I 1MATERIALEN/ SCHADE IALKALI-SILICAREACTIE OOKIN NEDERLANDdr.W.M.M.Heijnen, TNO-Bouw, afdeling Bouwtechnologieing.J.van der Vliet, Provincie Zuid-Holland, Dienst Verkeer en VervoerDankzij systematische inspecties van de kunstwerken van de Provincie Zuid-Hollandis een voor Nederland uniek geval van betonschade aan het licht gekomen. Descheurvorming in een viaduct te Schoonhoven blijkt namelijk te zijn veroorzaaktdoor de alkali-silicareactie. Tot nu toe werd verondersteld dat beton vervaardigdmet Nederlands zand en grind te allen tijde gevrijwaard blijft van schadelijkealkali-silicareacties. Dit artikel beschrijft de spreekwoordelijke uitzondering die deregel bevestigt. Anders gezegd: er zijn kennelijk situaties waarin de regel nietopgaat.Bij de Provincie Zuid-Holland,Dienst Verkeer en Vervoer, zijncirca 700 kunstwerken (viaduc-ten, vaste en beweegbare bruggen, tun-nels, sluizen en duikers) in beheer. Dezekunstwerken, voornamelijk bestaandeuit gewapend en/ofvoorgespannen be-tonconstructies, vormen essenti?leschakels in de infrastructuur.Beton had - tot voor enkele jaren - hetimage een 'onverwoestbaar, bedrijfsze-ker,vrijwelonderhoudsvrij'materiaal tezijn. Het moeten slopen en vervangenvan enkele in slechte staat verkerenderijdekkenvan provinciale kunstwerken,met de daarbij behorende onverwachteinvesteringen, vormde onder meer aan-leiding in 1987 te besluiten tot het ont~wikkelen van het Systeem PlanmatigOnderhoud Kunstwerken (SPOK).SPOK beoogt de ontwikkeling van eenplanmatigonderhoud vanhetbeton- enwaterbouwkundig deel van de bij deProvincie Zuid-Holland in beheer zijn-de kunstwerken, opdat de functiever-vullingvande kunstwerkenkanwordengewaarborgd tegen minimale kosten enmet zo min mogelijk overlast voor degebruikers.Hiertoe is op een PC een informatiesys-teem opgezet, waarinde relevante gege~vens (administratief, technisch, econo-misch) worden opgeslagen. In het sys-teem worden 'vaste kunstwerkge-gevens', verkregen door inventarisatie,en 'veranderlijke kunstwerkgegevens',verkregen door inspecties, opgenomen.Grondige en systematische inspecties(inspectie-interval circa driejaar) geven6inzichtinde onderhoudstoestandenhetconditieverloop van de kunstwerken.Tijdens de inspecties worden gebrekenwaargenomen en geregistreerd. Inspec-ties vormenaIdus de basisvoor eendoel-matig onderhoudsbeleid.Belangrijkste inspectieresultaten zijngeconstateerdeschades.Doordeinspec-teur worden voor deze schades ??n ofmeer hersteladviezen gegeven en wordtaan de toestand van het desbetreffendeonderdeel een waarde toegekend. Doorstandaardisering van de hersteladviezenen daaraan gekoppelde richtprijzenkunnen kostenramingen worden opge~steld. Aan de hand van een ingebouwdeurgentieweging wordt inzicht verkre-gen in de benodigde onderhoudsbud-getten voor de eerstkomende vijfjaar.Met het systeem kunnen de prioriteitenvan inspectie en onderhoud van kunst~werken worden vastgesteld, ten einde(schaarser wordende) menskracht enmiddelen op de meest effici?ntewijze tekunnen gebruiken. Door een ongelijk-matige leeftijdsopbouw van de kunst-werken kunnen bijvoorbeeld piekenoptreden in de benodigde onderhouds-budgetten. Doordat tijdig inzichtwordtverkregen in het optreden van dergelij-ke pieken, kan door middel van sturingvan het tijdstip van uitvoering vanwerkzaamhedeneenafvlakkingwordenbewerkstelligd, zodat toch een gelijk-matigeonderhoudsinspanning ontstaat.InZuid-Hollandzijn de afgelopenjarenvrijwel alle kunstwerken voor de eerstekeer volgens SPOK ge?nspecteerd enzijnde inspectieresultateninde compu-ter