Vliegas ofwel poederkoolvliegas is een reststof die vrijkomt bij de verbranding van kolen in elektriciteitscentrales. Vliegas reageert ook met water en draagt bij aan de sterkteontwikkeling van beton. Het kan voor een gedeelte het cement vervangen.
- Silica fume bestaat uit extreem fijne deeltjes, veel fijner dan cement. Specie met silica fume vertoont een grote samenhang. Het maakt bijzonder vloeibare mengsels mogelijk. Door de reactie met water resulteert silica fume bovendien in sterk en bijzonder dicht beton. Het wordt met name in hogesterktebeton toegepast.
- Kalksteenmeel wordt verkregen door het mechanisch bewerken van kalksteen. De fijnheid van de het materiaal is vergelijkbaar met de fijnheid van cement. Kalksteenmeel wordt onder meer toegepast in zelfverdichtend beton.

Sterkteklassen van beton
De sterkteklasse is een maat voor de sterkte van het beton.

- De sterkteklasse is gebaseerd op de 28-daagse druksterkte, uitgedrukt in N/mm².
- De reguliere sterkteklassen lopen van C12/15 t/m C100/115. Het tweede getal in deze codering is gelijk aan de karakterestieke kubusdruksterkte. Beton C53/65 wordt hogesterktebeton genoemd.
- De sterkte van het beton waarmee in constructieberekeningen moet worden gerekend is een afgeleide van de sterkteklasse. Hoe deze zogenaamde rekenwaarde van de druksterkte bepaald wordt staat in de Voorschriften Beton Constructie (VBC 1995).

Milieuklasse van beton
De omgeving waaraan het beton wordt blootgesteld wordt gekarakteriseerd door milieuklassen. Deze klassen zijn gebaseerd op aantastingsmechanismen.

- Er worden vijf aantastingsmechanismen onderscheiden:
XC: Corrosie ingeleid door Carbonatatie (Carbonatation)
XD: Corrosie ingeleid door Dooizouten (De-icing salts)
XS: Corrosie ingeleid door chloriden uit zeewater (Seawater)
XF: Aantasting door vorst/dooi-wisselingen (Frost)
XA: Chemische aantasting (Aggressive)
- Als er geen sprake is van aantasting, bijvoorbeeld bij beton zonder wapening, geldt de milieuklasse
X0: Geen aantasting (Zero risk)
Dit kan niet gelden als sprake is van vorst-dooiwisselingen (XF) en chemische aantasting (XA)
- De aantasting is ook afhankelijk van de vochtigheid (droog, vochtig, nat of wisselelend nat/droog). Deze wordt uitgedrukt met het cijfer 1 t/m 4.
- Door de nieuwe norm kunnen voor één bouwdeel kunnen meerdere milieuklassen van toepassing zijn.
- De milieuklassen moeten worden bepaald door de constructeur.
- Alle milieuklassen met de bijbehorende dekking en scheurwijdte staan in het overzicht milieuklassen.
- Wilt u op een eenvoudige manier de milieuklassen bepalen, gebruik dan het Stappenplan bepaling milieuklassen .
- Voor elke milieuklasse gelden specifieke eisen voor het beton. Wat deze eisen zijn weet de betonmortelleverancier.

Consistentieklasse van betonspecie
De consistentieklasse is een maat voor de verwerkbaarheid van de specie.

