Delaminatie in monolietvloeren6200976Delaminatie inmonolietvloerenMonolietvloeren, vaak toegepast in fabrieken en magazijnen,worden tijdens de verharding aan het oppervlak afgewerkttotdat een dicht en glad oppervlak ontstaat. Meestal wordt hetoppervlak ingestrooid met een slijtlaag, een mengsel van eenslijtvast materiaal en cement. De bedoeling is dat een dicht,slijtvast en vlak oppervlak ontstaat dat lange tijd bestand istegen de werkzaamheden die erop plaatsvinden. In sommigegevallen komt het voor dat na enige tijd de bovenste laag vande vloer loskomt uit het beton. Dit effect wordt delaminatiegenoemd.Verschillende oorzaken onderzochtDelaminatie is een zeer vervelend verschijnsel in de vloerenwe-reld en komt de laatste tijd weer vaker in het nieuws, zowel inNederland als in het buitenland. Over de oorzaak ervan isbeperkt onderzoek voorhanden en er zijn weinig publicatiesover dit schadefenomeen [1, 2]. Toch worden met de regelmaatvan de klok bedrijven, meestal vloerenbedrijven en betoncen-trales, aansprakelijk gesteld voor dit verschijnsel.Het verschijnsel delaminatie treedt uitsluitend op in monolietafgewerkte vloeren. Omdat dit type betonvloeren in verbandmet hun gladde bovenzijde zelden buiten wordt toegepast,treden delaminaties altijd binnen op. Blijkbaar is het monolietafwerken van een vloer dus de eerste voorwaarde voor ditverschijnsel. Uit boormonsters en microscopisch onderzoekblijkt tevens dat delaminaties veelal optreden op de scheidingvan een dichte toplaag zonder verhoogd luchtgehalte en hetbeton eronder met een verhoogd luchtgehalte. Verder blijktdat het bleedinggedrag van het pasgestorte beton soms ookeen rol kan spelen. Door bleeding kunnen zich waterlenzenonder de dichte pastalaag vormen die na uitdroging als lucht-lenzen worden waargenomen.Monolitische afwerkingMonolietvloeren worden gestort en handmatig of machinaalafgereid (foto 2 en 3). Het beton wordt veelal gestort in consis-tentiegebied F4 tot F6 en hoeft dan ook slechts sporadisch teworden getrild. Meestal gebeurt dit met een trilplaat die over hetoppervlak wordt getrokken. Nadat het beton is afgereid wordtIn Nederland bedoelt men met de term delaminatie meestal hetloskomen van toplagen van monolitisch afgewerkte vloeren ingebouwen. Het gaat om diktes van circa 3 mm tot soms wel30 mm. In buitenlandse publicaties wordt de term delaminatiesoms ook gebruikt voor scaling door vorst-dooicycli in buiten-verhardingen, het afspatten van de dekking door corrosie vande wapening en het loskomen van coatings of andere opge-lijmde membramen. Het afspatten van dekking door corrosieen het loskomen van opgelijmde membramen worden hier nietbehandeld. Het fenomeen scaling, het afbladderen van detoplaag van betonverhardingen buiten, komt wel aan de orde,omdat de remedie hiertegen verband houdt met oorzaken vandelaminatie.Delaminatie in monolietvloeren 77Door het hoge pastagehalte zal de krimp in de toplaag hogerzijn. Dat is dan ook de reden dat er zich fijne verticale scheur-tjes gaan ontwikkelen die worden aangeduid met de termcraquel?. Dit landkaartachtige scheurenpatroon, met scheur-wijdten tot circa 0,1 mm, is daarom praktisch inherent aanmonolietvloeren. Wanneer de eilandjes tussen de scheurenvolledig blijven hechten aan het onderliggende beton, hebbendeze scheurtjes geen negatief effect op de vloer. Pas wanneer eronthechting op zou treden, is er sprake van delaminatie.Ontstaan van delaminatieDelaminatie ontstaat doordat ergens onder het oppervlak eenzwakke, horizontale zone ontstaat (foto 5 en 6). De diepte vandeze zone kan verschillen maar ligt altijd op de ondergrens vande toplaag die wordt be?nvloed door de tril- en/of vlinderappa-ratuur. In de toplaag zijn twee `lagen' te onderscheiden (foto 7):? een bovenste verdichte slijtlaag met een hoog pastagehalte eneen