Bepaling restlevensduur urgent7201454Bepalingrestlevensduururgent1Preadvies opgesteld voorbepalingsmethode restlevensduurbetonconstructiesSBRCURnet-commissieHet preadvies`Restlevensduur van bestaande betonconstructies'isopgesteld door SBRCURnet-commissie 1958. Deze bestaat uit dr.ir.C.B.M. Blom (voorzitter), ir. M. Egas, E.J.A. Ermens, ir.T.W. Groeneweg,ing. N.N.A. van Huet, ir. J.G.A. van Hulst (projectmanager), ing. A.Kremer, ir. P.A. Lanser, dr. ir. M.A. van Leeuwen, prof.dr. R.B. Polder ening. J. deVries.Het preadvies is (gratis) te downloaden via de site vanSBRCURnet (www.sbrcurnet.nl).Bepaling restlevensduur urgent 72014 5501920-19301930-19401940-19501950-19601960-19701970-19801980-19901990-20002000-20102010-2020200400600aantalperiode8001000Een positieve eigenschap van beton is dat het met de tijdsterker wordt. Minder positief is dat allerlei mechanismen hetbeton of de wapening kunnen aantasten, waardoor de eigen-schappen met de tijd achteruitgaan. Ook kunnen belastingentoenemen, bijvoorbeeld door het verkeer. Daarbij komt datsinds 2012, via het Bouwbesluit, NEN 8700 van kracht is. In denorm worden eisen gesteld aan de constructieve veiligheid vanbestaande constructies, inclusief de verplichting rekening tehouden met aanwezige en toekomstige aantasting (en belas-ting). Op welke wijze dit moet gebeuren, wordt echter nietaangegeven.Inmiddels is er het besef dat betonconstructies een eindigelevensduur hebben. Hiermee komt het begrip restlevensduur inbeeld. Steeds vaker wordt de vraag gesteld hoe lang eenconstructie nog meekan, zowel vanuit het (constructieve)veiligheidsaspect als vanuit toenemende gebruikseisen (functi-onaliteit). Het is van belang `de' restlevensduur te kennen bijhet plannen van onderhoud van de constructies en bij over-dracht van eigendom (of beheer). Beide spelen een rol bijuitbreiding van wegen, waarin oude en nieuwe kunstwerkensamen een nieuw wegtrac? vormen en waarbij in toenemendemate met zogenoemde DBFM-contracten (Design, Build,Finance & Maintain) wordt gewerkt.Omdat de markt als gevolg van deze ontwikkelingen vraagt omeen bepalingsmethode restlevensduur betonconstructies, isSBRCURnet-commissie 1958 eind 2013 met dit onderwerp aande slag gegaan. Inmiddels is een preadvies opgesteld. Devervolgactiviteiten van de commissie moeten ? op relatief kortetermijn ? leiden tot het opstellen van een praktijkaanbeveling,die opdrachtgevers, beheerders en marktpartijen houvast biedtals het gaat om het bepalen van de restlevensduur vanbestaande betonconstructies. Dit artikel geeft de bevindingenvan de commissie weer, met aandacht voor de achtergrondenen de belangrijkste keuzen.Definitie restlevensduurSBRCURnet-commissie 1958 is begonnen met het opstellenvan een (breed gedragen) definitie. Het begrip (rest)levensduurwordt in de literatuur onderverdeeld in technische/construc-tieve, functionele en economische levensduur. Alle drie dezebegrippen zijn bepalend bij het vaststellen van het momentwaarop een kunstwerk wordt vervangen, aangepast of ingrij-pend hersteld en dus het moment waarop het einde van eenbepaalde vorm van levensduur is bereikt. Vanwege de afkade-ring van het op te stellen preadvies en vervolgonderzoek, isgekozen om de definitie te beperken tot de constructieve (tech-nische) restlevensduur en de werkzaamheden voornamelijkhierop te richten.Met NEN 8700 en de Eurocode in het achterhoofd, is de restle-vensduur gedefinieerd als: "Resterende periode gedurendewelke een (beton)constructie of een deel daarvan voldoet aanBetonconstructies worden niet alleen ouder; hetaantal dat een respectabele leeftijd bereikt, neemtde komende decennia zelfs drastisch toe. Er is dusveel kennis nodig ten behoeve van onderhoud, repa-ratie en eventuele vervanging van grote aantallenbetonconstructies, mede onder invloed van sterkveranderende gebruikseisen. De huidige praktijklaat echter zien dat het bepalen van de