- De hoeveelheid water die in het beton wordt verwerkt heeft grote invloed op de consistentie. Hoe meer water des te vloeibaarder de specie. Meer water betekent echter ook dat ofwel het beton minder sterk wordt ofwel een grotere hoeveelheid cement nodig is.
- Hulpstoffen kunnen resulteren in een hogere vloeibaarheid zonder dat toevoeging van extra water nodig is.
- Uitvoeringscondities bepalen de gewenste consistentie.
- De consistentieklasse wordt uitgedrukt met een letter voor de bepalingsmethode (C voor verdichtingsmaat (compaction), S voor Zetmaat (slump) en F voor Schudmaat (Flow))
- Er worden 7 consistentiegebieden onderscheiden
0: Droog (C0, verdichtingsmaat C: >1,46)
1: Aardvochtig (C1, verdichtingsmaat C: 1,46-1,26)
2: Halfplastisch (S2, zetmaat S: 50-90 mm)
3: Plastisch (S3, zetmaat S: 100-150 mm)
4: Zeer plastisch (F4, schudmaat F: 490-550 mm)
5: Vloeibaar (F5, schudmaat F: 560-620 mm)
6: Zeer vloeibaar*
*Voor zelfverdichtend beton (consistentieklasse 6 en 7) moet de vloeimaat en stabiliteit worden vastgesteld volgens BRL 1801.
- Behalve door de hoeveelheid water kan de consistentie ook worden beïnvloed door hulpstoffen zoals (super)plastificeerders.

Beton en milieu
De zorg voor het milieu is een essentieel onderdeel bij de productie en toepassing van beton.

- Respect voor het milieu blijkt uit een verantwoord gebruik van grondstoffen.
- Slanke betonconstructies resulteren in forse materiaalbesparing.
- Het kwantificeren van de milieubelasting geeft inzicht in de m ilieuprestaties van bouwmaterialen en bouwsystemen. - Bekende methoden hiervoor zijn EcoQuantum, GreenCalc en het MMG.
- Toepassing van beton maakt een milieuvriendelijke uitvoering mogelijk.
- Beperking van de milieubelasting krijgt bij betonmortelcentralesveel aandacht.
- Beton dat vrijkomt na sloop kan opnieuw als grondstof worden ingezet. Ook gebouwen o f casco's kunnen in zijn geheel worden hergebruikt.
- Milieu en duurzaam bouwen zijn nauw verwante begrippen.
- Beton voldoet ruimschoots aan het in 1999 ingevoerde Bouwstoffenbesluit.

Materiaalbesparing
Door slanker te construeren is minder materiaal nodig. En minder materiaalgebruik betekent minder gebruik van grondstoffen.

- Door het grote gewicht van beton is minder materiaal nodig voor het bereiken van de vereiste bouwfysische prestaties. Geluidwering is daar een belangrijk voorbeeld van.

- Met hogesterktebeton of voorspanning kan relatief slank worden geconstrueerd.

- De bubble-deckvloer is een vloer waarin holle ballen zijn aangebracht. Dit levert een forse materiaal- en gewichtsbesparing op.

- Ook de polyplaatvloer is vanuit milieuoogpunt een interessant alternatief. De polyplaatvloer is een innovatieve breedplaatvloer waarop gewichtsbesparende elementen van polystyreen zijn aangebracht.

- Bij toepassing van op maat gemaakte wapeningsnetten is het gebruik van wapeningsstaal geoptimaliseerd.

- Betonconstructies kunnen in sommige gevallen ongewapend worden uitgevoerd. In wanden in de woningbouw is wapening bijvoorbeeld vaak niet nodig.

Kwantificeren milieubelasting
Voor het kwantificeren van de milieubelasting zijn diverse methoden en modellen ontwikkeld zoals Eco-Quantum, GreenCalc en het MMG. Deze methoden zijn gebaseerd levenscyclusanalyses (LCA's) van bouwmaterialen.

- Levenscyclusanalyses (LCA's) geven een beeld van de milieubelasting van bouwmaterialen van de grondstofwinning tot de sloop.

- Aan de hand van LCA-studies kunnen producten worden vergeleken of producten en processen worden verbeterd.

- Bij LCA's wordt uitgegaan van een functionele eenheid. Bij beton is dit doorgaans een m³ betonspecie.

- LCA-studies resulteren in een milieuprofiel van materialen. Dit milieuprofiel bestaat uit een score op 14 milieuaspecten.

- De 14 milieuaspecten kunnen worden samengevoegd tot milieumaten zoals: grondstoffen, energie, emissies, afval en hinder. Vooralsnog is niet duidelijk met hoeveel milieumaten een verantwoorde en objectieve vergelijking tussen de verschillende bouwdelen mogelijk is.