lage water-bindmiddelfactor;? een betonlaag daaronder, met een samenstelling die vergelijk-baar is met die van het niet-be?nvloede beton, echter, zondereen verhoogd luchtgehalte.Tussen deze twee lagen bevindt zich geen duidelijke scheiding;ze lopen geleidelijk in elkaar over.De diepte van de zwakke zone is in hoofdzaak afhankelijk vande energie die in de vloer wordt gebracht bij het op hoogteafwerken en het vlinderen van de vloer, en van het tijdstipwaarop deze werkzaamheden plaatsvinden. Begint men zeervroeg met schuren dan zal het beton dieper worden be?nvloeddan wanneer het beton al flink is opgesteven. Wanneer pas inir. Huibert BorsjeTNO Bouw en Ondergrondir. Pieter MaasVan Berlo Engineering BV1 Monolietvloer in een magazijn2 Betonstorten voor een monolietvloergewacht totdat het beton voldoende is opgestijfd. Daarna kanmet het afwerken van het oppervlak worden begonnen. Dithoudt in dat het oppervlak wordt geschuurd met zogenaamdevlindermachines, waar roterende spanen of platen onder zijngemonteerd (foto 4). Hierdoor ontstaat aan de bovenzijde eenlaagje met veel pasta omdat door het schuren de grove toeslagnaar beneden wordt gedrukt en in de bovenste millimeters alleende fijne delen overblijven. Hierin wordt een slijtmateriaal(kwarts, korund enz.), gemengd met cement, ingestrooid eningeschuurd. Nadat het oppervlak verder is verhard is worden deschuurspanen of -platen verwisseld voor polijstbladen die meteen kleine helling ten opzichte van het betonoppervlak wordengemonteerd. Bij toenemende verharding wordt ook de hellingvan de platen vergroot. Op deze manier wordt de druk op hetoppervlak vergroot. Tevens wordt daardoor ook de schuifkrachtopgevoerd die de machine uitoefent op het betonoppervlak.Dit proces gaat door totdat het oppervlak spiegelglad is en zelfsenigszins gaat blinken. De vloer is nu klaar en wordt daarnanabehandeld, meestal met een curing compound.In sommige gevallen wordt het slijtmateriaal, samen metcement, al direct na het afreien op het beton aangebracht en nade initi?le verharding ingeschuurd.Door het schuren en polijsten ontstaat er aan het oppervlak eenzeer dichte laag, waarin de slijtlaag is vermengd met de uit hetbeton opgeschuurde pasta. Omdat de slijtlaag alleen bestaat uitrelatief fijn toeslagmateriaal en cement, zonder grof toeslagma-teriaal, is het bindmiddelgehalte in de toplaag veelal hoger danin het onderliggende beton. Daardoor is de water-bindmiddel-factor in deze laag veelal lager dan in het onderliggende beton.21Delaminatie in monolietvloeren6200978deze situatie de aanhechtlaag en bevindt zich direct onder deslijtlaag. Door extra water op het oppervlak te sproeien,probeert men in deze gevallen vaak alsnog een hechting teverkrijgen. Meestal is het resultaat van deze pogingen pover totnihil.Tijdig schuren van het oppervlak is daarom een eerstevereiste om een goede integratie van de slijtlaag in het betonte verkrijgen.Zwakke zone door luchtDe in de literatuur meest beschreven en in de praktijk van deauteurs waargenomen delaminates van monolietvloerenhebben betrekking op beton met bewust of niet-bewust inge-brachte lucht. Beton met meer dan 3% lucht blijkt gevoeligvoor delaminaties. In [1] is een goed gedocumenteerd gevalbeschreven van beton met 8% ingebrachte lucht met behulpvan een luchtbelvormer. Op het moment dat het beton met eenoppervlaktetriller wordt verdicht en vervolgens met een vlin-dermachine wordt geschuurd, ontstaat geleidelijk een dichtepasta aan het oppervlak waaruit de aanwezige lucht wordtgeperst. Direct onder deze dunne toplaag wordt het betoneveneens be?nvloed en migreren luchtbellen naar boven, totdatze tegen een niet-doordringbare laag komen. Deze laag valtmeestal niet samen met de slijtlaag, maar is wat dikker. Dedelaminatie ontstaat dan ter plaatse van de overgang