restlevens-duur van die constructies niet goed mogelijk is. EenSBRCURnet-commissie heeft in juli 2014 preadviesopgesteld voor onderzoek naar de restlevensduurvan bestaande betonconstructies.dr.ir. Kees Blom,Ingenieursbureau GemeenteRotterdam / TU Delftir. Tom GroenewegMovares Nederland B.V.ir. Hans van HulstSBRCURnetprof.dr. Rob PolderTNO / TU Delfting. Hans de VriesRijkswaterstaat GPO1 Knoopunt Prins Clauspleinfoto: https://beeldbank.rws.nl, Rijkswaterstaat / Harry van Reeken2 Aantal bruggen en viaducten in rijkssnelwegen gebouwd vanaf 19202Bepaling restlevensduur urgent72014560 20 40 60 80 100 1200,0300,0250,0200,0150,0100,0050,000leeftijd in jarenfractievanhettotaleaantalbruggenmetcorrosie33 Verdeling van betonschade door chloridege?nduceerde corrosie, als functie vande ouderdom van betonnen bruggen en viaducten4 De Hollandse Brug, gebouwd in 1969foto: https://beeldbank.rws.nl, Rijkswaterstaat / Afdeling Multimedia RijkswaterstaatDe toepassing ervan bepaling van de restlevensduur vanbestaande betonconstructies staat nog in de kinderschoenen.CUR-commissie B82 heeft begin jaren 2000 onderzoek gedaannaar de duurzaamheid van betonconstructies aan zee [5]. Erwerden zes constructies van twintig tot veertig jaar oud inten-sief onderzocht. Corrosie door indringen van chloride bleekhet belangrijkste aantastingsmechanisme te zijn; carbonatatie,uitloging, ASR, vorstschade en erosie bleken niet bepalendvoor de levensduur. De aangetroffen chloride-indringing werdvergeleken met het DuraCrete-model, waarbij afwijkingenwerden gevonden voor hoogovencement. Uit de vergelijkingzijn aanpassingen aan het model en aan enkele parametersafgeleid. Een model is voorgesteld voor herontwerp op levens-duur van bestaande constructies aan zee en op basis van metin-gen aan de constructie. Opgemerkt wordt dat dit feitelijk eenmodel is voor het bepalen van de restlevensduur. Het is echterbeperkt tot betonconstructies in zeemilieu.DatabasesEen andere aanpak voor de restlevensduurbepaling kan zijn hetgebruikmaken van databases, waarin relevante waarnemingenen gegevens van constructies zijn bijgehouden. Op basis vandie gegevens zou een extrapolatie kunnen worden gemaakt omeen indruk te geven van de restlevensduur, gebaseerd op erva-ringen met het gehele areaal. In de afgelopen decennia ishieraan echter geen consequente uitvoering gegeven. Hetproefschrift van Gaal [6] bevat wel informatie die uitgaat vaneen dergelijke aanpak. Ook het maken van een relevant ople-verdossier, ook wel een birth certificate genoemd, is destijdseen aanbeveling geweest. In de afgelopen decennia is ookhieraan geen uitvoering gegeven.een constructief betrouwbaarheidsniveau conform NEN 8700met inachtneming van regulier onderhoud, zonder (nietgepland) ingrijpende maatregelen."Wat precies wordt verstaan onder regulier onderhoud en ingrij-pende maatregelen wordt in het preadvies nader toegelicht.Kort samengevat: regulier onderhoud omvat het dagelijkseonderhoud alsmede kleine herstelmaatregelen en ingrijpendemaatregelen betreffen noodzakelijke activiteiten bedoeld om deconstructieve betrouwbaarheid te waarborgen.LiteratuuronderzoekHet vraagstuk van de (rest)levensduur is niet nieuw. Sinds 1989is enkele malen collectief onderzoek gedaan (o.a. [1], [2] en[3]). De opgestelde documenten worden gezien als goede bron-documenten die met meerdere tussenliggende jaren zijngeschreven en daardoor inzicht geven in de kennisontwikke-ling in de tijd. Document [1] stamt uit 1989, document [3] uit2005. Ze bestrijken dus vijftien jaar. De algemene insteek indeze stukken is dat de constructieve restlevensduur wordt be?n-vloed door aantastingsmechanismen en belastingtoenamen. Demechanismen, inspectie- en meetmethoden worden in derapporten benoemd. De opvattingen daarover zijn in de afgelo-pen circa 25 jaar niet wezenlijk veranderd.ModellenEen beperkt aantal aantastingsmechanismen is modelmatigbeschreven, onder