Gietbaarheid
Definitie
De mate waarin een vloeibaar materiaal in staat is een mal of bekisting volledig en homogeen te vullen zonder structurele gebreken of insluitingen achter te laten.
Omschrijving
Toepassing en procesgang
Verwerking in de praktijk
De praktische realisatie van een project waarbij gietbaarheid centraal staat, begint bij het beheersen van de vloeistofdynamica van het mengsel. Het materiaal wordt doorgaans vanuit een centrale menginstallatie naar de verwerkingsplek getransporteerd, waarbij de viscositeit direct invloed heeft op de benodigde pompdruk of de stroomsnelheid uit een kubel. Het vloeit. Eenmaal bij de bekisting aangekomen, wordt de massa gecontroleerd ingebracht. De zwaartekracht dwingt het materiaal naar de laagste punten, terwijl de interne cohesie ervoor moet zorgen dat de grove bestanddelen niet achterblijven bij vernauwingen.
Bij complexe vormen met een hoge wapeningsdichtheid baant de specie zich een weg door de smalle tussenruimtes. Dit proces vereist een constante aanvoer om koude lassen of onderbrekingen in de structuur te voorkomen. Men observeert het vloeifront nauwgezet. Het vullen gebeurt vaak in lagen of via een continu stijgende lijn, afhankelijk van de bekistingsdruk en de gewenste oppervlaktekwaliteit. In situaties waar zelfverdichtende eigenschappen ontbreken, wordt er mechanische energie toegevoegd om de vloeibaarheid tijdelijk te verhogen en luchtbellen naar de oppervlakte te dwingen. Het materiaal omsluit de wapening volledig. Zodra de mal tot het gewenste niveau is gevuld en de massa tot rust komt, eindigt de actieve fase van de gietbaarheid en begint het proces van hydratatie of uitharding.
Classificaties en gradaties in vloeivorm
Consistentie en vloeimaat
In de betontechnologie wordt gietbaarheid vaak gekwantificeerd via consistentieklassen. Men maakt onderscheid tussen de zetmaat (S-klassen) en de vloeimaat (F-klassen). Waar een mengsel met klasse S1 bijna als droge aarde aanvoelt en nauwelijks vervormt onder zijn eigen gewicht, gedraagt een S5-mengsel zich als een dikke vloeistof. Het vloeit uit zichzelf weg. Bij zelfverdichtend beton (ZVB) spreekt men niet meer van verzakking, maar meet men de diameter van de uitgevloeide cirkel. Hoe groter de diameter, hoe extremer de gietbaarheid. Dit is de vloeimaat. Het materiaal moet de wapening volledig omhullen zonder dat de grove toeslagmaterialen naar de bodem zakken. Stabiliteit is hier de tegenhanger van vloeibaarheid.
Zelfverdichtend versus trillend
Traditionele mortels hebben een beperkte natuurlijke gietbaarheid. Ze hebben hulp nodig. Door trillingen toe te voegen, wordt de interne wrijving tijdelijk opgeheven en vult de mal zich alsnog. Zelfverdichtende varianten hebben deze externe energie niet nodig. Ze bezitten een dusdanig lage viscositeit en hoge vloeispanning dat de zwaartekracht volstaat om elke holte te penetreren. Dit verschil is cruciaal bij de keuze voor bekistingen; vloeibaarder materiaal oefent een hogere hydrostatische druk uit op de wanden.
Begripsafbakening en nuances
Gietbaarheid wordt vaak verward met verwerkbaarheid, maar de begrippen dekken niet dezelfde lading. Verwerkbaarheid is een brede term die ook het gemak van smeren, pompen en afwerken omvat. Een aardvochtige mortel kan prima verwerkbaar zijn voor een stratenmaker, maar de gietbaarheid is feitelijk nul. Het vloeit niet. Het vult geen mal uit eigen beweging.
Sommige materialen vertonen thixotroop gedrag: ze lijken stug in rust, maar worden vloeibaar bij beweging.
Bij gietharsen en epoxies wordt gietbaarheid vaak beïnvloed door de viscositeit en de 'potlife'. Is de viscositeit te hoog? Dan blijven luchtbellen gevangen. Is de reactie te snel? Dan stolt het materiaal voordat de verste uithoeken van de mal zijn bereikt. Bij deze materialen spreekt men vaker over de vloeigraad dan over consistentieklassen. Ook bij gietasfalt speelt een specifieke variant van gietbaarheid een rol, waarbij de temperatuur de bepalende factor is voor de mate waarin het materiaal zichzelf nivelleert over het wegdek.
Gietbaarheid in de praktijk
Prefab betonkolommen
Bij het produceren van slanke prefab kolommen met een gladde afwerking is een hoge gietbaarheid essentieel. De specie moet de structuur van de mal tot in de kleinste details overnemen. Een korrel die blijft steken achter een wapeningsbeugel veroorzaakt direct een grindnest. Dat wil je niet. De massa moet als een dikke vloeistof om de stalen kern heen slaan.