ingevoerd. Bij de inspecties kwamenookonverwachtezakenaan het licht. Zoleverde de eerste visuele inspectie vanhet viaduct Kerklaan in de gemeenteSchoonhoven het ?nspectierapport opdat gedeeltelijk in figuur 1 is weergege-ven.In eerste instantie werd, overeenkom-stig dit rapport, een aantal betonkernendoor TNO-Bouw onderzocht op druk-sterkte, splijttreksterkte, cementgehal-te, chloride-indringing, porositeit envolumieke massa. Aan de hand van ditbeperkte onderzoek kon uiteraard noggeen uitspraak worden gedaan over deoorzaak van de scheurvorming. welwees ori?nterend onderzoek uit dat ersprake was van enige reactieranden omhet toeslagmateriaal en vorming vanettringietop scheurflanken. In dit stadi-um werd door TNO-Bouw de hypo-these opgesteld dat de scheurvorminghet gevolg zou kunnen zijn van een al-kali-toeslagreactie in het beton. In on~derling overleg werd besloten deze hy-pothese nader te onderzoeken doormiddelvaneeninspectievanhetviaducten aanvullend laboratoriumonderzoek.Deze werkzaamheden werden uitge-voerd door TNO-Bouw. Het betonpe-trografische onderzoek werd uitbesteedaan GEOS NV te Wellen, Belgi?.WaarnemingenSchadebeeldDe in het zicht liggende betonvlakkenvan het rijdek en van een deel van delandhoofden vertonen scheuren.Cement 1991 nr. 7/8Hoofdonderdeel:dekonderdeel :Schampkanten (betonwerk)Hoofdonderdeel:dekOnderdeel :Zijkanten dek (betonwerk)5611017-5 Leuning (3 regels) blank stralen (sa 2,5)5611124-5 Leuning {3 regels)2x primeren en afschilderen5611012-5 Leuning (3 regels) licht aanstralen5611116-5 Leuning (3 regels) primeren en afschilderen6191011-8 Boren kern, , 100 DIIl, t.b.V. betookwaliteittporositeit6191111-5 Lab.ooderzoek kern op drukSterkte6191112-5 Lab.ooderzoek kern op porositeit en vo1.massa6191114-5 Lab.cn1erzoek diversen6190011-5 Nader CIlller20ek (intern)8.00 m8.00 m62.00 m62.00 m4.00 st1.00 st2.00 st500.00 gld2.00 dagen4.00 st8.00 st4.00 st1.00 st2.00 st500.00 gldschadenummer: 3schadenummer: 2schadenummer: 1TOPCODE : 38834RAPPORTNR. : 1 blz. : 3IPROVINCIE ZUID-HOLLANDDIENST VERKEER en VERVOERAFDELING VAARWEGENveel scheurvorming, voornamelijk inlenqte~richting viaduct, scheurwijdte variabel totmax. circa 3 mm, plaatselijk kalkafzetting.beide zijdengehele oppervlak8veelscheurvorming,scheurwijdtevariabel totmax. circa. 1 rnm,plaatselijkbruine verkleu-ring van het oppervlak.beide zijdengehele oppervlak8willekeurigcirca 10 % van het oppervlak5opeen aantal plaatsen sterk gecorrodeerd,coating bladdert.6191014-5 Boren kern, , 35 DIIl, t.b.v. cboridegeha1te6191116-5 Lab.cn1erZOl!k umster dik ? 15 DIIl op chloride6191011-5 Boren kern, , 100 DIIl, t.b.v. betookwaliteittporositeit6191111-5 Lab.ooderzoek kern op drIIksterltte6191112-5 Lab.ooderzoekkern op porositeit en vo1.massa6191114-5 Lab.onderzoek diversenOmschrijvingPlaatsHoeveelheidFact. gevolgsch.:OorzaakHersteladviesOmschrijvingPlaatsHoeveelheidFact. gevolgsch.:OorzaakHersteladviesOmschrijvingPlaat$HoeveelheidFact. gevolg$ch.:OorzaakHersteladviesHoofdonderdeel:dekOnderdeel : LeuningenViaduktMontignySYSTEEM PLAliMATIG ONDERHOUD KUNSTWERKENbureauBeton~ en Waterbouwonderdee!: In$pektierapportDe meeste scheuren lopen in de lengte-richting van het viaduct en vormen eenpatroonvan min ofmeer evenwijdig lo-pende scheuren, die onderling zijn ver-bonden via dwarsscheuren ifoto 2-3J.Een gedeelte van de scheuren in de bo-venvlakken en in het bovenste, ver-zwaarde gedeelte van de zijvlakkenwordt geaccentueerd door een bruineverkleuring. Het merendeel van descheuren in de zijvlakken en enkelescheurenin het ondervlakvanhet