andere in DuraCrete [4]. Het gaat ommodellen voor de initiatie van wapeningscorrosie door carbo-natatie en door het indringen van chloride, alsmede voorpropagatie van corrosie. De eerste toepassing van die modellenis bij nieuwbouw (levensduurontwerp). Hoewel hiermee bij eenaantal projecten ervaring is opgedaan, is het toepassen van ditsoort modellen geen dagelijkse praktijk. Een praktische vraag isof voor de wel aanwezige modellen alle parameters voldoendebetrouwbaar kunnen worden vastgesteld.GebouwenOok in gebouwen treden aantastingmechanismen op, maardaar spelen nog vele andere factoren. Bekende gevallen vanlevensduurproblemen in gebouwen zijn: afname van de veilig-heid door corrosie in uitkragende galerijen en corrosieschadein beton met ingemengd chloride (beganegrondvloeren,consoles). Deze kwesties zijn voor een deel aangepakt(CUR 248 `Onderzoek naar en beoordeling van de construc-tieve veiligheid van uitkragende betonnen vloeren vangalerijflats', in revisie) en CUR-Aanbeveling 79 (`Beoordelenvan Kwaaitaal- en Manta-beganegrondvloeren').Bepaling restlevensduur urgent 72014 574gebrek aan een algemeen geaccepteerde en objectieve(i.e. persoonsonafhankelijke) aanpak, betekent dat partnersbij langdurige onderhoudscontracten risico's lopen die zijmogelijk niet overzien. De vraag is of uit het huidig, prak-tisch uitgevoerde onderzoek een collectieve methodiek kanOnderzoek databasesDatabases van Rijkswaterstaat die al eerder waren vervaardigd,zijn in het onderhavige onderzoek geraadpleegd voor informatierondom het slopen van kunstwerken [7]. Overzichten zijngemaakt van gesloopte kunstwerken, ouderdom, het moment vansloop en de technische beoordeling op het moment van sloop. Ditom te pogen een indicatie te geven van de reden voor sloop.Het is duidelijk dat het overgrote deel van de kunstwerken nietwordt gesloopt vanwege de constructieve staat, maar vanwegefunctionele redenen. Ook blijkt dat de technische staat van dekunstwerken ten tijde van de sloop over het algemeen niet alskritisch werd beoordeeld. Of bij de onderzochte kunstwerkeneerder ingrijpend onderhoud heeft plaatsgevonden, is nietbekend. De leeftijd van de gesloopte kunstwerken varieert vantwintig tot tachtig jaar, met een piek rond de vijftig jaar. Demeest voorkomende levensverwachting van het nog in gebruikzijnde deel van het beschouwde areaal, ligt echter tussen denegentig en 100 jaar. De voorspellende waarde van deze analyseis beperkt. Enerzijds omdat het aantal gesloopte constructiesrelatief klein is (ca. 160 op een totaal van ca. 4000), anderzijdsomdat veel sloopgevallen voortkomen uit de recente golf vanweguitbreidingen (sinds 2000). Informatie over de restlevens-duur kan mogelijk worden verkregen uit de huidige praktijkvan sloop (en vervanging).De huidige praktijkMomenteel wordt het nodige onderzoek verricht naar detoestand van bestaande kunstwerken, met name betreffendehet aspect restlevensduur. Opvallend is dat dit gebeurt zonderspecifieke algemeen aanvaarde normering of aanbeveling enmeestal op basis van de NEN 8700-serie. De huidige praktijkgeeft aan dat het blijkbaar wel mogelijk is om in individuelegevallen tot een beoordeling te komen. Of dit in verschillendegevallen op dezelfde manier gebeurt, kun je je afvragen. HetAantastingsmechanismenBetonnen infrastructuur staat bloot aan weer en wind, inclusiefdooizouten (soms ook aan zeezout) en vorst. Relevante aantas-tingsmechanismen zijn ASR, vorst- en vorstdooizoutschade,corrosie van wapening door carbonatatie en indringen vanchloride. Chemische aantasting door zuren of zouten is voorbovengronds beton niet relevant. Alkali-silicareactie (ASR) isbekend van enkele honderden kunstwerken, waarvan slechtseen klein aantal met serieuze consequenties (tot aan de nood-zaak van versterking of vervanging toe). CUR-Aanbeveling 102(`Inspecteren en beoordelen van betonconstructies waarin ASRwordt vermoed of