Materiaalleer BETON
Wat is beton?
Beton is een kunstmatig steenachtig materiaal dat als bouwmateriaal gebruikt wordt. Het wordt samengesteld uit verschillende toeslagmaterialen en gebonden met cement. Door de toevoeging van water, zal het cement uitharden en de toeslagmaterialen binden. Eens uitgehard is beton een duurzaam product dat niet meer oplost in water.
Wat is cement?
Reeds in de oudheid werd er gebruikt gemaakt van ‘cement’ er werden toen vooral kalkhoudende gesteentes vermalen en vermengd met vulkanisch as om een cement-achtig product te maken.
Moderne cement wordt ook wel portlandcement genoemd (1824 – Isle of Portland in Engeland), een product van het branden van kalksteen en klei in steenkoolovens tot zogenaamde ‘klinkers’ die vermalen worden tot poeder.
Zand vermengd met cement en water vormt metselspecie, ook wel mortel genoemd.
Samenstelling van mortel:
Cement bindmiddel + Droog bouwzand toeslagstof + Water (+ Kalk)
Mortelspecie wordt typisch samengesteld uit
- 20% bindmiddel (cement)
- 60% granulaat (zand)
- 20% water
Het granulaat is rivierzand; rijnzand, geel zand en/of wit zand worden het meest toegepast. Het water ondergaat een trage chemische reactie met het bindmiddel zodat de granulaatkorrels aan elkaar kleven en de mortel gaat uitharden.
Additieven kunnen de verwerkbaarheid en het eindresultaat beïnvloeden, b.v. op vlak van smeuïgheid, waterdichtheid, hechting, trekweerstand, kleur, enz
Samenstelling van beton:
Cement bindmiddel + Droog bouwzand toeslagstof + Steenslag + Water
- 2 delen Granulaten (zand)
- 3 delen Toeslagmaterialen (grind of steenslag)
- 1 deel bindmiddel (Cement)
- 1/10 van de vaste delen Water
Eigenschappen van beton:
Hoge druksterkte (de kubusdruksterkte bedraagt bij traditioneel beton 5 – 55 N/mm2, dat wil zeggen dat een betonnen kubus met een ribbe van 150 mm het gewicht van zo’n 120 auto’s (gewicht 1000 kg per stuk) kan dragen)
Het grootste voordeel van beton is dat het flexibel toe te passen is. Voordat het uithardt, kan het in vele mogelijke vormen gegoten worden.
Normaal beton weegt ongeveer 2400 kilogram per m³, echter speciale betonsoorten kunnen hier sterk van afwijken. Aangemaakt beton heeft een beperkte tijd waarbinnen het verwerkt moet worden, vaak is er een verwerkingstijd van maximaal een uur.
Gieten of storten in de bekisting:
Beton is een lopende brij die in de juiste vorm gehouden moet worden. Vanwege het hoge gewicht en de daarmee gepaard gaande grote krachten is een versterkte bekisting nodig.
Verdichten (vlakmaken)
Bij het verdichten wordt vaak gebruikgemaakt van een trilnaald. Bij kleinere hoeveelheden of oppervlaktes wordt ook wel een houten balkje gebruikt. Het doel van verdichten is om de luchtbellen uit het mengsel te verwijderen.
Bescherming tegen uitdroging
Indien het verse beton uitdroogt, zal het krimpen waardoor er trekspanningen optreden die het beton laten scheuren (krimpscheuren). Te snelle uitdroging kan voorkomen worden door het beton nat te houden, door chemische producten te gebruiken (zogenaamde curing compound), door het beton af te dekken (met een folie of zeil) of door het in een ruimte te plaatsen met een zeer hoge luchtvochtigheid (een zogenaamde klimaat- of hardingskamer).
Bescherming tegen vorst of oververhitting
Hoe lager de temperatuur, des te langzamer het beton uithardt. Onder 0 °C vindt geen uitharding meer plaats. Buiten gestort beton moet dus zo nodig tegen vorst worden beschermd.
Soorten beton:
Gewapend beton
Gewapend beton is een combinatie van beton en stalen staven (betonijzer), wapening genoemd. De staven worden daar aangebracht waar trekspanning zal optreden.