tussen hetbeton met luchtbellen en de zeer dichte toplaag zonder lucht(foto 9).De combinatie van een luchtbelvormer met een monolitischeafwerking moet daarom ten stelligste worden afgeraden.Er zijn ook gevallen bekend waarbij sprake was van beton metgelijmde staalvezels. Door oplossing van de lijm in het betonwerd meer dan 4% lucht gevormd. De combinatie van dezelucht en het monolitisch afwerken had daarna ook delaminatietot gevolg.een laat stadium wordt begonnen met schuren dan zal deinvloed van de vlinderapparatuur hoofdzakelijk beperkt blijventot de dikte van de slijtlaag. Er bestaat dan een kans op eeniniti?le scheiding tussen de slijtlaag en het onderliggende, algedeeltelijk verharde, beton.In de gedocumenteerde gevallen varieert de dikte van de losseschollen veelal tussen 3 en 20 mm.De zwakke zone kan zowel bestaan uit een aaneengeslotenonderbreking van het beton (foto 5), als uit een gedeeltelijkeonderbreking van het beton (foto 6). In het eerste geval ligt detoplaag al vanaf de applicatie van de vloer geheel los en heeft deonderzijde van de toplaag een enigszins gladde structuur (foto8, rechts). In het tweede geval is de toplaag aanvankelijkgehecht, maar zal uitdrogingskrimp van de toplaag resulteren inhet loskrimpen van de toplaag. In dat geval heeft de onderzijdevan de toplaag een enigszins ruwe structuur (foto 8, links).Zwakke zoneUit microscopisch onderzoek blijkt dat de zwakke zone wordtgevormd door een veelheid kleine luchtinsluitingen die plaatse-lijk horizontaal met elkaar verbonden zijn en zo een onthech-ting teweegbrengen. De vraag is dus: waar komen deze luchtin-sluitingen vandaan?Hierbij moet worden opgemekt dat de luchtinsluitingen die inhet verharde beton worden gevonden, ook kunnen zijnontstaan uit verdampte waterlenzen: na uitdroging van hetwater blijven luchtlenzen over.Zwakke zone door te laat schurenWanneer wordt geprobeerd een slijtlaag aan te brengen op eenbijna verhard beton, dan is dit nagenoeg niet meer mogelijk:door het schuren van het oppervlak wordt geen, of een zeerdunne, pastalaag gevormd waarin het slijtmateriaal niet kanworden opgenomen. De slijtlaag kan dan niet of nauwelijkshechten aan het onderliggende beton. De zwakke laag betreft in3Delaminatie in monolietvloeren 62009 793 Machinaal afreien vloeroppervlak4 Schuren vloeroppervlak5 Zwakke zone in de vorm van een volledige onderbreking vanhet beton; instrooilaag in het oppervlak herkenbaar aan dedonkere kleur6 Zwakke zone in de vorm van een gedeeltelijke onderbrekingvan het betonverharding heeft plaatsgevonden en met het schuren kan wordenbegonnen, is de bleeding meestal opgehouden. Er kunnen echterongewenste situaties ontstaan wanneer bleeding later optreedt enhet water aan de bovenzijde niet meer kan ontsnappen, doordat ereen ondoordringbare laag is ontstaan.Deze ondoordringbare laag wordt gevormd door de fijne delen dienaar het oppervlak zijn geschuurd, samen met de ingestrooideslijtlaag. Vooral op het moment dat met het polijsten wordt begon-nen, is die laag praktisch ondoordringbaar, vooral wanneer deslijtlaag uit zeer fijn materiaal bestaat. Het afgestoten water, dat viade capillairen naar boven komt, vormt onder de zeer dichtebovenlaag waterlenzen die langzaam groter worden en uiteindelijkvoor een plaatselijke onthechting van de beide lagen zorgen.Het beginnen met afwerken voordat de interne bleeding isgestopt, te vroeg schuren, kan daarom ook tot delaminatiesaanleiding geven. Dat kan voorkomen bij een traag verhardendbeton waar dat niet wordt verwacht.Alle maatregelen of omstandigheden die ertoe leiden dat dehoeveelheid bleedingwater groter wordt of wordt uitgesteld in detijd, zijn in dit opzicht gevaarlijk. Dikke vloeren hebben volgensdeze theorie meer kans op delaminatie dan dunnere vloeren (meerbleeding). Het toepassen van