- Voor het analyseren van de milieubelasting van een geheel gebouw zijn diverse rekenmodellen zoals Eco-Quantum en GreenCalc ontwikkeld.

- Het Materiaal Gebonden Milieuprofiel van gebouwen (MMG) is een methode voor het bepalen van de milieubelasting van een gebouw. Deze methode is nog in ontwikkeling. Als het MMG klaar is moet hij geschikt zijn voor opname in de bouwregelgeving.

- Een betrouwbare methode voor het gebruik van één eco-indicator is nog niet voor handen.

- Energieverbruik is een belangrijke milieubelastende factor. De cementproductie heeft hierin het grootste aandeel. Ook het transport van betonmortel naar de bouwplaats is een belangrijke factor. De procesenergie op de betonmortelcentrale is relatief laag. Deze maakt ongeveer 1% uit van de totale energie die nodig is voor de productie van 1 m³ betonspecie.

Uitvoering
De keuze voor in het werk gestort beton maakt een milieuvriendelijke uitvoering mogelijk.

- In Nederland staan meer dan 200 betonmortelcentrales. De transportafstanden van de betonmortelcentrale naar de bouwplaats blijven beperkt tot gemiddeld circa 15 km.

- De milieuvriendelijke bekistingsoliën dragen bij aan de duurzaamheid van gietbouw.

- Stalen systeembekistingen kunnen honderden malen worden hergebruikt. Ook in sterk variërende projecten.

- Materialen van bekistingen waarvan de levensduur is beëindigd worden gerecycled.

- Omdat beton gelijk op de bouwplaats wordt verwerkt ontstaat er geen restanten van verpakkingsmateriaal.

- Per type bekisting bestaat een optimum tussen de levensduur en de milieubelasting.

Betonmortelcentrales
Bij de productie van betonmortel worden veel milieubesparende maatregelen getroffen. En nog steeds vinden op dit gebied nieuwe ontwikkelingen plaats.

- De grondstoffen voor de betonmortelcentrales worden meestal in bulk via de waterwegen aangevoerd. Transport per schip heeft een lagere milieubelasting dan per trein of vrachtauto.

- Bij de betonmortelproductie komen geen schadelijke stoffen vrij.

- Restbeton wordt door de betonmortelcentrale gerecycled.

- Zand, grind en cement uit spoelwater worden opnieuw in het productieproces ingevoerd. Het resterende water is zuiver genoeg om op het oppervlaktewater te lozen of te hergebruiken.

- Eind 1998 heeft de betonmortelindustrie samen met de betonproductenindustrie een milieubeleidsadvies afgesloten. Dit is gebeurd met o.a. de ministeries van VROM en Verkeer en Waterstaat, de provincies (IPO) en de gemeenten (VNG). In dit advies zijn afspraken gemaakt omtrent de inspanningen op milieugebied t/m 2003.

- Conform het milieubeleidsadvies zullen de alle betonmortelcentrales een adequaat milieuzorgsysteem invoeren. Een steeds groter aantal bedrijven heeft een ISO 14001-certificaat.

Hergebruik
Hergebruik in de bouw is op verschillende niveaus mogelijk. Voor gebouwen, constructies, bouwdelen én materialen kan een nieuwe bestemming worden gevonden.

- Herbestemming van een gebouw in zijn geheel heeft vanuit milieuoogpunt de grootste voorkeur. Door de aanpasbaarheid van de indeling van gietbouwwoningen en -kantoren zijn gewijzigde functies goed mogelijk.

- Gietbouwwoningen en -kantoren hebben als positief kenmerk dat de wanden doorgaans geen dragende functie hebben . Zij kunnen in zijn geheel worden vervangen. Het uiterlijk van gebouwen en de functie van de gevel kunnen worden aangepast aan de modernste inzichten.

- Beton kan volledig worden hergebruikt. Bij inzet van betongranulaat wordt de keten van het materiaal gesloten.

