Winkler Prins Encyclopedie

E. de Bruyne, G.B.J. Hiltermann en H.R. Hoetink (1947)

Gepubliceerd op 24-01-2022

Beton (bouwkunde)

betekenis & definitie

(naam, beton, mede in het Frans en Duits gebruikt, vroeger ook in het Engels — aldaar thans verdrongen door concrete, van Lat. Concretum, dat, wat aaneengegroeid is), is een kunstmatig versteende massa, vervaardigd uit een bindmiddel (hydraulische kalk, of kalk en tras, of cement), met zand een mortel gevende, waaraan een toeslag, een aggregaat wordt toegevoegd, bestaande uit steenstukken of grint, welk mengsel door bijvoeging van water versteent.

Reeds de oude Egyptenaren, later de Grieken en vooral de Romeinen gebruikten beton voor hun bouwwerken. De Romeinen gebruikten als bindmiddel een mengsel van kalk en puzzolana, een vulkanische aarde, die evenals de gemalen tufsteen uit de Eifel, tras genaamd, ook onder water, dus zonder de zuurstof uit de lucht, met de kalk reacties aangaat, versteent. Nog heden ten dage zijn Romeinse bruggen en aquaducten aanwezig, die een treffend beeld geven van de duurzaamheid van dit materiaal.

Wonderlijk genoeg is in latere eeuwen de toepassing van beton vrijwel geheel in onbruik geraakt, totdat eerst in de 19de eeuw de beton techniek, speciaal voor zware brugfundaties en havenhoofden, weer meer in zwang kwam. Vooral na de ontwikkeling van het gewapend beton hebben natuur- en baksteenconstructies, evenals staal, voor werken in beton of gewapend beton het veld moeten ruimen. Baanbrekend werk werd verricht door Franse ingenieurs, ca 1840, bij de bouw in beton van de havendam te Algiers.

Voor een duurzaam beton zijn de juiste verhouding van de samenstellende delen, de korrel grootte van het zand en de stukgrootte van het steenslag of grint, ook de waterdosering van veel belang. De kleinere steenstukken vullen de holten tussen de grotere, het zand de overblijvende ruimten, terwijl door een mengsel van het grovere rivierzand met het fijnere duinzand de dichtheid nog vergroot kan worden, vooral voor waterdicht werk van belang.

Door vibrators in het nog weke beton te steken, of aan de bekisting te bevestigen, wordt de betonmassa in trilling gebracht, waardoor deze nog meer wordt verdicht. Hetzelfde geschiedt met allerlei fabriekmatig vervaardigde betonartikelen of bouwelementen door de vormen, waarin deze worden gegoten, op triltafels te stellen. Gevibreerd- of schokbeton schijnt aan de aanvang van een verdere belangrijke ontwikkeling te staan (z montagebouw). Slechts bij zeer eenvoudige werken geschiedt het mengen met de hand, als regel echter door betonmolens. Bij zorgvuldig bereid beton wordt verwacht dat het cementgehalte zo groot is, dat alle fijnere delen geheel omgeven zijn door een cementhuidje, waardoor na verharding van het cement een volledig aaneengekit „concretum” ontstaat. Voor het verkrijgen van waterdicht werk zal ongeveer 400 kg cement per m3 beton worden vereist.

In vele gevallen kan een lagere eis worden gesteld, waarbij, daar cement het kostbaarste onderdeel vormt, het cementpercentage wordt verlaagd. Afhankelijk van de aard van het werk varieert de verhouding cement, zand, grint of steenslag van i -i i-21 tot i -4-6.

Bij het verharden van beton krimpt de massa; bij verharden onder water is de krimp kleiner dan in de lucht. Daar de krimp aanleiding kan geven tot krimpscheuren, is het veelal noodzakelijk het verse beton gedurende enkele weken continu nat te houden, hetgeen wel geschiedt door afdekking met natte, jute cementzakken. Vooral ’s zomers en bij het werken in tropisch klimaat is de bescherming tegen zon en ontijdig verdampen van de watertoeslag van belang.

Anderzijds moet vers beton worden beschermd tegen vorst. Door het bevriezen van het aanmaak water zou de samenhang worden verbroken. Ook bij lichte dooi, 0-5 gr. C., wordt de verharding sterk vertraagd, meer of minder afhankelijk van de cementsoort. Hoogoven-cement is zeer gevoelig voor lagere temperatuur.