rijdekworden geaccentueerd door kalkafzet-ting, hetgeenduidt op uittredend vocht.De schade aan de westzijde is groter danaan de oostzijde. Vermoedelijk is er eenrelatie tussen het schadebeeld en hetvochtaanbod ten gevolgevan hetafschotin westelijke richting en de meestal uithetwestenkomende regen enwind. Tengevolge van de lekka~es hebben zichstalactietengevormd (foto 3J.Op het betonoppervlak zijn ter plaatsevan de scheuren geen roestsporen aan-getroffen. De scheurvorming lijkt der-halve niet te zijn veroorzaakt door wa-peningscorrosie.BetondekkingDe betondekking werd steekproefsge-wijs bepaald met een dekkingsineter.Op de zijkantenvan het rijdek varieerdede betondekking tussen 25 en 80 mm;aan de onderkant vanhet rijdek werdenwaarden tussen 20 en 45 mm gevonden.Tijdens het meten van de betondekkingbleekdatde scheurenin het beton inhetalgemeen niet samenvielen met de wa-pening.Inspectierapport van onderhavige viaduct in SPOKCarbonatatiediepteDecarbonatatiedieptewerdbepaaldaangeboorde kernen door middel van fe~nolftale?ne als kleurindicator en be-droeg 1 ? 2 mmo Dergelijke carbonata-tiediepten zijn voor beton met een ou-derdom van ruim 30 jaar uitzonderlijkgering. Wellichtzijndezewaarden gun-stig be?nvloed door het verfsysteem op1het beton. De carbonatatiediepte in re~latie met de betondekking is uitzonder-lijk goed, zodat de kans op wapenings-corrosie ten gevolge van eengecarbona-teerde betondekking als nihil wordt be-schouwd.TerugslagwaardenDe terugslagwaarden R werden geme-ten met een Schmidthamer model N.De terugslagwaarde geeft een globaleindicatie van de betondruksterkte. Demetingen werden alleen op verticale2Kal"akteristiek scheurpatroon in het zijvlak van hetrijdek 3Scheurvonning m.et druipsteenvorm.ing in eenverzwaard gedeelte van de zijkant van het rijdek boveneen kolom.m.enrijCement 1991 nr. 7/8 7IMATERIALENvlakken uitgevoerd. Hierbij werden devolgende mediaanwaarden gevonden:oostzijde- ongescheurd oppervlak:R = 52%, 55%, 53%;- gescheurd oppervlak:R = 50%, 58%, 58%;westzijde- ongescheurd oppervlak:R = 55%, 57%, 56%;- gescheurd oppervlak:R = 52%, 56%, 50%, 55%.Uitde resultatenvolgtdathetal dan nietgescheurd zijn van het oppervlak geeninvloed heeft op de terugslagwaarde.Aangezien geencorrelatiegrafieken be-schikbaar zijn voor de relatie terugslag-waardeversus druksterktevanditbeton,kon geen uitspraak worden gedaan overhet exacte sterkteniveau. wel kan wor-den gesteld dat de terugslagwaardenduiden op een betondruksterkte over-eenkomend met sterkteklasse B 35.ScheurvormingScheurwijdten werden gemeten aan dezijkant van het rijdek, onder meer nabijhet steunpunt op de kolommen, alsme-de aan de bovenkant van het rijdek.Aan de zijkant van het rijdek werden degrootste scheurwijdten aangetroffen bijde horizontale scheuren. Aan de oostzij-de varieerden de scheurwijdten van 0,4mm tot 3,5 mm inde horizontale envan< 0,1 mm tot 0,2 mm in de verticalescheuren. Aan de westzijde varieerdende scheurwijdten van 0,5 mm tot 3,5mm in de horizontale en van < 0,1 mmtot 0,4 mm in de verticale scheuren. Inhet verzwaarde rijdekgedeelte boven dekolommen aan de zuidwestzijde werdeen horizontale spleet aangetroffen meteen maximale wijdte van 25 mm en eendiepte van 20-30 mmo Deze spleet isontstaan doordat losgekomen materiaalnaar buiten is gedrukt en niet doorzwelwerking in verticale richting.Aande bovenkantvanhetrijdekwerdende grootste scheurwijdten gemeten aande scheuren inde lengterichting van hetviaduct. Afhankelijk van het aantalevenwijdig lopende scheuren varieer-den de wijdten