- Bouwafval blijft tot een minimum beperkt. Restbeton gaat retour naar de betonmortelcentrale. Daar vindt verwerking plaats tot weer bruikbare grondstoffen.

- Selectief slopen stimuleert hergebruik van beton als secundaire grondstof.

- Gebruik van granulaat als secundaire grondstof vermindert de vraag naar primair grind.

Verantwoord gebruik van grondstoffen
De grondstoffen voor betonmortel bestaan uit natuurlijke materialen: cement, zand en grind. Er worden steeds meer secundaire grondstoffen ingezet om het gebruik van primaire grondstoffen te beperken..

- Winning van zand en grind gebeurt gecontroleerd en ecologisch verantwoord.

- Bij cementbereiding worden op grote schaal secundaire grondstoffen toegepast.

- Grind kan gedeeltelijk worden vervangen door steenslag (gebroken natuursteen) of betongranulaat.

Gietbouw in alle bouwsectoren
Gietbouw is de bouwmethode met ter plaatse gestort beton. Bij deze bouwmethode wordt het beton op de bouwplaats met behulp van een kubel of betonpomp in de bekisting gegoten. Zo kan men nagenoeg iedere gewenste vorm creëren. Deze manier van werken heeft een aantal specifieke kenmerken.

- veel vormvrijheid
- constructies vormen één geheel (monolithisch)
- hoge en constante kwaliteit van constructies
- hoge productiesnelheid
- geringe transportkosten
- weinig opslagruimte op de bouwplaats
- beheersbaar proces door goede voorbereiding
- laag risico
- uiteenlopende bekistingssystemen

De bouwmethode wordt in alle bouwsectoren toegepast, dus in de woningbouw, utiliteitsbouw, agrarische bouw en infrastructurele bouw. Nieuwe ontwikkelingen zoals hogesterktebeton en zelfverdichtend beton maken de toepassing extra aantrekkelijk.

Gietbouw in de woningbouw
Gietbouw in de woningbouw biedt een hoog rendement aan de opdrachtgever, vormvrijheid aan de ontwerper, betrouwbare productie en gering risico aan de bouwer en groot wooncomfort aan de bewoner. Diverse bekistingsystemen zijn inzetbaar voor verschillende woningtypes.

- vrijstaande woning
- twee-onder-één-kap-woning
- rijtjeswoning
- portiekflat
- galerijflat
- woontoren
- combinatie van wonen, winkelen en parkeren

Gietbouw in de utiliteitsbouw
Ook in utiliteitsbouw wordt de bouwmethode gietbouw gekenmerkt door een het hoge bouwtempo en de betrouwbare planning. Met verschillende systemen zijn diverse structuren mogelijk zoals de kolommenstructuur en de cellenstructuur.

De veel toegepaste kolommenstructuur biedt maximale indelingsvrijheid. Ook de keuze voor de gevel is vrij. Dit biedt ruimte aan duurzame oplossingen. Voor gebouwtypes met een cellenstructuur (bijvoorbeeld hotels) biedt tunnelgietbouw een economische oplossing.

Door de vormvrijheid zijn in gietbouw complexe vormen realiseerbaar. Gietbouw is bij uitstek geschikt voor bijzondere constructieve oplossingen. Dit geldt voor alle gebouwtypes zoals:

- kantoren
- bedrijfsgebouwen
- overheidsgebouwen
- winkelcentra
- ziekenhuizen
- hotels
- parkeergarages

Gietbouw in de agrarische bouw
Met gietbouw zijn degelijke constructies te maken in uiteenlopende vormen en maten. Hierdoor zijn moderne agrarische systemen uitstekend toepasbaar. Met die systemen zijn hoge rendementen mogelijk met behoud van kwaliteit van de producten. Ook de lange levensduur van beton maakt een investering in veel gevallen interessant. Enkele voorbeelden:

- teeltvloeren
- stalvloeren
- erfverhardingen
- vloeistofdichte spoel- en spuitplaatsen
- vloeistofdichte wanden en vloeren voor mestopslag
- silo’s