Mechanische eigenschappen van beton

De belangrijkste mechanische eigenschappen van beton zijn druksterkte en treksterkte. De druksterkte van beton is de bekendste mechanische eigenschap en in de meeste gevallen bepalend voor het draagvermogen van een betonconstructie. De treksterkte is lager en is maar ongeveer 10% van de druksterkte. In de betonvoorschriften wordt beton in de eerste plaats gekarakteriseerd met de druksterkte, uitgedrukt in sterkteklassen. 

In de fase van het constructief ontwerp wordt gerekend met een bepaalde druksterkte. Deze rekenwaarde is dus een keuze van de constructeur, waarbij hij rekening houdt met economische en technische randvoor­waarden. In de uitvoeringsfase wordt beton besteld op basis van de specificaties zoals ze door de constructeur zijn verstrekt. De beton(mortel)producent zal de samenstelling zodanig kiezen dat de gevraagde sterkte wordt bereikt. De betonvoorschriften geven een indeling in sterkteklassen. 

Naast de druksterkte en treksterkte heeft beton andere mechanische eigenschappen: 

• Buigsterkte: Dit is de weerstand van beton tegen buigbelasting;
• Elasticiteitsmodulus: De elasticiteitsmodulus, ook bekend als de Young’s modulus, geeft aan hoe stijf beton is en hoe het vervormt onder een gegeven belasting;
• Kruip: Bij een constante belasting vervormt het beton traag na de initiële elastische vervorming. Ook de mate van kruip is afhankelijk van de betonkwaliteit. Zie kennisartikel kruip in beton.
• Krimp: Door uitdroging krimpt beton. De mate van krimp is afhankelijk van de betonkwaliteit. Zie kennisartikel krimp.
• Herstellend vermogen: Beton heeft een enigszins herstellend vermogen. Dit fenomeen staat bekend als autogene genezing en is vaak zichtbaar als een witte, kalkachtige aanslag op het betonoppervlak. Dit natuurlijke zelfherstel draagt bij aan de vermindering van onderhoud en verhoogt de bestendigheid van beton.

Druksterkte

De druksterkte is de spanning waarbij een materiaal bezwijkt onder drukbelasting, uitgedrukt in N/mm^2. Met de druksterkte van beton wordt in Nederland bijna altijd de karakteristieke kubusdruksterkte bedoeld. De karakteristieke kubusdruksterke, berekend uit onder geconditioneerde omstandigheden verharde en onder genormeerde omstandigheden beproefde proefstukken, bepaalt tot welke sterkteklasse het beton behoort. De karakteristieke sterkte vormt de basis van de door de constructeur toegepaste rekenwaarde van de druksterkte en de elasticiteitsmodulus voor het beton. Op grond van de sterkteklasse is weliswaar de potentiële druksterkte van het beton bekend, maar de werkelijk gerealiseerde betonsterkte is van een aantal factoren afhankelijk, waaronder de kwaliteit van de uitvoering en de verhardingsomstandigheden. Meer over druksterkte van beton en mengselsamenstelling.

Treksterkte

Beton heeft van nature een lage treksterkte in vergelijking met zijn druksterkte; grofweg 10 % van de druksterkte. In de regel wordt bij het ontwerpen van constructies niet gerekend met de treksterkte van het beton maar komt de treksterkte van gewapend beton geheel van het wapeningsstaal. De treksterkte van beton hangt weliswaar samen met de druksterkte, maar het verband tussen die twee grootheden is niet eenduidig. Dit komt mede doordat de treksterkte indirect gemeten wordt met de splijtproef. NEN-EN 1992-1-1 houdt onderstaande relatie aan:

f _brep = 0,7(1,05 + 0,05 f ′_ck) N/mm²

Hierin is f _brep de representatieve waarde van de treksterkte. Dat wil zeggen de treksterkte, die de constructeur gebruikt voor berekeningen in doorsne­den waar langdurige trekspanningen in het beton zullen optreden.

Enigzins zelfherstellend vermogen

Beton heeft een enigszins zelfherstellend vermogen, wat bijdraagt aan de duurzaamheid en levensduur van betonconstructies. Wanneer water een scheur in het beton binnendringt, treedt een chemische reactie op tussen het water, de (meestal) cementgebonden componenten en de mineralen in het water zelf. Dit proces resulteert in de vorming van calciumcarbonaat, een natuurlijk mineraal dat zich afzet in de scheuren. Na verloop van tijd vullen deze afzettingen de scheuren geleidelijk op, waardoor het beton zijn integriteit deels herstelt. Dit fenomeen staat bekend als autogene genezing en is vaak zichtbaar als een witte, kalkachtige aanslag op het betonoppervlak. Dit natuurlijke zelfherstel draagt bij aan de vermindering van onderhoud en verhoogt de bestendigheid van beton tegen externe invloeden zoals vocht en dooizouten. 

Betonpocket 

In de Betonpocket wordt druksterkte en treksterkte ook behandeld. Zie hoofstuk 2.2, pagina 14: Met ‘de druksterkte van beton’ wordt in Nederland meestal de kubusdruksterkte bedoeld. Dat wil zeggen de druksterkte zoals die in NEN-EN 206 artikel 4.3.1 is omschreven. Dit is in feite een kwaliteitsparameter. Op grond van de sterkteklasse van de verwerkte betonspecie is weliswaar de potentiële druksterkte van het beton bekend, maar de werkelijk gerealiseerde druksterkte van het beton is mede afhankelijk van de uitvoeringstechniek, de verhardingsomstandigheden en de mate van nabehandeling van het beton. Er bestaan diverse betrouwbare methoden om de werkelijk gerealiseerde druksterkte van het beton in het werk te bepalen. Meer informatie over de Betonpocket.