bij veel scheuren van< 0,1 mm tot 0,4 mm en bijeen kleinaantal scheuren van 0,2 mm tot 1,0 mmoOp een vijftal plaatsen werd gekekennaar de totale gesommeerde scheur-wijdte overeen bepaalde breedte.De re-sultaten waren als volgt:- bovenkant rijdek in de lengterichtingvan het viaduct:1,7 mmover 0,60 m, is 2,80/00;1,8 mm over 1,60 m, is 1,10/00;3,0 mm over 1,25 m, is 2,40/00.8ISCHADE- zijkant rijdek in verticale richting terplaatse van het steunpunt op de ko-lommen:7,8 mm over 1,0 m, is 7,89'00 (oost-kant);12,0 mm over 1,0 m, is 12,00/00 (west-kant).Gelet op de gevonden promillages is descheurvorming in belangrijke mate toete schrijven aan andere oorzaken dankrimp.De scheurdiepte werd nagegaan doorter plaatsevan enkele scheuren een kernte boren. Descheuren reikten tot 50 ? 60mm diepte en gingen dan over in haaksop de boorrichting liggende scheurenen scheurtjes. In slechts ??n geval bleekde scheurrichting te corresponderenmet een, overigens niet gecorrodeerde,wapeningsstaaf.LaboratoriumonderzoekTen behoeve van het laborato-riumonderzoekwerden in totaal 12 ker-nen geboord met een diametervan circa0,10 m. De boorlocaties werden ver-spreid gekozen over gescheurde en gavegedeelten van het beton, zowel uit dezijkant als uit de bovenkant van het rij-dekende landhoofden. Foto 4 tOOnteenkern, geboord uit de zijkant van het rij-dek aan de westzijde van hetviaduct uithet verzwaarde gedeelte boven de zui-delijke kolommenrij. Op deze plaatswas aan hetbetonoppervlakgeenscheuraanwezig. Opvallend zijn de, min ofmeer, evenwijdig aan het buitenvlak lo-pende scheuren.De kernen werden direct na het borenbekeken. De meeste vertoonden eenvreemde (glazige) glans, bevatten ophetbreukvlak witte afzettingen en droog-den abnormaal vlekkerig op.Een aantal gebroken grindkorrels ver-toonde duidelijke reactieranden, be-staande uit een scherpe, donkere bui-tenrandmet daarbinnen eenwatvagere,witte zone.Petrografisch onderzoekDe kernen Z-W 1(geboord op een bre-de scheurindezijkantvanhet rijdek aande westzijde van het viaduct uit het ver-zwaarde gedeelte boven de zuidelijkekolommenrij), N-O 1 (geboord op eenscheurtje in de zijkantvanhet rijdek aande oostzijde van het viaduct uit het ver-zwaarde gedeelte boven de noordelijkekolommenrij) en N 1 (geboord op eengaaf gedeelte van de oostelijke zijkantvan het noordelijke landhoofd) werdenpetrografisch onderzocht met behulpvan polarisatie- en fluores-centiemicroscopie. Voor een beschrij-ving van deze onderzoekmethodewordt verwezen naar [1].4 Betonkern uit een gaafgedeeltevan de zijkant van het rijdek aande westzijde van het viaduct uit hetverzwaarde gedeelte boven dezuidelijke ko1oll1.menrijUit elk van de drie kernen werden tweeslijpplaatjes, 30 x 50 mmz, dikte 30 plm,vervaardigd. Voor het vervaardigen vande slijpplaatjes werden de proefstukkeneerst met een fluorescerende hars ge?m-pregneerd, waardoor ze zowel met depolarisatie- als met de fluores-centiemicroscoop konden worden on-derzocht. Het ene plaatje werd vervaar-digd uit het beton aan de bovenkant vande kern, inclusief het betonoppervlak,het andere uit het beton uit het middenvan de circa 150 mm lange kern.Hetgrove toeslagmateriaal (grind) inal-le drie kernen bestond uit kwartsiet envrij veel silex.Eendeel van de kwartsiet-korrels vertoonde een gelaagdheid enbevatte mica en sericiet. Silex wordtmeestal gebruikt als aanduiding voorlichtgekleurdegesteenten, bestaande uitniet of slecht kristallijn silica,SiOz.nHzO en heeft ongeveer dezelfdebetekenis als de termen vuursteen enflint. Chert is daarentegen de