Gebonden water, ongebonden water

Betekenis

Gebonden water in beton is water dat niet vrij in de poriën aanwezig is maar vastligt in of aan de cementmatrix; ongebonden water is vrij water in de poriën. Chemisch gebonden water maakt deel uit van de CSH-matrix (CSH; officieel C-S-H) en is als H in die verbindingen ingebouwd, fysisch gebonden water vormt een dunne laag watermoleculen aan het oppervlak van CSH-draden, en ongebonden water staat aanvankelijk beschikbaar voor de hydratatiereacties.

Toepassing

Watertypen in beton spelen een rol bij verharding en duurzaamheid.

• Bepaalt beschikbaarheid voor hydratatie van cement.
• Beïnvloedt de water-cementfactor en daarmee de sterkteopbouw.
• Heeft invloed op poreusheid en vochttransport in uitgehard beton.
• Beïnvloedt gedrag van beton bij verwarming en brand.

Aandachtspunten

• Chemisch gebonden water ligt als H in de CSH-matrix en verdwijnt niet bij geringe verwarming.
• Fysisch gebonden water zit als een dunne laag aan poreoppervlakken en reageert niet chemisch met cement.
• Vrij (ongebonden) water is in eerste instantie beschikbaar voor de hydratatie; na voltooien van de hydratatie kan dit vrij water chemisch of fysisch gebonden worden, in de poriën achterblijven of naar het oppervlak treden.
• Herstel van beton na brand moet technisch beoordeeld worden; afhankelijk van de schade kan vernieuwen economisch en gevoelsmatig interessanter zijn.

Gedrag bij brand

• <100 °C: Alleen poriewater verdampt; er is nauwelijks of geen effect op de sterkte van het beton.
• 100–250 °C: Poriewater en fysisch gebonden water verdampen geleidelijk; beton is gewoonlijk bestand tegen deze geleidelijke verdamping en bij blussing ontstaan meestal geen blijvende constructieve schade.
• Boven circa 250 °C: Ook chemisch gebonden water verdampt; dit kan leiden tot spatten van cementsteen en blootliggend wapeningsstaal.
• Gevolgen bij hoge temperaturen: cementsteen verandert van structuur door verlies van H uit de CSH-matrix, beton krimpt, wapeningsstaal (vooral voorspanstaal) verliest sterkte, er ontstaan scheuren en op termijn corrosie; volledig herstel kan dan niet meer mogelijk zijn.
• Ca. 400 °C en hoger: calciumhydroxide kan omzetten in calciumoxide en silicaathoudende toeslagmaterialen kunnen uitzetten, wat verdere schade en scheurvorming veroorzaakt.
• Bij oplopende temperaturen tot circa 1100 °C kan het cementsteen uiteindelijk smelten.

Specifieke uitvoering bij hoge temperaturen

• Voor toepassingen die bestand moeten zijn tegen zeer hoge temperaturen (zoals oven- of verbrandingsschermingen) bestaat vuurvast beton op basis van aluminiumcement; dit beton is bestand tegen temperaturen boven 1900 °C en bevat geen wapeningsstaal.