een luchtbelvormer of een verhar-dingsvertrager stelt de bleeding uit en is daarom ook gevaarlijk.De beste maatregel die kan worden genomen is echter het beper-ken van bleeding. Door toepassing van voldoende fijn materiaal inhet beton komt minder bleedingwater beschikbaar en heeft dela-minatie door bleedinglenzen onder de slijtlaag minder kans.Toch heeft ook dit een nadeel. De toepassing van zeer veel fijnmateriaal vergroot immers ook de krimpmaat, met alle nadelenvan dien.Er zijn ook veel gevallen bekend waarbij lucht op een onver-klaarbare manier in het beton is gekomen. Betonspecie die met1,5% lucht van de betoncentrale vertrok bleek circa 1 uur later,aan het uiteinde van de pompslang, 6-8% lucht te bevatten.Blijkbaar ontstaan soms onvoorziene, luchtbelvormende,nevenreacties van hulpstoffen. Nader onderzoek naar dit feno-meen is gewenst om toekomstige schadegevallen zoveel alsmogelijk te voorkomen. Totdat meer over dit fenomeen bekendis, wordt sterk geadviseerd om bij het aanbrengen van mono-lietvloeren altijd het luchtgehalte in het beton te meten, bijvoorkeur aan het uiteinde van de pompslang.Zwakke zone door bleedingNadat het beton is gestort, tot aan het moment dat kan wordengeschuurd, treedt een geringe zetting op van het nog verse beton.Hierdoor kan water worden afgestoten. Dit komt via capillairekanaaltjes naar boven en vormt een film aan het oppervlak.Afhankelijk van vooral de hoeveelheid zeer fijne delen in hetbeton en de hoeveelheid water die aanwezig is in het mengsel, zaldeze bleeding meer of minder hevig zijn. Wanneer de eerste46562009807 Onderzijde van een toplaag die vanaf applicatie gedeeltelijk heeft los gelegen(links) en volledig heeft losgelegen (rechts)8 Microscopische opname van toplaag van beton (fluorescerend licht); de don-kere kleur van de cementsteen in de top duidt op een lagere water-cementfac-tor van de instrooilaag tov het onderliggende beton9 Sterk verhoogd luchtgehalte (geel) in het beton onder de losse toplaaghet oppervlak. Het beton droogt dan aan de bovenzijde uit. Eris in de uitgedroogde zone niet voldoende water meer aanwezigvoor een goede hydratatie van het cement. Door het schurenvan het oppervlak komt niet voldoende pasta aan het opper-vlak als basis voor het instrooimateriaal. In dat instrooimateri-aal is nog een extra hoeveelheid cement aanwezig die dient omde water-cementfactor in de toplaag te verlagen. Omdat nietvoldoende water aanwezig is, zal de hydratatiegraad in detoplaag nog lager worden. De zwakke zone onder de slijtlaagontstaat hier dus door uitdroging. De pastalaag waarin hetinstrooimateriaal moet worden opgenomen, is dun en eveneensvan lage kwaliteit. Bovendien is de hydratatiegraad van de slijt-laag laag. Dit resulteert in een grote kans op delaminaties enbovendien zal de slijtlaag zwak zijn door haar lage hydratatie-graad.De omgevingscondities tijdens het vervaardigen van eenmonolietvloer zijn dus zeer belangrijk. Het uitvoeren van eenmonolietvloer in de openlucht of in een tochtige hal geeft groterisico's. Te vaak wordt alleen het risico van regen op de vloertijdens de afwerking als een potenti?le schade gezien.Uitdroging van het oppervlak kan vaak nog grotere schadeveroorzaken. Naast de hierboven genoemde schaderisico's moetnamelijk ook nog het risico op plastische krimpscheurenworden vermeld. Door uitdroging wil het betonvolume aan hetoppervlak verkleinen. Zolang het beton plastisch is, kan dezevervorming zonder problemen optreden.Bleeding kan ook worden verminderd door het beton direct opeen fundering te storten die niet is afgedekt door een folie. Eengedeelte van het overtollige water in het beton kan op diemanier via de fundering worden afgevoerd en zal niet naar hetoppervlak worden gestuwd.Een goede betonsamenstelling blijkt in de praktijk een mengselmet niet