verzamel-naam voor alle, dus ook de donkerge-kleurde gesteenten, bestaande uitnietofslecht kristallijn silica.Een aantal grindkorrels bleek aangetastdoor een alkali-silicareactie (ASR).Hierop zal nog nader worden ingegaan.Het fJjne toeslagmateriaal (zand) be-stond uit kwarts en kwartsiet en in ge-ringe mate uit silex, stukjes leisteen enstukjes kalksteen. Het zand was, evenalshet grind, identiek in de drie kernen.Uit het petrografisch onderzoek is ge-concludeerd dat het beton is vervaar-Cement 1991 nr. 7/8digd met vrij grofkorrelig portlandce-ment; er zijn geen verschillen in samen-stelling aantoonbaar. De hydratatie-graad van het cement is op normaal ni-veau en enigszins heterogeen.Decapillaireporositeitis vastgesteld aande hand van fluorescentiemicros-copisch onderzoek. De intensiteit vande fluorescentie van het onderzochtebeton wordt daarbij vergeleken met dievan standaardmonsters van bekende sa-menstelling. Op basis hiervan kan eenuitspraakworden gedaanoverdewater-cementfactor van het onderzochte be-ton [1]. De capillaire porositeit van deonderzochte boorkernen bleek sterkheterogeen te zijn. De water-cement-factor die daaruit is afgeleid varieerdevan 0,35 tot 0,75.Kern Z-W 1 bevatte een geringe hoe-veelheid toevallige holten (verdich-tingspori?n), die soms met alkali-silica-gel en ettringiet waren gevuld.Kern N-O 1 bevatte een aantal kleineronde luchtbelletjes, die wat gel en et-tringiet kunnen bevatten.Kern N 1 bevatte zeer talrijke, meestalkleine luchtbelletjes, vergelijkbaar methet effectvan eenluchtbelvormer. Dezepori?n waren leeg.Uit de betonpetrografische analysebleekdatde scheurvormingin hetbetonvandekernenZ-W 1enN-O 1wasver-oorzaakt door ASR. Deze reactie is op-getreden in een aantal poreuze chert-korrels in de grindfractie.In vereenvoudigde formulevorm kan dealkali-silicareactie worden geschrevenals:SiOz.nHzO + 2NaOH ->NazSi03.(n+1)Hz?silica + alkali?n -> alkali-silicagelDe foto's 5 en6 illustreren deze reactie-verschijnselen. Daarnaast vertonen be-paalde typen kwartsiet (onder meer se~riciethoudende kwartsiet en kwartsietmet unduleus uitdovende kwartskor~rels) in de grindfractie enige reactie.De reactie gaat gepaard met devormingvan grote hoeveelheden expansieve al-kali-silicagel. Secundair kunnen descheuren die als gevolg van ASR zijnontstaan, zijn opgevuld met ettringiet.Dealkali-silicareactiewas het hevigst inhet inwendige Van de betonmassa vankern Z-W 1enin iets mindere mate vankernN-O 1.Het leek erop dat de intensiteit van dereactie samenhangt met de aan- of af~wezigheid van kleine ronde (mogelijkartifici?le) luchtbelletjes. Kern N 1 (uithet noordelijke landhoofd) bevatte tal-rijke luchtbelletjes en vertoonde geenreactie. Kern N-O 1 (uit de zijkant vanhet rijdek aan de oostzijde) bevatte eengeringe hoeveelheid van dergelijkeluchtbelletjes en vertoonde een matigereactiviteit. Kern Z-W 1 (uit de zijkantvan het rijdek aan de westzijde) bevattegeen luchtbelletjes en vertoonde een ui-termate hevige alkali-silicareactie.REM/RMA onderzoekAande randvan eenchertkorrelmeteenmet het blote oog zichtbare reactierandwerd met de REM (RasterElektro-nenMicroscoop) een ~elachtige sub-stantie waargenomen (foto 7). Deze gelvertoonde, waarschijnlijk als gevolg vande onttrekking van water tijdens hetprepareren, duidelijke krimpscheuren.Met behulp van eenaan de REM gekop-peld RMA (R?ntgenMicroAnalyse)-systeem werd vastgesteld dat deze gelhoofdzakelijkuitSiOzbestond, maarte-vens een aanzienlijke hoeveelheid kali-um bevatte. De geschatte verhoudingSilK (in atoomprocenten) was