Wat zijn de 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.
Druksterkte
De druksterkte is de spanning waarbij een materiaal bezwijkt onder drukbelasting, uitgedrukt in N/mm2. 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.
| Normaal- en zwaarbeton | Lichtbeton |
|---|---|
| C12/15 | LC12/13 |
| C20/25 | LC20/22 |
| C28/35 | LC30/33 |
| C35/45 | LC40/44 |
| C45/55 | LC50/55 |
| C53/65 | LC60/66 |
| C60/75 | LC70/77 |
| C70/85 | LC80/88 |
| C80/95 | |
| C90/105 | |
| C100/114 |
Betontechnoloog meet de kubusdruksterkte. Deze verwijst naar de maximale drukbelasting die een standaardkubusvormig betonmonster met zijden van 150 millimeter kan weerstaan voordat het bezwijkt. Dit is een veelgebruikte maatstaf om de druksterkte van beton te meten en wordt uitgedrukt in megapascal (MPa) oftewel Newton per vierkante millimeter (N/mm2). De kubusdruksterkte is een belangrijk criterium bij het specificeren en ontwerpen van betonmengsels voor verschillende bouwtoepassingen. Voor constructieve toepassingen worden minimale kubusdruksterkte-eisen vastgesteld om ervoor te zorgen dat het beton de vereiste sterkte heeft om de verwachte belastingen te dragen. Foto: Mark Zeilstra | photography and graphic design, locatie Betoncentrale BouwOort.
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.
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.