is vastgesteld') geeft een handreiking hoehiermee om te gaan. Echte vorstschade komt in Nederlandnauwelijks voor; vorstdooizoutschade is oppervlakkig en heeftvoor zover bekend niet tot consequenties op constructieniveaugeleid. Carbonatatie van beton, belangrijk in oudere gebouwenmet poreus beton en een lage dekking, is in de infrastructuurook na vele decennia meestal beperkt tot enkele millimeters.Indringen van chloride is relevant voor vrijwel alle infra: hetbeton kan in contact komen met opgeloste chloride-ionen uitdooizout, hetzij rechtstreeks hetzij indirect via lekkage van asfaltof voegovergangen. Of dit daadwerkelijk gebeurt (en wanneer),hangt onder andere af van detaillering en (regulier) onderhoudvan hemelwaterafvoeren. Er zijn aanwijzingen dat dit een met deouderdom toenemend fenomeen is. Wapeningscorrosie doorindringen van chloride is daarmee het belangrijkste degradatie-mechanisme voor de (rest)levensduur van betonnen infra.Bepaling restlevensduur urgent72014585 Brug over het Wilhelminakanaalfoto: https://beeldbank.rws.nl, Rijkswaterstaat- Een inventarisatie van de huidige werkwijzen van de verschil-lende advies- en onderzoekbureaus om de restlevensduur tebepalen;- Het analyseren van deze informatie;- Inventarisatie van (internationale) aantastingsimulatie-modellen (in aanzet);- Een eerste, globale en niet-wetenschappelijke beoordelingvan de modellen; en- Het opstellen van een praktijkrichtlijn.De SBRCURnet-commissie stelt vast dat een wetenschappelijkeaanpak uiteindelijk het gewenste doel is, maar ook dat dit eenlangetermijnontwikkeling is. Deze ontwikkeling richt zich optwee paden: voorspelling op basis van aantastingsmodellen envoorspelling op basis van ervaringen met het kunstwerkenare-aal (databasebenadering). Op de korte termijn is het voorstel tekomen tot een algemeen aanvaarde methode gebaseerd op dehuidige praktijk van ingenieurs- en adviesbureaus en onder-zoeksinstellingen: een praktische beschouwing van de restle-vensduur. De basis wordt gevormd door bekende eenvoudigeaantastingsmodellen, gevalideerd met bestaand onderzoek aanworden ge?xtraheerd, met als uiteindelijk doel het opstellenvan een praktijkrichtlijn.Status quo en preadviesIn de afgelopen 25 jaar is veel kennis ontwikkeld met betrek-king tot aantastingsmechanismen. Toch is het nog niet moge-lijk een objectieve uitspraak te doen over de restlevensduur vanbetonnen constructies. Dit komt onder andere doordat a) nietvoor alle aantastingsmechanismen modellen beschikbaar zijn,b) beschikbare modellen en hun parameters niet voldoendebetrouwbaar zijn, en c) het effect van de interactie tussenmechanismen nog slecht bekend is.Gezien de complexiteit van de problematiek zal de ontwikke-ling van een wetenschappelijk onderbouwde restlevensduur-methodiek geruime tijd duren, ook als hiervoor financieringbeschikbaar is. Ook zijn er door de commissie activiteiten opde korte termijn voorzien, vanwege de noodzaak om op kortetermijn een op zijn minst redelijk onderbouwde methodiek tehebben om de restlevensduur te kunnen bepalen die ook leidttot een praktijkrichtlijn. Deze activiteiten zijn (globaal):5Bepaling restlevensduur urgent 72014 59twintig jaar meegaat ? dan is het antwoord veel makkelijker tegeven. Het blijkt dat de vereiste nauwkeurigheid van hetantwoord sterk afhangt van de onderliggende vraag en datsoms een indicatie voldoende kan zijn.ConclusieGeconcludeerd wordt dat in de afgelopen decennia geen objec-tieve methode is ontwikkeld waarmee de restlevensduur vanbetonconstructies kan worden bepaald. De urgentie wordt alshoog gezien. Voor de korte termijn zal moeten worden gezochtnaar een praktische aanpak die resulteert in een SBRCURnet-praktijkrichtlijn. Op de lange termijn wordt veel verwacht vaneen modelmatige aanpak. Dit zal echter nog het nodige (inter-nationaal) onderzoek vergen voordat het in de praktijk toepas-baar zal zijn. LITERATUUR1 