Staal heeft dezelfde uitzetting als beton waardoor het uitermate hiervoor geschikt is.
De dekking van gewapend beton moet in de bouw 4-5 cm zijn, anders kan er betonrot optreden.
Betonrot: Betonrot is een aantasting van het beton die veel voorkomt bij gewapend beton van lage kwaliteit. Het treedt vaak op bij onvoldoende dekking van de wapening in het beton, waardoor deze gaat roesten. Het is herkenbaar aan de roestvlekken aan de oppervlakte van het beton. De steeds dikker wordende roestlaag drukt uiteindelijk het omliggende beton weg waardoor dit afbrokkelt. Betonrot wordt vooral veroorzaakt door carbonatatie en insijpeling van vocht en chloorionen, afkomstig uit bijvoorbeeld strooizout.
Voorgespannen beton:
Voorgespannen beton lijkt op gewapend beton, maar in aanvulling op betonijzer wordt er gebruikgemaakt van voorgespannen (of nagespannen) staaldraden en -kabels in het beton. Hierdoor kan een voorgespannen betonelement een grotere belasting opnemen dan een element van gewapend beton van dezelfde afmetingen. Geprefabriceerde voorgespannen liggers worden veel toegepast bij de constructie van viaducten en vloeren.
Gepolijst beton:
Gepolijst beton is een vorm van afwerking van beton. Het is een techniek om verdichting en glans aan te brengen.
Staalvezel beton:
In plaats van wapening worden er in de betonspecie korte staalvezels toegevoegd die zich over de hele massa verspreiden, en dus ook aan de randen en hoeken. Hierdoor is het beton sterker aan de oppervlakte. (toepassing: industriële vloeren, tunnelbuizen,…)
Gasbeton (cellenbeton):
Door het toevoegen van een gasvormende toeslag (chloorkalk, aluminiumpoeder,…) ontstaat een poreus en isolerend materiaal. De gevormde luchtbellen staan niet met elkaar in verbinding. De overige materialen die nodig zijn om cellenbeton te maken zijn, net als in een gewoon beton, cement, kalk, kwartszand en water. Door een chemische reactie van bijvoorbeeld het aluminium met het calciumhydroxide wordt er waterstofgas gevormd, dat in het verhardende materiaal gasbellen vormt.
Nadat de massa uit de vorm is genomen, wordt deze in het gewenste producttype gesneden : blokken, lateien, gewapende platen. Vervolgens wordt het product versteend in een oven. Na deze behandeling krijgt het materiaal zijn definitieve eigenschappen. De voornaamste voordelen van cellenbeton zijn, naast het lichte gewicht, de goede thermische en geluidsisolerende eigenschappen, de brandwerendheid, het warmte-accumulerende vermogen en de vorstbestendigheid.
Vezelversterkt beton:
Beton kan met allerlei vezels versterkt worden of om andere eigenschappen te verkrijgen (sterkte, brandbaarheid,…) Zo werden vroeger asbestvezels gebruikt om hun sterkte en thermische eigenschappen. Asbest is omwille van het gevaar voor de gezondheid (de vezels zijn zo klein dat zij door de mens kunnen worden ingeademd) ondertussen verboden.
Glasvezel, polyester, koolstofvezels zijn alternatieven die gebruikt worden voor hun specifieke eigenschappen. Glas roest niet en is zelfs 1,5x sterker dan staal.
Composiet beton: door de toevoeging van fijnere toeslagmaterialen, worden de kleine holtes in het beton opgevuld waardoor de sterkte aanzienlijk toeneemt. Soms wordt het grind volledig weggelaten en vervangen door ultra fijn zand zoals kwarts. De sterkte van het beton neemt dan toe en wapening kan zelfs volledig verwijderd worden.
Beton in de woningbouw:
- Funderingen
- Draagbalken
- Welfsels
- Draagvloeren
- Kelders
- Prefab-elementen
- Wanden
- Trappen
- Meubilair (aanrecht keuken, wastafels, tafels, douchebakken,…)
- …
Beton in de praktijk: Waar moet je op letten als ontwerper?
