Voorbeeldvragen Materiaalleer
1. Bespreek in detail de mogelijke componenten van een betonsamenstelling. Ga hierbij dieper in op de
functie van de samenstellende delen. Geef toelichting bij hulpstoffen en hun invloed op de
verwerkbaarheid, bindingstijd en sterkte-eigenschappen. Bespreek de W/C factor.
• Betonspecie is een combinatie van grove toeslagstoffen (grind), fijne toeslagstoffen (zand), cement,
water en eventueel hulpstoffen. De grove en fijne toeslagstoffen worden gebruikt om holtes op te vullen
en voor de stabiliteit van het mengsel. De korrelverdeling van de granulaten heeft ook een invloed op de
verwerkbaarheid, dichtheid en sterkte, dit omdat de ‘zwakke schakel’, nl cementsteen, geminderd
wordt. Water wordt voor de chemische reactie gebruikt maar ook voor de verwerkbaarheid: spoelen,
bevochtigen en zuiveren van organische stoffen, zouten en zuren. De overschot aan water verdampt en
laat poriën achter. Hoe meer poriën, hoe minder sterk het beton dus men streeft best naar een lage W/C
factor. Hogesterktebeton heeft een lage W/C-factor en is zelfverdichtend. Hierdoor is het duurzamer en
slijtvaster. Cement fungeert als bindmiddel. Een lage W/C-factor bereiken is mogelijk via hulpstoffen en
vulstoffen. Plastificeerders worden gebruikt om minder water te verbruiken, de wrijving te verlagen en
de verwerkbaarheid te verhogen. Maar bij te veel plastificeerders worden er luchtbelletjes gevormd, dit
gebeurt niet bij superplastificeerders die duurder zijn. Luchtbelvormers zorgen voor een betere
vorstbestendigheid maar gaan gepaard met een vermindering van de drukweerstand. Versnellers en
vertragers worden gebruikt om de bindingstijd te beïnvloeden. Zo kan men bijvoorbeeld voorkomen dat
bij warm weer het water te snel verdampt en voor scheuren zorgt. Schuimvormende middelen worden
gebruikt om lichte, isolerende beton te maken. Viscositeitsmiddelen leiden tot zelfverdichtend beton. De
verwerkbaarheid stijgt eerst bij de plastificeerders om dan te dalen na verloop van tijd (60 min). Bij het
gebruik van een versneller daalt de verwerkbaarheid meteen terwijl bij een vertrager de
verwerkbaarheid eerst constant blijft en na 40 min pas begint te dalen.
2. Bespreek de invloed van fillers, vliegassen, microsilica, plastificeerders, superplastificeerders,
waterretentiemiddelen, versnellers en vertragers op de betonsamenstelling. Wanneer worden ze
toegepast en waarom?
• Plastificeerders worden gebruikt om minder water te verbruiken, de wrijving te verlagen en de
verwerkbaarheid te verhogen. Maar bij te veel plastificeerders worden er luchtbelletjes gevormd, dit
gebeurt niet bij superplastificeerders die duurder zijn. Versnellers en vertragers worden gebruikt om de
bindingstijd te beïnvloeden. Zo kan men bijvoorbeeld voorkomen dat bij warm weer het water te snel
verdampt en voor scheuren zorgt of dat bij koud weer de uitharding versnelt wordt waardoor er minder
risico op vorstschade is. Het gebruik van versnellers is negatief voor de verwerkbaarheid maar de
waterafscheiding wordt verminderd. De verwerkbaarheid stijgt eerst bij de plastificeerders om dan te
dalen na verloop van tijd (60 min). Bij het gebruik van een versneller daalt de verwerkbaarheid meteen
terwijl bij een vertrager de verwerkbaarheid eerst constant blijft en na 40 min pas begint te dalen.
Waterretentiemiddelen verminderen de waterafscheiding en worden voornamelijk gebruikt in
hellingsbeton. Fillers worden gebruikt om beton te verstevigen. Vliegas verdicht de structuur van beton
en zorgt voor een betere bescherming tegen invloeden van buitenaf. Microsilica wordt toegevoegd om
een hogere sterkte te bereiken. De microsilica vult de kleine holtes op en maakt het beton duurzamer.
3. Bespreek de aantasting van gewapend beton door koolzuur.
• CO2 uit de lucht in combinatie met water en vrije kalk zorgt voor het ontstaan van een carbonatatiefront
uit kalksteen. Het alkalisch milieu met pH 13 daalt door CO 2 naar pH 8 waardoor water en zuurstof via
poriën en scheuren makkelijker kunnen doordringen om het staal te doen roesten, wat uiteindelijk leidt
tot betonrot. Dit is te vermijden met genoeg betondekking en een lage W/C-factor (dus een weinig
poreus materiaal).