Vele stoffen, zouten en zuren, in het bijzonder zwavelverbindingen, hebben een verwoestende invloed op beton, vooral zolang het verhardingsproces, dat, naar schatting wel een jaar duurt, nog niet is voltooid. Tegen verontreiniging van alle delen, ook van het aanmaakwater, moeten dus voorzorgen worden genomen. Zeewater is als aanmaakwater minder gewenst; voor gewapend beton (beton waarin een ijzeren vlechtwerk is aangebracht) is het wegens gevaar van roesten van het ijzer, zelfs ontoelaatbaar, hoewel betonwerken in zeewater, deskundig uitgevoerd, goede resultaten kunnen geven. Zand en grint mogen niet leemhoudend zijn. Een toevallige vermenging met kolengruis en suiker leidde o.a. tot ernstige gevolgen.

Het beton wordt als regel tussen tijdelijke bekistingen (houten schotten tegen uitbuigen verzekerd) gestort. Bij werken onder water, als brugfunderingen, moeten deze kistingen meest van blijvende houten of stalen damwanden zijn.

Het storten van beton onder water vereist bijzondere voorzorgen, opdat het beton niet ontmengd, het zeer fijne cement niet wordt uitgespoeld.

Bij het werken in den droge kan beton met een klein watergehalte, de voorschriften spreken wel van de consistentie van vochtige teelaarde, worden gestort. Dit geschiedt in lagen, waarna door porren en stompen met vrij lichte stampers de kisting goed gevuld en het beton verdicht wordt (stampbeton).

Wanneer de betonwerken grote afmetingen verkrijgen, neemt het gevaar van krimpscheuren toe; indien grote temperatuurverschillen voorkomen (schoorsteenbouw) kunnen warmtescheuren verwacht worden. Door onderverdeling van het werk, door zgn. dilatatievoegen, wordt getracht de scheur op de meest geschikte plaats, eventueel waterdicht overbrugd, te leggen. Bij zeer massale bouwwerken kan de warmte, welke bij het afbinden (verharden) van het cement vrij komt, het noodzakelijk maken een koelleidingsnet dan wel een ventilatiesysteem in te bouwen.

De meest imponerende triomfen heeft de betontechniek bereikt bij de bouw van machtige stuwdammen. Hierin worden soms vele tienduizenden m3 beton verwerkt. In metselwerk, zijnde handarbeid, zou een dergelijk werk ondenkbaar zijn. De grote te verwerken hoeveelheden vereisen het nabij het werk oprichten van een volledig uitgeruste betonfabriek met silo’s voor de opslag van alle materialen, transportmiddelen, weeginstallaties, mengmachines, enz. Ook het inbrengen van het beton in het werk brengt de bouw van storttorens, goten e.d. mede (gietbeton). De doelmatigheid van dergelijke installaties moet tot ieder detail zorgvuldig worden uitgewerkt, daar iedere kleine besparing per m3 beton op het geheel een grote kostenverlaging meebrengt.

Naast deze massale betonwerken is de fabricatie van betonartikelen, rioolbuizen, stenen tegels, platen, trottoirbanden, putten, van zeer veel belang geworden. Hierbij worden de afmetingen sterk genormaliseerd, waardoor het aantal vormen, waarin de stukken gegoten of gestampt worden, beperkt kan worden. Deze vormen zijn een kostbaar onderdeel van deze industrie.

Afhankelijk van de bestemming varieert de samenstelling van het beton. Rioolbuizen e.d. dienen waterdicht te zijn, trottoirtegels slijtvast. Aan tegels voor fabrieksvloeren worden nog hogere eisen voor de weerstand tegen mechanische beschadiging gesteld. Door de keuze van harde steensoorten, als bazalt (bazaltinetegels), door toeslag van staalpoeder in hetbovenvlak (staalbeton), kan hieraan worden voldaan.

Lichtere betonsoorten geven besparing op de afmetingen van funderingen of draagbinten. Bimsbeton (bims is Duits, voor tufsteen uit het Eifelgebergte), waarbij gemalen en gebroken tufsteen, instede van grint en rivierzand wordt gebruikt, heeft het s.g. 1, tegenover grintbeton 2.