Bij het gebruik van beton, hou je rekening met volgende factoren:
- Soort toepassing
- Gewicht & Dikte
Soort toepassing:
- Vloer (beton met wapening)
- Balk (beton met wapening)
- Verdiepingsvloer (beton met wapening)
- Dak (beton met wapening)
- Meubel / product (beton met fijne toeslag ipv grind, met toevoeging van vezels,…)
Gewicht: Volume (en gewicht) van beton berekenen:
Het volume van het beton = Lengte x breedte x hoogte: Bijv. 10 x 5 x 0,1 m = 5 m³
Het soortelijk gewicht van beton verschilt qua samenstelling. Hieronder een richtlijn die je kan volgen.
- gewoon beton 2400 Kg/m³ (vb 5m² = 12000 kg)
- schuimbeton 600-1500 Kg/m³ (vb 5m² = 3000-7500 kg)
- gewapend beton 2500 Kg/m³ (vb 5m² = 12.500 kg)
Dikte van beton: vuistregel – overspanningen (verdiepingsvloer van muur tot muur) tot 7 meter delen door factor 25. Een dragende vloer met een overspanning (dit is de kortste zijde) van bijvoorbeeld 5 meter heeft volgende dikte: 500/25 = 20cm.
Meubels en producten in beton:
Meubels, producten worden meestal vervaardigd uit een betonmix met een fijne toeslag in plaats van het gebruikelijke grind bij bouwbeton. Dit heeft een invloed op de sterkte, het gewicht, maar ook op de prijs. Eigenlijk is het meer een mortelproduct dan beton.
Bij het storten van beton in een mal is de verdichting belangrijk zodat er geen open structuur ontstaat bij het ontvormen. Door het toevoegen van vezels (glasvezel, koolstofvezels) krijgt het beton extra sterkte zodat conventionele wapening niet meer nodig is. Goed verdichten door middel van een triltafel en/of naald zorgen voor een gesloten afwerking.
Het grootste nadeel van betonnen producten is het gewicht en het optreden van krimpscheuren.
Le Corbusier: Zwitser-Franse architect (1887 – 1965) – Charles-Édouard Jeannere
- 1905 Villa Fallet, La Chaux de fonds, Switzerland
- 1912 Villa Jeanneret, Paris
- 1916 Villa Schwob, Paris
- 1923 Villa LaRoche, Paris
- 1924 Pavilion de L’Esprit Nouveau, Paris
- 1924 Quartiers Modernes Fruges, Pessac France
- 1926 Villa Cook, Boulogne-sue-Seine, France
- 1927 Villas at Weissenhof Estate, Stuttgart, Germany
- 1928 Villa Savoye, Poissy-sur-Seine, France
- 1929 Armee du Salut, Cite de Refuge, Paris
- 1930 Pavilion Suisse, Cite Universitaire, Paris
- 1931 Palace of the Soviets, Moscow, USSR
- 1933 Tsentrosoyuz, Moscow, USSR
- 1936 Palace of the Ministry of National Education and Public Health, Rio de Janerio
- 1938 The Cartesian Sky-scrapper.
- 1946 Duval Factory in Saint Die, France
- 1947-1952 Unite d’Habition, Marseille, France
- 1948 Curutchet House, La Plata, Argentina
- 1949 Usine Cluade et Duval, Saint Die-des-Vosges
- 1950 UN Headquarters, New York
- 1950-1954 Chapel Notre Dame du Haut, Ronchamp, France
- 1951 Cabanon Le Corbusier, Roquebrune-Cap-Martin
- 1951 Maisons Jaoul, Neuilly-sur-Seine, France
- 1952 Unite d’Habitation of Nantes-Reze, Nantes, France
- 1952-1959 Buildings in Chandigarh, India.
- 1905 Museum at Ahmedabad, India
- 1912 Unite d’Habitation of Briey en Foret, France
- 1957 National Museum of Western Art, Tokyo
- 1913 Masison du Bresil, Cite Universataire, Paris
- 1957-1960 Sainte Marie de la Tourette Lyon, France
- 1957 Unite Habitation of Berlin-Charlottenburg, Flatowallee 16, Berlin
1950-1954 Chapel Notre Dame du Haut, Ronchamp, France
lkjlkj
film locatie kapel: film
film kapel: film