rijp, rijpheid

Rijpheid is een begrip uit de betontechnologie, vooral de zogenoemde "gewogen rijpheid". Met de rijpheid van beton wordt een grootheid bedoeld die is afgeleid uit de betontemperatuur en de verhardingstijd. 

Gewogen rijpheid is de rijpheid waarin een aantal wegingsfactoren worden betrokken. Gewogen rijpheid geeft aan in hoeverre het beton is uitgehard met het doel te bepalen in hoeverre de benodigde druksterkte (voor ontkisting) is bereikt. De gewogen rijpheid is dus een indicatie voor de sterkteontwikkeling van het jonge beton, waarbij ook geldt: "gelijke gewogen rijpheid = gelijke sterkte".

Omdat er een relatie is tussen de soort beton (de eigenschappen van de toegepaste cement, de C-waarde) en de temperatuursontwikkeling in het beton tijdens de verharding op een bepaald moment kan de druksterkte bepaald worden vanuit een tabel. Die tabel wordt bepaald aan de hand van proeven waaruit we leren bij welke temperatuur welke sterkte van deze betonsamenstelling hoort.  Door het meten van de temperatuur op een bepaald moment meten we hierdoor ook de rijpheid en weten we of we kunnen ontkisten, belasten o.d. Als we deze relatie tussen temperatuur, rijpheid en druksterkte hebben bepaald van een betonsoort, spreken we van gewogen rijpheid.
Naast de soort beton spelen natuurlijk ook de watercementfactor, het gebruik van hulpstoffen (versnellers e.d.), vulstoffen en toeslagmaterialen (zand enz.) een rol. 
Hogere temperaturen hebben meer invloed op de sterkte ontwikkeling. "Tijd + temperatuur = druksterkte", zie de eerste afbeelding hieronder.

Voorbeeld
De bekisting kan uiteraard pas worden verwijderd wanneer de jonge beton voldoende sterkte heeft. Wanneer ontkisten in een vast patroon noodzakelijk is, zoals bijvoorbeeld in de gietbouw, dan moet de ontkistingssterkte (de druksterkte waarop we kunnen ontkisten) ook op een vast tijdstip bereikt worden, ongeacht de weersomstandigheden. Er wordt daarom vaak met een verwarmde kist gewerkt (of bepaalde hulpstoffen aan het beton toegevoegd) . Op de bouwplaats wordt de temperatuursontwikkeling in het beton door middel van een thermokoppel gemeten en wordt de verhardingstijd vastgelegd. Door de zo verkregen rijpheid te vergelijken met de gewogen rijpheid van het betreffende beton bij een standaardtemperatuur (bijvoorbeeld. 20 graden C) en de kubussterkte bij deze temperatuur ontstaat een grafiek waarin de relatie tussen gewogen rijpheid en druksterkte tot uitdrukking komt. 

Methodes om de gewogen rijpheid te bepalen
Er zijn verschillende methodes om de gewogen rijpheid te bepalen; de bekendste zijn de methode van Saul, de methode van Papadakis en Bresson en de methode De Vree (Ronald de Vree). Norm NEN 5970 geeft de "Bepaling van de druksterkte-ontwikkeling van jong beton op basis van de gewogen rijpheid. Deze norm geeft een methode voor de bepaling van de druksterkte-ontwikkeling van jong beton, op basis van de 'gewogen rijpheid'. De wijze van bepalen van de C-waarde van het gebruikte bindmiddel en de ijklijn van het gebruikte betonmengsel zijn eveneens in de norm opgenomen." NEN 5970 maakt gebruik van de methode De Vree. *)
Gelukkig bestaat er ook apparatuur die de gewogen rijpheid meet, bijvoorbeeld de MCR-21. "De gebruiker heeft twee gegevens nodig die over het algemeen verstrekt kunnen worden door de betonleverancier: de C-waarde van het cement en de ijkgrafiek die de relatie rijpheid-druksterkte aangeeft voor het gebruikte betonmengsel."

Voorbeeld berekening gewogen rijpheid aan de hand van bekende tabellen
Een voorbeeldberekening van de gewogen rijpheid Rg [in Celsius hour, Ch]. 
Voor de volledige uitwerking zie De Betonpocket van Betonhuis (pdf, p. 119 gewogen rijpheid en tabellen rijpheid per C-waarde en temperatuur vanaf p. 122).