Nog lichtere betonsoorten zijn bekend, als gasbeton en schuimbeton. Gasbeton wordt verkregen door toevoeging van aluminiumpoeder, waardoor een calcium-aluminiumverbinding ontstaat, onder ontwikkeling van waterstof, welke het beton opblaast en poreus maakt. Schuimbeton, ook wel cellenbeton genoemd, wordt verkregen door een behandeling met zeepschuim of verbrandbare toeslagen, welke na verbranding holten achterlaten.

Het is duidelijk dat al dergelijke poreuze betonsoorten slechts daar gebruikt kunnen worden waar deze niet aan regen of ander water en kans op bevriezen zijn blootgesteld.

Een voordeel van lichte betonsoorten is de daarmede te verkrijgen geluids- en vooral warmteisolatie.

Een bijzonder belangrijke plaats neemt het gewapend beton in. IR V. JOCKIN

Gewapend beton is een veredeld beton, door de samenwerking met een ingebetonneerd staalvlechtwerk verkregen. Het is nog een jong materiaal; eerst in 1867 verkreeg de Franse tuinman Monier zijn eerste patent. Naar hem werd aanvankelijk van Monier-werk, naast cementijzer gesproken. Een tiental jaren iater droeg de Amerikaan Hyatt veel bij tot een beter inzicht in de mogelijkheden voor deze bouwstof.

Beton kan, evenals metselwerk en natuursteen, in hoofdzaak slechts weerstand bieden aan drukspanningen. Door nu op de plaatsen, waar trekspanningen te verwachten zijn, ijzeren staven van voldoende doorsnede te leggen, wordt het aldus samengestelde onderdeel in staat gesteld veel grotere belastingen te dragen. Omgekeerd kan bij gelijke belasting de afmeting verkleind, dus het eigen gewicht verlaagd worden.

Terwijl overspanningen in beton en metselwerk een boog- en gewelfvorm vereisen, is nu het materiaal gedenatureerd en een veel meer op hout- en staal gelijkende vormgeving mogelijk. Vloeren van gewapend beton worden dan ook veelal met moer- en kinderbinten vrijwel overeenkomstig een houten vloerconstructie uitgevoerd. In latere jaren werd in Amerika een speciale gewapend-betonvloer, de mushroomvloer, ontwikkeld. Hierbij zijn de dragende kolommen aan het boveneinde door een holgebogen kegelvorm sterk verbreed. Op deze koppen draagt een balkloze vloerplaat, met een wapening volgens de hoofdrichtingen van het gebouw en bovendien diagonaalsgewijze gelegd.

Werken in gewapend beton worden als regel op de bouwplaats in aldaar te maken kistingen uitgevoerd. Behoudens voor bijzondere onderdelen wordt daarbij alles, kolommen-binten-vloeren, aaneengegoten tot één hecht geheel, de zgn. monolietbouw. Daarbij behoeven geen zware stukken te worden vervoerd, de betonfabriek staat op het werk, een tijdelijke fabriek in de open lucht. Gewapend beton vereist echter veel voorzorgen: bescherming tegen uitdrogen bij felle zon, tegen bevriezen bij vorst, een algeheel waterdichte omhulling van ieder wapeningsonderdeel, voorkómen van ontmenging bij het vervoer van het beton naar de plaats van verwerking binnen de kisting. Bij weer en wind, in de winter bij slechte verlichting, is het moeilijk op het werk aan al deze eisen geheel te voldoen. Vandaar o.a. het streven naar montagebouw, het klaarmaken van onderdelen in een permanente, goed ingerichte fabriek en samenstelling daarvan op het werk. Een ver doorgevoerde normalisatie van afmetingen en vormen doet daarbij op de belangrijke bekistingskosten besparen.

De onderdelen van de monolietbouw moeten door dilatatievoegen worden gescheiden ter voorkoming van scheuren die kunnen ontstaan door de krimp van het beton bij verharden, dan wel door temperatuursverschillen. Doordat beton en staal een vrijwel gelijk uitzettingscoëfficiënt hebben, behoeven bij temperatuurswisseling geen inwendige spanningen tussen de samenstellende delen te worden gevreesd.