Smit, D.R., e.a., Levensduur van Betonnen Bruggen, juli 1989.2 Horst, A. van der, e.a., Levensduur van betonnen kunstwerken,Stuvo-rapport 107, augustus 1998.3 Walraven, J.C., e.a., Ontwerpen op levensduur, CUR PAC21, oktober2005.4 DuraCrete R17, 2000, DuraCrete Final Technical Report, documentBE95-1347/R17, mei 2000, The European Union ? Brite EuRam III,DuraCrete ? Probabilistic Performance based Durability Design ofConcrete Structures, includes General Guidelines for DurabilityDesign and Redesign, document BE95-1347/R15, CUR, februari 2000 .5 CUR 215, Duurzaamheid mariene betonconstructies, CUR, 2005.6 Gaal, G.C.M., Prediction of Deterioration of Concrete Bridges, TU Delft,2004.7 Groeneweg, T.W., Restlevensduur van bestaande betonconstructies,SBRCURnet 1958, juli 2014 .constructies. Voorspellingen moeten worden gecontroleerd aande hand van metingen aan het object, waarbij onderscheidwordt gemaakt tussen wel en niet kritische constructieonderde-len. Deze aanpak moet worden gezien als een voorlopigemethode met beperkte betrouwbaarheid of nauwkeurigheid.WorkshopHet preadvies is besproken tijdens een op 17 juni gehouden work-shop, waaraan werd deelgenomen door vertegenwoordigers vanuitoverheid, adviesbureaus en aannemerij. In de workshop werd deurgentie van het onderwerp bevestigd door de deelnemers enwerd de voorgestelde aanpak met een korte en lange termijngesteund. De urgentie is hoog omdat het erop lijkt dat beheerdersen eigenaren nu onvoldoende rekeninghouden met een toekom-stige golf aan grootschalig onderhoud en/of vervanging vankunstwerken.Op korte termijn blijkt er vooral behoefte aan een richtlijn om toteen eenduidige werkwijze te komen. Hieraan kunnen bijdrageneen standaard voor het vastleggen van informatie in de vorm vanonder andere een opleverdossier, en een eenvoudig praktijkgerichtrekenmodel voor de initiatie van corrosie. Voor de lange termijnwordt veel verwacht van de ontwikkeling van modellen.E?n van de belangrijkste conclusies is dat moet worden onder-zocht waarvoor de uitkomst van de restlevensduur precies gaatworden gebruikt. De nagestreefde nauwkeurigheid voor derestlevensduur moet passen bij het vraagstuk waarvoor het gaatworden gebruikt. Momenteel wordt bijvoorbeeld vaak de vraaggesteld wat de restlevensduur is, waarop vervolgens geen bevre-digend antwoord kan worden gegeven. Als de vraag anderswordt gesteld ? bijvoorbeeld of de constructie nog tien ofKwantiteitRijkswaterstaat beheert circa 4800 betonnen kunstwerken, voor-namelijk bruggen en viaducten. Een groot deel is gebouwdtussen 1960 en 1980, een kleinere bouwgolf dateert van de jaren`30 (fig. 2).Volgens onderzoek van TU Delft-promovenus Gaal [6] vertoont5% van de bruggen en viaducten na veertig jaar betonschadedoor chloridege?nduceerde wapeningscorrosie die aanleidingzou zijn tot reparatie. 50% heeft dergelijke schade na zeventigjaar (fig. 3). In heel Nederland staan ongeveer 40 000 betonnenbruggen en viaducten, waarvan het merendeel in beheer is bijlagere overheden. Een toenemend aantal is in beheer bij markt-partijen via DBFM-contracten. Er bestaat geen overzicht vanaantallen gerepareerde constructies; de indruk is dat dit er ette-lijke honderden zijn.EisenOpgemerkt wordt dat de voorschriften ten tijde van de bouw totaan 1986 geen of nauwelijks aandacht besteedden aan duur-zaamheid. Pas met de VBT 1986 werden milieuklassen gedefini-eerd en in de VBC 1990 werden daarvan afgeleide eisen gesteldaan de betondekking. RWS-voorschriften eisten al wel eerder eenrelatief hoge betondekking. Een andere kwestie is de cement-soort. Tegenwoordig eist Rijkswaterstaat hoogovencement ofcement met vliegas, onder andere vanwege de betere weerstandtegen chloridepenetratie dan portlandcement heeft. Pas in deVB 1962 wordt hoogovencement beter geacht in een agressiefmilieu. Of dit snel tot grootschalig gebruik van hoogovencementheeft geleid, is maar zeer de vraag.