Vraag: 
Wat is de gewogen rijpheid van een specifieke betonspecie na 14 uur?
Gegeven: 
De temperatuur van het verhardend beton verloopt volgens onderstaande grafiek; de C-waarde van het gebruikte bindmiddel is 1,45.

temperatuurverloop verhardend beton (in uren) in relatie met de specietemperatuur; klik voor groter (de betonpocket van betonhuis):

Oplossing:
- Vul in de onderstaande tabel de kolommen 1 t/m 4 in vanuit de grafiek van het temperatuurverloop (afbeelding hierboven)
- Voor kolom 5 (de Gewogen rijpheid "Van dit uur") zie de rijpheidstabel hieronder: 
bij een C-waarde van 1,45 en een temperatuur van 15 graden Celsius is de rijpheid 17,9.
- Voor kolom 6: sommeer de waarde uit kolom 5 met die van kolom 6 uit de voorgaande rij.
- Als alle kolommen en rijen zijn gevuld, dan geeft de laatste gesommeerde waarde de gewogen rijpheid aan (hier: ca. 953). 

klik op de afbeeldingen voor groter (de betonpocket van betonhuis):

rijpheid van hardend beton bij een bepaalde c-waarde en een bepaalde temperatuur (de betonpocket van betonhuis):

Rijpheidsmethode, meten van de rijpheid
"Zowel bij warme als bij koude gietbouw is het van belang dat bij het ontkisten de sterkte van het beton bekend is. Bepaling van de druksterkte gebeurt met behulp van de rijpheidsmethode.
- Aan de hand van de gewogen rijpheid en een ijkgrafiek van het betreffende betonmengsel wordt de druksterkte bepaald.
De constructeur geeft de bekistingssterkte op. De betoncentrale stelt vervolgens een ijkgrafiek op
- De rijpheidscomputer meet op verschillende plaatsen in de betonconstructie het temperatuurverloop van het beton. Op basis van dit temperatuurverloop wordt de rijpheid berekend. Met de ijkgrafiek kan de aannemer de rijpheidscomputer instellen met gegevens als benodigde rijpheid, verhardingsduur, maximale betontemperatuur en de afkoelingsperiode. Op basis hiervan berekent de rijpheidscomputer het tijdstip van ontkisten.
- De gestuurde warmtetoevoer garandeert een minimaal energieverbruik." (Betonhuis)

"De rijpheidscomputer legt het verhardingsproces vast en u kunt exact bepalen wanneer de gewenste druksterkte bereikt is. Uitvoer van gegevens is tijdens en na de meting mogelijk via het display of de geheugenmodule, en indien gewenst zelfs op afstand via GSM. (Verboom Techniek, zie de onderste afbeelding)"

gegevens van betonhuis; klik op de afbeeldingen voor groter gewogen rijpheid:

meten van de sterkteontwikkeling :

meten van rijpheid:

meer informatie:

rijpheidscomputer van verboom techniek:

Afbeeldingen van Jan Heuveling (Betonhuis) en Verboom Techniek.

Zie ook aanvangssterkte, breukrek.

Eng. maturity of concrete; gewogen rijpheid is weighed maturity of concrete

*) Een veel voorkomende formule voor de gewogen rijpheid is:
  R_g = S(t*T)_n * Cⁿ

Hierbij geldt dat de gewogen rijpheid Rg in de grafiek de som is van de oppervlakten van tijd (t is bijvoorbeeld steeds 1 uur) en specietemperatuur (T in graden C), vermenigvuldigd met de C-waarde van de cementsoort (met n als het aantal "testpunten", stroken).

En een andere formule, iets complexer (per testpunt, dus voor elk uur, voor elke verticale strook o.d.!): 
R_g,n = 10 * {C^(0,1*Tn ^{- 1,245)} - C^-2,245} / lnC 

Overigens, de rijpheid en sterkteontwikkeling worden mede bepaald door: soort cement, soort mengsel (betonmix), watercementfactor, hulpstoffen (versnellers, vertagers, plastificeerder e.d.), aanvangstemperatuur, omgevingstemperatuur, soort mengsel (plastisch, aardvochtig e.d.), mengtijd, soort betonmixer.