ongeveer5:1.In een andere chertkorrelmeteen even-eens duidelijk met het blote oog waar-neembare reactierand werden met be-hulp van de REM rozetvormige conglo-meraten van kaliumcalciumsilicaataangetroffen (foto 8). De via RMA ge-schatte verhouding (in atoomprocen-ten) van K:Ca:Si was ongeveer 1:1:4.Dergelijke in rozetvorm gerangschiktekristalletjes worden vaker in door ASRaangetast beton aangetroffen [2,3].In diverse scheurtjes en holten in hetbe-ton werden naaldvormige ettringiet-kristallen(3Ca0.A1z?3.3CaS04?32HzO)aangetroffen (foto 9).Vorming van ettringiet in door ASRaangetaste betonconstructies komt re-gelmatig voor [2,4].Chemisch onderzoekIn de onderste helft van drie kernenwerd het inzuur oplosbarealkaligehaltevan het beton bepaald. Het gemiddeldealkaligehalte bedroeg 3,3 kg NazO-equivalent (dit is gedefinieerd als hetpercentage NazO + 0,658 x het percen-tage KzO) per m3beton. Dit is iets hogerdan de in Groot-Brittanni? aanbevolenmaximale hoeveelheid van 3 kg NazO-equivalent per m3beton [4] bij gebruikvan voor ASR gevoelige toeslagmateria-len.Wanneerwordtaangenomen datalle al-kali?n uithet cementafkomstig zijn,be-tekent dit dat het gebruikte portlandce-ment een alkaligehalte van ongeveer 1%NazO-equivalent had. Volgens de be-vindingen van diverse onderzoekersblijft beton gevrijwaard van schadelijkeASRals hetalkaligehaltevanhet cementonder de waarde van 0,6% natriume-quivalent blijft [2]. In de VS is dezewaarde reeds in de regelgevingopgeno-men (ASTM C33-90).Overigens moetworden bedachtdathetalkaligehalte alsnog kritisch kan wor-5 Microscoopfoto betonkern z-W 1 inwendig, 42 xvergroot; reactie van een poreuze chertkorre1 metscheurvorming en uitstroming van gelCement 1991 nr. 7/86. Hetzelfde beeld als foto 5, maar in fluorescerend licht;het poreUZe karakter van de chertkorrel is nu goedzichtbaar9jSCHADEIMATERIALENden door aanvoer van natriumzoutenvan buiten, vooral afkomstig uit dooi-zouten.NB. Het in Nederland geproduceerdeportlandcement heeft aljaren een alka-ligehalte van ongeveer 0,6% NazO-equivalent.In de kernen Z 1 (geboord op een gaafgedeelte van de bovenkant van het zui-delijke landhoofd aan de westzijde vanhet viaduct), Z 2 (geboord op eenscheurtje in de bovenkantvan het rijdekaan dewestzijdevanhetviaductop circa0,15 m afstand van het zuidelijke land-hoofd) en Z 3 (geboord op een forsescheur in de bovenkant van het rijdekaan de westzijdevanhetviaductop circa11,5 m afstand van het zuidelijke land-hoofd) werd het chloridegehalte be- r--~---------------------------Ipaald als functie van de afstand tot hetbetonoppervlak. Daartoe werden vanelke kern 3 plakkenvan 20 mmdikteaf- r------------------------------...1gezaagd en geanalyseerd. De resultatenvan deze analyses zijn weergegeven intabell.Bespreking en conclusiesDe scheuren in het gewapend-betonge-deelte van het rijdek en de landhoofdenvan het viaduct in de Rondweg om I-~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~Schoonhoven corresponderen niet methet wapeningspatroon. Het carbonata-tiefront ligt nog ver verwijderd van de I--------------~----------------~wapening. De talrijk aanwezige lekspo-ren vertonen geen verkleuringen die oproestende wapening zouden duiden. Descheuren zijn derhalve niet veroorzaaktdoorroestendewapeningsstaven. De to-tale gesommeerde scheurwijdte is bo-vendien zodanig groot, dat krimp even-min de hoofdoorzaakvan de scheurvor-ming kan zijn.Er is sprake van een zeer geringe verho-gingvan het chloridegehalte aan hetbe-tonoppervlak. Dit is vermoedelijk ver-oorzaakt door het gebruikvan