De betonkwaliteit (of betonsterkte) wordt berekend volgens de NEN-EN206-1:2014 en wordt omschreven in een codering. Een voorbeeld hiervan is C50/60. Dit wil zeggen: Concrete, met een cilinderdruksterkte van 50 MPa en een kubusdruksterkte van 60 MPa. Beton is verkrijgbaar in verschillende samenstellingen met evenveel sterktevariaties. Beton is goed bestand tegen drukkrachten. Door de korrelige structuur heeft beton echter een beperkte treksterkte. Om de trekkrachten op te vangen wordt beton vaak voorzien van een stalen wapening. De sterkteklassen zijn de maten voor de druksterkte van beton. De milieuklassen zijn afhankelijk van het gebruik en de omstandigheden waar het wordt toegepast. Bij het bestellen van vloeren of wanden is het van belang dat duidelijk is welke milieuklasse er nodig is. Denk bij milieuklasse aan bijvoorbeeld aan vloeren die permanent buiten blijven, liggen in een gierkelder/stal of vloeren die blootgesteld worden aan agressieve chemicaliën. Beide klassen worden door de hoofdconstructeur van een project opgegeven. Dit moet ten alle tijden overgenomen worden.
Betonstaal wordt geproduceerd uit lange producten en de oppervlaktevorm varieert volgens de fabricagenorm. Het sample heeft een constante doorsnede in lengterichting. Daarnaast moet het sample recht zijn zonder buiging. Gebogen samples moeten gerecht worden voor de test. De sectie van het sample is belangrijk voor de trektest. Eerst worden de lengte en het gewicht van het sample gemeten. Betonstaal wordt in grote hoeveelheden geproduceerd en moet continu getest worden om de productie te controleren. ZwickRoell heeft geautomatiseerde testsystemen ontwikkeld waarin samples op maat gesneden worden uit staven, matten en netten, waarna ze in een magazijn geplaatst en vervolgens automatisch getest worden. Ook een testprocedure met kunstmatige veroudering bij 100 °C kan in zo'n testsysteem geïntegreerd worden. Daarbij worden de doorsneden automatisch en zeer nauwkeurig volgens norm bepaald en worden de samples, afhankelijk van het testresultaat, gesorteerd voor een latere visuele controle. De 3-punts buigtest en de herbuigtest worden gebruikt om de buigbaarheid van betonstaal te meten. Tijdens de buigtest volgens EN ISO 15630-1 , wordt het staal gebogen tot een vooraf bepaalde hoek (meestal 90°). De diameter van de bovenste buigvin en de steunpunten, en de afstand tussen de steunpunten worden meestal vastgelegd in de productnorm en geselecteerd op basis van de nominale diameter van het betonstaal. Vervolgens wordt de herbuigtest uitgevoerd, waarin het sample terug naar zijn originele vorm gebogen wordt. Voor deze test worden glijdende schoenen gebruikt die onder drukbelasting wegschuiven. De test is geslaagd als het sample geen tekenen van breuk of scheuren vertoont. De evaluatie gebeurt visueel. De buigtest wordt uitgevoerd bij kamertemperatuur. Volgens de norm moet betonstaal een bepaalde weerstand tonen tegen vermoeiing, dewelke geverifieerd moet worden. Deze vermoeiingstests worden het snelst en meest economisch uitgevoerd met vibrophores (resonantiepulsatoren). De ZwickRoell Vibrophore is een optimale oplossing voor deze toepassing tot 600 kN. Samples tot diameter 36 mm kunnen getest worden, vanaf 14 mm moeten ze ingegoten worden. Hiervoor is een inbedhulpstuk verkrijgbaar. Aangezien betonstaalsamples dezelfde diameter hebben over de hele lengte, worden de uiteinden van het sample ingebed. Bent u op zoek naar de optimale oplossing voor elk van uw vereisten? Contacteer dan onze sectorexperten. Contacteer onze industrie-experts. We bespreken met plezier uw noden.
Druksterkte van beton: hoeveel kan beton aan druk opnemen?
Beton is een mengsel van zand, stenen en cement, waarmee in verharde vorm een hoge druksterkte wordt behaald. Het materiaal werkt uitermate gunstig als het onder druk staat, echter kan slechts 10% van die druk aan trek opnemen. Om momenten in een betonnen balk op te kunnen nemen, wordt daarom betonstaal oftewel wapening toegepast.
Relatie trek en druk
Hoe groot is de druksterkte beton en hoe verhoudt het tot de treksterkte?
De elasticiteit van een materiaal wordt uitgedrukt in de mate van vervorming indien deze op trek wordt belast. De Wet van Hooke geeft aan dat die relatie als volgt is: ε = Δl / L = σ / E. Dit houdt in dat de mate van vervorming Δl van een staalsoort met lengte L gelijk staat aan de toename van de spanning σ in het materiaal ten opzichte van de elasticiteit E. Beton daarentegen kan trek of vervorming lastig opnemen en dus dient wapeningsstaal te worden toegepast.
Het materiaal heeft ten gevolge van trek zeer beperkte aanhechtingsmogelijkheid. Het materiaal is in geharde vorm zeer stug en is daardoor bij trekbelasting weinig flexibel. Het zal daardoor versnelt scheuren, omdat beton praktisch weinig trek kan opnemen. Oftewel de mate van trekelasticiteit is praktisch niet aanwezig. Hiernaast bestaat er eveneens de mate van vervorming als een materiaal onder druk komt te staan.