Ondersabelen van voetplaten
Stel je een zware staalconstructie voor waarbij de voetplaten op de fundering rusten. De ruimte ertussen is minimaal. Hier wordt een gietmortel gebruikt die bijna de viscositeit van water benadert. Men giet aan één zijde totdat de mortel aan de andere kant onder de plaat vandaan komt. Dit garandeert dat de volledige ruimte is gevuld. Geen holle ruimtes. Volledige krachtoverdracht.
Anhydriet vloeivloeren
In de woningbouw zie je gietbaarheid terug bij het storten van dekvloeren. De verwerker loopt met een slang door de ruimte. Het materiaal nivelleert zichzelf. Je hoeft niet te knielen met een spaan. Een korte slag met een drijfrei zorgt ervoor dat de laatste oneffenheden verdwijnen en de vloer spiegelglad uithardt. De zwaartekracht doet het meeste werk.
Reparatie van brugdekken
Tijdens betonreparaties aan de onderzijde van brugdekken wordt vaak gebruikgemaakt van gietmortel in een dichte bekisting. Het materiaal moet tegen de zwaartekracht in omhoog worden gepompt. De gietbaarheid bepaalt hier of de mortel de oude, opgeruwde betonvlakken volledig bevochtigt en omsluit. Een te stroeve mortel laat luchtbellen achter tegen het plafond van de reparatieplek, wat de aanhechting en de bescherming van de wapening direct in gevaar brengt.
Normering en kaders
De wet is helder over constructieve veiligheid. Het Besluit bouwwerken leefomgeving (BBL) vormt de basis. Een constructie moet deugdelijk zijn. Zo simpel is het. Slechte gietbaarheid leidt tot defecten. Grindnesten ondermijnen de sterkte. Daarom is de beheersing van vloeieigenschappen geen keuze, maar een technische noodzaak binnen de geldende regelgeving.
De concrete invulling vindt plaats via de norm NEN-EN 206-1. Dit is de Europese standaard voor beton. Hierin worden de consistentieklassen vastgelegd die de gietbaarheid kwantificeren. De Nederlandse aanvulling NEN 8005 verfijnt deze eisen voor de lokale markt. Het vloeit volgens de regels. Of het nu gaat om de zetmaat of de vloeimaat, de norm biedt de taal waarin constructeur en betoncentrale communiceren. Voor zelfverdichtend beton is CUR-Aanbeveling 103 de leidraad. Deze richtlijn focust op de balans tussen vloeibaarheid en stabiliteit. Het voorkomt dat zand en grind naar de bodem zakken terwijl de massa door de bekisting stroomt.
Bij herstelwerkzaamheden komt NEN-EN 1504 om de hoek kijken. Deze norm stelt eisen aan de vloeibaarheid van reparatiemortels. Het moet hechten. Het moet vullen. Ook de KOMO-certificering speelt een rol in de keten. Het borgt dat een mortel met een specifieke gietbaarheid ook daadwerkelijk die eigenschap behoudt onder variërende omstandigheden op de bouwplaats. De regelgeving dwingt af dat de verwerkbaarheid aansluit bij de complexiteit van de bekisting en de wapeningsdichtheid. Het systeem borgt de kwaliteit.
Van stampen naar vloeien
Pas met de opkomst van Portlandcement in de negentiende eeuw verschoof de focus naar consistentie. In die tijd was water de enige knop om aan te draaien. Meer water betekende een hogere gietbaarheid, maar de prijs was hoog: een dramatisch verlies aan eindsterkte en duurzaamheid door overtollige poriën. Het was een technisch dilemma dat decennia bleef bestaan.
De mechanische en chemische omslag
De jaren dertig van de vorige eeuw brachten de trilnaald. Een revolutie. Plotseling hoefde beton niet meer vloeibaar te zijn om een mal te vullen; mechanische energie nam de rol van zwaartekracht over. Stugge mengsels gedroegen zich onder trilling tijdelijk als een vloeistof. Gietbaarheid werd hiermee een dynamische eigenschap in plaats van een statische waarde. Het materiaal vloeide door schudkracht.
De echte sprong voorwaarts vond echter plaats in de laboratoria van de jaren zeventig en tachtig. De introductie van superplastificeerders veranderde de spelregels fundamenteel. Deze hulpstoffen verminderden de interne wrijving tussen cementdeeltjes zonder dat er een druppel extra water nodig was.In 1986 perfectioneerde professor Okamura in Japan dit concept met de ontwikkeling van zelfverdichtend beton (ZVB). De noodzaak voor trillen verdween volledig. Gietbaarheid bereikte hier haar technologische hoogtepunt: een materiaal dat door zijn eigen gewicht elke uithoek van een complexe bekisting vult en wapening volledig omsluit, terwijl de homogeniteit gewaarborgd blijft. Van een bijproduct van verwerkbaarheid ontwikkelde gietbaarheid zich tot een zelfstandige discipline binnen de materiaalwetenschap.
Meer over bouwmaterialen en grondstoffen
Ontdek meer termen en definities gerelateerd aan bouwmaterialen en grondstoffen