dooizou-ten op het viaduct. Het chloridegehalteis echter over het geheel genomen ge-ring te noemen.Overigens kan het alkaligehalte in descheuren worden verhoogd als gevolgvan contact met alkalihoudende dooi~zouten.Uit microscopisch onderzoek blijkt datin het grind aanwezige chertkorrels insterke mate zijn aangetast door ASRZwelwerking als gevolg van deze ASRisvrijwel zeker de oorzaak van de scheur-vorming in het beton.Ookmacroscopischis een aantal indica-ties voor ASRin hetbeton aangetroffen, /-~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~__lzoals de reactieranden in diverse grind-korels [5J, dewitte afzettingen op de be- 9 REM-opnam.e van ettringietkristallen in aangetaste betonkern10 Cement 1991 nr. 7/8Tabel 1Clorldegehalte in % (m/m) van hetcementkern chloridegehalte (%, m/m)afstand tot betonoppervlak0-20mm 20-40mm 40-60mmZI 0,2 0,1 0,0Z2 0,1 0,1 0,1Z3 0,1 0,1 0,1tonkernen, de vreemde glazige glansvan een aantal kernen en het abnormaalvlekkerig opdrogen van de meeste ker-nen [6].Schade aan betonconstructies door al-kali-toeslagreacties, waarvan de alkali-silicareactie de belangrijkste is, is welis-waar nieuw voor Nederland, maar is inde VS, Canada, Zuid-Afrika,Japan, En-geland en Denemarken al veel langeroorzaak van heel wat problemen. Vijfjaar geleden was men er in Belgi? nogvan overtuigd dat ASR geen bedreigingvormde voor de Belgische betoncon-structies. Het Belgische toeslagmateri-aalwerd geachtnietgevoelig te zijnvoorASR. Inmiddels zijnerinBelgi?inde af-gelopen vijfjaar ongeveer 25 schadege-vallen als gevolg van ASR vastgesteld[2,4]. In september 1990 is in Londeneen workshop gehouden over alkali-toeslagreacties in West-Europa. Hetverslag van deze bijeenkomst [7] geefteen goed overzicht Van de omvang vandeze problematiek.Tot op de dag van vandaag is de Neder~landse betonwereld ervan overtuigd dathetNederlandse toeslagmateriaal onge-voelig is voor ASR. Een uitzonderinghieropvormtBosschaert [8], die reeds in1957 pleitte voor aandacht voor ASR inNederland. De meeste problemen inBelgi? hebben zich voorgedaan metzand en grind uit het Maasdal. Het inNederland veel gebruikte Maaszand en-grind is hier vanzelfsprekend aanver-want. Over de mineralogische samen-stelling van Nederlands zand en grind ishelaas nauwelijks iets gepubliceerd. Hetis wenselijk dat dit gaat gebeuren.Toch is het vrij zeker datASR in Neder-land een veel geringer probleem vormtdan in Belgi?. Dit kan worden gesteldomdat ten eerste in Nederland veelmeer hoogovencement met een hoogslakgehalte wordt toegepast, hetgeen dekans op het optreden vanASR sterkver-kleint.Dit is vooral het gevolg van de dichterepori?nstructuur van hoogovence-mentsteenen mogelijk deels ookhetge-volg van de geringere beschikbaarheidCement 1991 nr. 7/8van alkali?n in hoogovencementbeton.Het vermoeden bestaat dat, hoewelhierover geen documentatie voorhan-den is, er in Nederland wat minder be-ton met hoge water-cementfactoren istoegepast dan in Belgi?. De water-ce-mentfactor is voor het eventueel optre-den van ASR van grote betekenis. Eenhoge water-cementfaetor geeft immerseenrelatiefopenpori?nstructuur,waar-door gemakkelijker transport van vocht.en opgeloste alkali?n kan plaatshebben.Mogelijk bevatte een aantal Belgischeportlandcementen bovendien iets meeralkali?n dan het Nederlandse portland-cement.Op grond van het in het beschreven on-derzoek gevonden alkaligehalte, is hetaannemelijk dat het beton inhet onder-havige viaduct is vervaardigd met port-landcementmet een vrij hoog alkalige-halte.De cementsteen is bovendien hetero-geen; de