Scheuren beton: beton hoort te scheuren, maar niet teveel!

Binnen constructies wordt volop beton toegepast, omdat het een relatief hoge drukcapaciteit heeft. Tezamen met wapeningsstaal kan het veel belasting opnemen. Daartoe wordt inwendig in een balk een drukzone en trekband van betonstaal gerealiseerd. Wapent men het voldoende af, dan is er sprake van een sterke stijve balk. Wordt het belast dan wordt de balk geactiveerd, waardoor feitelijk in de uiterste betonsnede scheurtjes ontstaan. Waarom hoort beton te scheuren, hoe is de staafdiameter met hart-op-hart afstand van wezenlijk belang en hoeveel mag het dan theoretisch gezien nog scheuren?

Scheuren beton

• Werking van betondoorsnede
• Belastingsactivatie en scheuren beton
• Goede aanhechting noodzakelijk
• Hoever mag een scheurtje gaan?
• Scheurcontrole

Werking van betondoorsnede

Beton is een hard, sterk materiaal en kan zeer goed druk opnemen. Probleem is dat het trekbelasting slecht kan verdragen. In ratio tussen druk en trek is de drukcapaciteit tien maal groter. Puur op druk belaste constructies zouden in principe zonder wapening kunnen, echter er wordt wel praktische wapening toegepast. Het overgrote deel van betondelen ondervinden echter wel trekbelasting. Denk aan een balk over een opening, welke van kolom naar kolom spant. Het kan een vloer dragen, waardoor grote belastingen moeten worden overgedragen. Uit die dwarskracht wordt een moment geïntroduceerd, welke via de inwendige hefboomsarm wordt ontbonden. Zit het moment onderin dan zit daar eveneens trekkracht. In de bovenzijde van de betondoorsnede zit dan de betondrukzone. Het moment gedeeld door de afstand tussen die aangrijpingspunten bepaalt de druk- en trekkracht. Druk en trek zijn daarmee ook even groot. De druk moet in de drukzone worden opgenomen, waarnaast de trekkracht via toegepast betonstaal wordt afgewapend. Die combinatie zorgt ervoor dat betonbalken relatief grote krachten kunnen opnemen.

Belastingsactivatie en scheuren beton

Wordt een materiaal op krachten belast, dan moet het daarop reageren. Beton kan zeer goed druk opnemen, echter trek niet. Daarom wordt het met betonstaal afgewapend. Wordt een betonnen balk belast, dan wordt de betondrukzone tezamen met het betonstaal geactiveerd. Dit houdt in dat bij de overdracht van belasting enige vervorming ontstaat. Zonder die (minimale) verandering wordt het materiaal niet geactiveerd. Oftewel het materiaal gaat door toedoen van de belasting/gewicht werken. In de drukzone worden betondeeltjes in elkaar gedrukt terwijl het aan de trekzijde iets uit elkaar wordt getrokken. De combinatie van beton met betonstaal houdt dat dan weer tegen, zodat de niet zichtbare doorbuiging minimaal is. Door die kleine doorbuiging zal het beton in de uiterste snede iets gaan scheuren. Dit is een normaal fenomeen.

Goede aanhechting noodzakelijk

Om goed belasting te kunnen opnemen, is gedegen hechting noodzakelijk. Er dient voldoende dekking op de staven aanwezig te zijn, waarnaast de staven aan een minimale en maximale afstand moeten voldoen. Normaal beton dient altijd te worden afgetrild en dus dient minimaal 30 mm tussenruimte aangehouden te worden. De trilstaaf moet er tussendoor kunnen. Bovendien dient de tussenruimte eveneens groter te zijn dan 4/3 maal de maximale korreldiameter van het toegepaste grind. Aanvullend is het van belang dat het toegepaste betonstaal roestig is, zodat maximaal hechtvermogen wordt verkregen. Wordt daarmee rekening gehouden, dan kan het vloeibare beton bij het trillen de wapeningsstaven compleet omsluiten. Tijdens het trillen worden eventuele luchtzakken verwijderd, zodat het betonstaal geheel is omringd. Op die manier kan een gedegen hechting worden verkregen.

Hoever mag een scheurtje gaan?

Beton scheurt altijd, maar mag nooit teveel scheuren. Het mag als het ware niet zichtbaar zijn. Gaat het om zichtbare scheuren, dan is er vaak iets met de constructie aan de hand. Binnen de berekening van betonbalken wordt eveneens rekening gehouden met hoe groot de scheurwijdte gaat worden. Dit kan op basis van het toegepaste wapeningsstaal tezamen met de optredende representatieve spanningen worden bepaald. Afhankelijk van de milieuklasse mag het beton een zekere mate scheuren. Het volgende onderscheid wordt aangehouden (lit.1):

• XC1 die scheur niet meer mag zijn dan 0,4 mm;
• XC2 mag het niet meer dan 0,3 mm;
• XC3 en meer mag het niet meer dan 0,2 mm zijn.

Gaat het om onderwaterbeton of een speciale vloeistofopvang, dan dient het beton waterdicht te zijn. Dat houdt in dat 0,04 mm (lit.2) als eis wordt aangehouden. Dit wordt meestal opgelost met een hoge concentratie wapeningsstaal, danwel voorgespannen staal.

Scheurcontrole

Er zijn twee voorname redenen waarom beton de neiging heeft om overmatig te scheuren, ook al voldoet de wapeningshoeveelheid. Het kan daarbij gaan om de staafdiameter of de hart-op-hart afstand. Indien één van beide naar verhouding te groot is, kan het beton de krachten niet optimaal overdragen en de activerende doorbuiging te groot is. Oftewel de uiterste betonsnede worden overmatig belast, waardoor scheuren ontstaan. Het is daarom altijd van belang om bij een betonberekening een scheurcontrole te doen. Let wel strikt genomen is een scheurcontrole voor balken in een normaal binnenklimaat oftewel milieuklasse XC1 niet noodzakelijk. Indien er een meer agressieve milieuklasse van toepassing is, dan dient de scheurcontrole altijd te worden toegepast.

Lees verder

• Hoe reken je een betonnen balk door?
• Hoe reken je een betonvloer uit?
• Trek- en drukstaven (staal, beton), wat is het onderscheid?
• Hoe wordt een betonkolom doorgerekend?
• Hoe wordt drukwapening in betonconstructies berekend?