4. Bespreek de aantasting van gewapend beton door sulfaten.
• Sulfaten uit zeewater en grondwater of zwavelzuurgas vormen zouten met calciumionen, die het beton
doen uitzetten en schade veroorzaken. De aantasting kan beperkt worden door een lage W/C-factor, een
coating of overdimensionering.
, 5. Bespreek de aantasting van gewapend beton door zouten.
• Zouten komen uit zeewater, zeelucht, dooizouten, zeegranulaten en versnellers. De chloride-ionen
kunnen door het beton doordringen tot aan de wapening en deze aantasten. Door poriën en scheuren
kunnen zuurstof en water binnendringen wat voor putcorrosie zorgt. Dit kan vermeden worden door een
lage W/C-factor, coating of overdimensionering.
6. Bespreek de aantasting van gewapend beton door zuren.
• Zuren uit zure regen, scheikundige producten, afvalwater, enz. tasten beton aan door de vorming van
zouten die een beschermende laag kunnen vormen. Bij stromend water worden die zouten afgevoerd en
versnelt de erosie.
7. Bespreek de alkali-silica reactie in gewapend beton.
• Er moet een vochtige omgeving zijn, aanwezigheid van reactieve granulaten en een hoog alkali-gehalte.
De alkaliën kunnen reageren met vrije silica in de aanwezigheid van vocht. Hierdoor ontstaat een gel die
uitzet bij de opname van vocht, zodat het beton wordt weggeduwd. Dit kan vermeden worden door LA-
cement toe te passen.
8. Bespreek de thermische eigenschappen van gewapend beton.
• Hoe groter de massa, hoe groter de thermische capaciteit. Doordat de thermische
uitzettingscoëfficiënten van beton en staal bijna gelijk zijn, worden inwendige spanningen ten gevolge
van temperatuurschommelingen vermeden.
9. Bespreek uitwassen, zuurbeitsen, zandstralen en polijsten van een betonoppervlak.
• Bij het uitwassen van beton wordt een oppervlaktevertrager of een bindingsvertrager aangebracht op
vers beton of bekisting en een hogedrukreiniger gebruikt. Dit heeft een invloed op het uitzicht en de
ruwheid (natuurlijk uitzicht en anti-slip), afhankelijk van de indringingsdiepte.
• Zandstralen gebeurt onder hoge druk. Licht zandstralen maakt de zandkorrel zichtbaar, grondig stralen
de granulaten.
• Polijsten kan gedaan worden om het beton te verstevigen. Door middel van een vlindermachine wordt
de beton na het storten verdicht, dit heet polieren. Door te polijsten worden de structuren van het
beton zichtbaar en krijgt het een mooie glans en dit gebeurt met een slijpmachine met een
diamantschijf. Het oppervlak wordt dan ook makkelijker om te reinigen.
• Bij zuurbeitsen wordt het zuur aangebracht op verhard beton als pasta of het wordt ondergedompeld in
een zuurbad. Daarna wordt het afgespoeld. Het resultaat is afhankelijk van de zuurbestendigheid van de
granulaten en de aantastingsdiepte.
10. Bespreek het storten en verdichten van beton, incl. verschillende verdichtingsmethodes.
• Storten kan op verschillende manieren: ter plaatse gestort, geprefabriceerd, onder water gestort of
spuitbeton. Verschillende verdichtingswijzen zijn: schokbeton, trilbeton, vacuümbeton en
zelfverdichtend beton. Ter plaatse gestort beton gebeurt met een mixer op de werf. Geprefabriceerd
beton wordt op voorhand gemaakt in de fabriek en vervolgens getransporteerd en gemonteerd op de
werf. Onderwaterbeton gebeurt met stortkokers om ontmenging tegen te gaan of door de grind vooraf
aan te brengen en de cementspecie te injecteren. Er worden waterretentiemiddelen toegevoegd om de
cementspecie colloïdaal te maken. Spuitbeton wordt met behulp van perslucht aangebracht en tegelijk
verdicht. Het wordt in dunne lagen aangebracht en toegepast voor reparaties of tunnelbouw.
Schokbeton is een vorm van prefabbeton waarbij de specie in een mal gebracht wordt en geschokt. Dat
schokken houdt in dat de tafel waarop de mal ligt, verticaal heen en weer wordt bewogen. De
verdichting treedt op zonder dat er water uit het mengsel treedt. Om pas gestort beton te verdichten
kan gebruik gemaakt worden van een trilnaald of trilplaat. Dit mag echter niet te lang gedaan worden
om ontmenging te voorkomen. Zelfverdichtend beton is een betonsoort met een hoge vloeibaarheid die
niet meer nagetrild moet worden.