water-cementfactor in het be-ton varieert op microscopisch niveauvan 0,35 tot 0,75. Er is dus voldoendetransport mogelijk van vocht (met op-geloste stoffen). Dit in combinatie metcherthoudend en daarom potentieel re-actief grind heeft geleid tot schadelijkeASR in het viaduct.Door ASR veroorzaakte scheurvormingziet er aan het betonoppervlakvaakdra-matisch uit. Meestal lopen de aan hetoppervlak toch brede scheuren niet ergdiep door in de constructie [6]. Bij hetonderhavige viaduct is daar nog geengoed beeld van beschikbaar, daar hetonderzoek, mede omdat het verkeer opde Rondweg geen last mocht ondervin-den van de werkzaamheden, beperkt istot in hoofdzaak de zijkanten van hetviaduct.Met betrekking tot de beoordeling vande constructieveconsequenties van dezeschade kan worden gesteld dat op ditogenblik de hoofddraagfunctie van hetviaduct ten aanzien van buiging niet inhetgedinglijkt.Zelfswanneerde scheu-ren zeer diep in de constructie zoudendoorlopen, zal de wapening de brok-stukken in voldoende mate bij elkaarhouden om de belasting op te nemen.Daarbij treden wel grotere vervormin-gen op dan oorspronkelijkin de niet ge-scheurde constructie.In het dwarsktachtgebied zou de situa-tie wat ktitischer kunnen zijn, omdatdaar het draagvermogen mede is geba-seerd op de treksterktevan hetbeton.Bijgescheurd beton is de feitelijke trek-sterkte gelijk aan nul. Om dit te kunnenbeoordelen wordt binnenkort een hier-op gericht vervolgonderzoek uitge-voerd, waarbij vooral zal worden geke-ken naar de aanwezigheid van scheur-vorming in het dieper gelegen beton.Over het verdere verloop van het ASR-proces in de tijd valt in wezen weinig tezeggen. Hoewel er in [9] indicaties zijnte vinden dat de schadelijke zwelwer-kingals gevolgvanASRmeestal na 10tot15jaaris voltooid,is hetdoor een gebrekaan gegevens over de ontwikkeling vande schade in de tijd niet verantwoorddaarover inhet onderhavige geval hardeuitspraken te doen. Gezien de sterkemate waarin thans al scheurvorming isopgetreden, is besloten op regelmatigetijden (inspectietermijn circa drie jaar)de aanwezige situatie te inspecteren.Aan de hand hiervan kan de inspectie-termijn eventueel worden bijgesteld.Literatuur1. Soers, E. en M. Meijskens, Betonpe-trogra6.e - microscopisch onderzoekvan beton. Cement 1987, nr. 11.2. De Ceukelaire,L.,Alkali-silicareactienu ook in Belgi?? Cement 1988, nr. 10.3. Davies, G. en RE. Oberholster, Thealkali-silica reaction product; a minera-logicaland an electron microscopicstu-dy. Proceedings of the eighth interna-tional conference on cement microsco-py, Eds.J. Bayles, G.R. Gouda & A. Ni-speros, blz. 303-326, 1986.Davies, G. en RE. Oberholster, Alkali-silica reaction products. Cement andConcrete Research 1988, nr. 18, pp. 621-635.4. Soers, E. en M. Meijskens, Alkali-ag-gregaatreactie; uitbreiding kwaliteits-controle noodzakelijk. Cement 1990, nr.11.5. Shayan, A., Alkali aggregate reactionin a 60-year-old dam in Australia. TheInternational]ournalofCementCompositesand Leightweight Concrete, vol. 10, nr. 4,1988.6. British Cement Association Publica-tion 45.042, The diagnosis ofalkali-sili-ca reaction. Report ofa working party,1988.7. Report of the proceedings of the se-minar on alkali-aggregate reaction; theEuropean dimension. Ed. W]. French,Queen Maryand Westfield College,University ofLondon, 1990.8. Bosschaert,RA]., Alkali-reacties vande toeslag in beton. Cement 1957, nr. 11-12.9. Hobbs, D.W, Cracking and expansi-on due to the alkali~silica reaction: itseffect on concrete. Structural EngineeringReview 2, 1990.11