Indien gehard beton op druk wordt belast heeft het uitstekende capaciteiten om hoge belasting op te nemen. Door de combinatie van zand, steentjes, cement en water wordt het materiaal extreem hard. Bij meest extreme druk zal het materiaal zijdelings eruit barsten, waardoor het bezwijkt. Middels drukproeven kan die maximale druksterkte van een betonkubus worden bepaald. De druksterkte van beton wordt bepaald door voor de korte termijn belasting 85% van de maximale betonkwaliteit te nemen. Daarnaast vervormt beton met de tijd tot eveneens 15%, waarmee de opnamecapaciteit evenredig wordt verminderd. Oftewel f’brep = 0,85*0,85*f’ck = 0,72*f’ck. C25 als betonkwaliteit heeft een representatieve druksterkte van f’brep = 0,72*25 = 18,0 N/mm2. Zoals gezegd is de treksterkte van beton zeer beperkt, echter er bestaat een minimale trekopnamecapaciteit. Dit is volgens de VBC art. 6.1.2 vastgelegd met fbrep = 0,7*(1,05+0,05*f’ck) met 0,7 voor kruip-effecten. Bij C25 bedraagt de betontreksterkte fbrep = 0,7*(1,05+0,05*25)=1,61 N/mm2. Oftewel beton kan nog geen 10% van de druksterkte aan trek opnemen.
| Betonkwaliteit | f’ck (N/mm2) | f’brep (N/mm2) |
|---|---|---|
| C25 | 25 | 18,0 |
| C35 | 35 | 25,2 |
| C45 | 45 | 32,4 |
Daarnaast gelden rekenwaarden wanneer men rekening houdt met veiligheidsfactoren: fb = fbrep/1,4 en f’b = f’brep/1,2. Dit levert rekenwaarden op zoals weergegeven in de tabel.
Betonkwaliteit en wapeningswerk
Omdat beton een zeer beperkte trekcapaciteit heeft wordt beton met betonstaal afgewapend. Op betonnen liggers komt een moment te staan welk inwendig via de hefboomsarm wordt ontbonden. Daartoe ontstaat er een betondrukkracht en een betonstaaltrekkracht. Zonder toestemming is vermenigvuldiging verboden.
Wapening helpt zeker om barsten in betonconstructies te voorkomen, maar wanneer correct toegepast, biedt het veel meer dan alleen basisbarstbestrijding. Wanneer staalversterking correct in beton is aangebracht, verandert dit volledig hoe het materiaal zich gedraagt onder langdurige belasting of plotselinge zware krachten. Dit zorgt ervoor dat gebouwen langer meegaan en tijdens hun hele levensduur veiliger blijven. De manier waarop staal samenwerkt met beton vormt een samenwerking die bestand is tegen weersinvloeden, buigkrachten kan weerstaan en zelfs schokken kan absorberen zonder plotseling in te storten.
De productie van gewapend beton start met het strategisch plaatsen van wapeningsstaal binnen de bekisting voordat het beton wordt gestort. Belangrijk hierbij is voldoende dekking - een laag beton tussen de wapening en de buitenkant van de constructie - om het staal te beschermen tegen corrosie. Gewapend beton wordt toegepast in een breed scala aan bouw- en infrastructuurprojecten waar hoge sterkte en duurzaamheid vereist zijn. Voor industriële toepassingen zijn specialistische industrieplaten van gewapend beton nuttig.
Geribbeld wapeningsstaal biedt betere hechting met beton dan glad wapeningsstaal, waardoor scheurvorming beter wordt beheerst. Een goede plaatsing van wapeningsstaal zorgt ervoor dat spanningen gelijkmatig worden verdeeld over de constructie, waardoor de kans op scheuren afneemt. Er bestaan echter veelvoorkomende fouten bij het plaatsen van wapeningsstaal: verschuiving tijdens het gieten, ontoereikende binddraden bij kruisingen, en onvoldoende verdichting rondom het staal kunnen leiden tot zwakke plekken en scheurvorming. Toezicht tijdens het gietproces en goede afstandhouders helpen deze problemen voorkomen.
Beton onder druk heeft uitstekende eigenschappen, maar trek blijft beperkt. Daarom is de combinatie van beton en staal essentieel: beton draagt de compressie, staal vangt de trek op. Dit verklaart waarom gewapend beton zo breed wordt toegepast in gebouwen, bruggen en dammen die aan diverse krachten worden blootgesteld. In moderne bouwprojecten biedt gewapend beton superieure sterkte, brandbestendigheid, onderhoudsarme eigenschappen en ontwerplflexibiliteit.
Autogene genezing van beton is een ander fenomeen: wanneer water een scheur binnendringt, reageren cementgebonden componenten en mineralen met calciumcarbonaat, wat scheuren geleidelijk kan opvullen en de duurzaamheid kan verbeteren. Dit mechanisme draagt bij aan de levensduur en verlaagt onderhoudsbehoefte onder bepaalde omstandigheden.
Beton terras aanleggen van A tot Z | Willem Designvloeren
In samenvatting ondersteunt wapening de treksterkte en buigtrek van beton, waardoor constructies bestand zijn tegen langdurige belasting en onverwachte krachten. Voor projecten waar zware belastingen en variërende krachten spelen, is gewapend beton de meest geschikte keuze. Voor uitsluitend drukbelaste toepassingen kan normaal beton volstaan, maar bij liet trekkrachten en scheurrisico's is wapening onmisbaar.