Daar gewapend beton een hoge mate van brandveiligheid geeft, heeft het in vele gevallen hout, ook staal, dat bij brand week wordt, vervangen. Zolang roestvrij staal hoog in prijs zal zijn en verflagen slechts een zeer tijdelijke bescherming geven, zal, in verband met de onderhoudskosten, in vele gevallen aan gewapend beton de voorkeur worden gegeven. Een nadeel zijn het hoge gewicht en de grote afmetingen welke constructies in gewapend beton bezitten, hetgeen in slappe bodem hogere funderingskosten kan meebrengen.

De kleur en de structuur van het uit de kist komende beton oppervlak heeft de architect voor een moeilijk vraagstuk gesteld.

Bij gebouwen wordt het beton-, evenals het staalskelet, als regel door metselwerk aan het gezicht onttrokken. Bij bruggenbouw is dit niet gewenst. Door een eenvoudige steenhouwersbewerking kan de aard van het materiaal daarbij het beste tot zijn recht komen.

De gangbare bewapening bestaat uitsluitend uit een vlechtwerk van betonijzer, ronde staven van 6 tot 25 mm en zwaarder, verdeeld en gebogen naar de eisen van de berekening, de grootte van de plaatselijke spanningen, op kruispunten door binddraad verenigd, waarmede verschuiven tijdens het betonstorten wordt voorkomen. Er zijn echter allerlei bijzondere staafvormen, welke o.a. een meerdere weerstand tegen glijden van beton beogen, een weerstand, normaal verkregen door ombuigen tot haken van de staafeinden.

Voor op druk belaste onderdelen, kolommen, worden wel gietijzeren buisvormen, ook spiraalvormige draadwindingen gebruikt.

Mélan propageerde een uit profielijzer samengestelde staalconstructie. Deze heeft het voordeel overzichtelijk, en bovendien stijf te zijn. Terwijl de normale staafwapening op of in de kisting wordt gevlochten en op de kisting draagt, kan de Mélanwapening worden aangewend om na montage de te maken bekisting daaraan op te hangen. Bij de bouw van een gewapend-betonbrug bijv. kan dit een belangrijk voordeel opleveren.

Geheel anders wordt „spanbeton” gewapend: nl. met hoogwaardig staal, waarmede vooraf in het beton, bijv. door pneumatische vijzels, een vrij hoge druk wordt verkregen, vnl. op plaatsen die straks bij de gebruiks- of verkeerslasten aan trek onderhevig zijn. Aldus wordt de trekspanning in het beton bij belasting voorkomen of verlaagd, zodat men de trekvastheid van de wapening volledig kan benutten, vóórdat trekscheuren in het beton gevaar opleveren. Dit principe werd reeds in 1908 door ir Rutgers te Rotterdam toegepast voor enkele bintjes. Eerst na het baanbrekende werk van de Franse ingenieur Freyssinet op grotere bouwwerken toegepast, staat deze bouwwijze wellicht nog aan de aanvang van haar ontwikkeling.

IR V. JOCKIN

Lit.: Handb. Eisenbetonbau. Begr. von F. Emperger. 4. Aufl. (Berlin 1927); E. Probst, Grundlagen d.

Beton- u. Eisenbeton baiies (Berlin 1935); L. Church Urciuhart and C. E. O’Rourke, Design of Concrete structures. 3rd ed. (New York, London 1935) 5 Cement en Beton, een serie monografieën, ui tg. Verkoopassociatie Enci-Cemy, no 1 versch. 1937; A.

Kleinlogel, Bewegungsfugen im Beton- und Eisenbetonbau. 2. Aufl. (Berlin 1938); Modem Concrete Construction. Vol. 1-4 (London 1930); Modem concrete construction (London 1939), 4 vols; Th. Makcheeff, Manuel du béton vibré (Paris 1939); A. Kleinlogel, Winterarbeiten i. Beton- u.

Eisenbetonbau. 2. Aufl. (Berlin 1941); Jaarb. voor de betontechn. (Amsterdam 1942); P. W. Scharroo, Beton. 2de dr. (Hoorn 1942); W. S. Gray and H.

L. Childe, Concrete surface finishing, renderings and terrazzo, 2nd ed. (Westminster 1943); Gh. E. Reynolds, Concrete construction. 2nd ed. (London 1945).

< >