meer dan 145-150 l/m3fijn materiaal < 0,25 mm. Meerfijn materiaal zal tot een zeer stabiel of zelfs plakkerig betonleiden dat zeer gevoelig is voor plastische krimpscheuren enwaarmee ook de kans op delaminatie toeneemt ten gevolge vante vroeg en te laat schuren.Zwakke zone door uitdrogingWanneer het beton is gestort en afgereid, duurt het, afhankelijkvan het type cement en de specietemperatuur van het beton,circa 4 tot 6 uur totdat het beton beloopbaar is en kan wordenbegonnen met het afwerken van het oppervlak. In deze periodestaat het beton bloot aan de omgevingscondities. Wanneer devloer wordt gestort in een open hal, kan het oppervlak doorwind en/of zoninstraling snel uitdrogen. Een oppervlaktever-damping van enkele liters per m2vloer is dan geen uitzonde-ring: 1 mm verdamping betekent al 1 liter water per m2vloer.Dat water moet dan wel beschikbaar zijn vanuit het beton.Wanneer het beton enige bleeding vertoont, is dit bleedingwa-ter beschikbaar voor verdamping. Bij toepassing van zeerstabiele mengsels wordt het water echter vastgehouden in hetbeton en is er geen water beschikbaar voor de verdamping aan7Delaminatie in monolietvloeren 62009 81betondoorsnede bij toepassing van dooizout. In de meestegevallen zal dit ontstaan op een beperkte diepte, maximaalenkele millimeters onder het oppervlak. De remedie tegendeze scaling is juist wel de toepassing van een luchtbelvormer,tot circa 8% lucht. Dit blijkt een goede bescherming te biedentegen dit effect, echter alleen maar wanneer de luchtbellenfijn verdeeld zijn over de gehele doorsnede. Wanneer hetbetonoppervlak aan de bovenzijde wordt dichtgeschuurd,ontstaat hetzelfde mechanisme als bij de monolietvloer metluchtbellen: de lucht wordt bovenin uitgedreven, van onderuitkan de lucht niet meer ontsnappen en er dreigt delaminatie.Buitenverhardingen met luchtbelvormer mogen dus nooitworden dichtgevlinderd, maar mogen slechts zeer summierworden geschuurd, waarna ze meestal worden voorzien vaneen bezemstreek om de vereiste ruwheid te bereiken.ConclusieDelaminaties ontstaan door horizontale zwakke zones nabij debovenzijde van de monolietvloer. Deze zwakke zones kunnenontstaan door lucht- of waterinsluitingen die zich in een hori-zontale laag vlak onder het oppervlak verzamelen en waardoorde toplaag plaatselijk onthecht. Ook kan de zwakke zoneontstaan doordat het beton, waarop een slijtlaag moet wordenaangebracht, al te veel verhard is of uitgedroogd. De schadewordt veroorzaakt door combinaties van betontechnologischeen uitvoeringstechnische aspecten en door de omgevingscondi-ties tijdens de uitvoering.Beton met meer dan 3% lucht is gevoelig voor delaminaties. Ditluchtgehalte zou op het werk en aan het uiteinde van depompslang moeten worden nagemeten om tijdig te kunnenontdekken of er sprake is van een onverklaarbare luchtbelvor-ming.Bleeding moet zo veel mogelijk worden voorkomen, maar hetbetonmengsel moet voldoende water afgeven om de verdam-ping aan het oppervlak te kunnen bijhouden, zonder dat hetoppervlak uitdroogt. Wanneer de verdamping groter is dan deaanvoer van water uit het beton, dan moet het oppervlak directna het afreien tijdelijk worden nabehandeld.Wanneer het beton begint te verharden en de stijfheidtoeneemt, is deze vervorming niet meer mogelijk en zullenscheuren ontstaan: het beton heeft dan wel stijfheid maar noggeen enkele sterkte. Deze scheuren worden door het schuren enpolijsten van de vloer tijdelijk dichtgevlinderd, maar komen naenkele dagen of weken al aan het licht. Hun scheurwijdte wordtna verloop van tijd relatief groot, omdat tijdens hun ontstaande treksterkte van het beton nog niet is ontwikkeld.Wanneer de omgevingscondities aanleiding geven tot uitdro-ging van het oppervlak moet het betonoppervlak, nadat het isgestort, getrild en op hoogte is afgereid, direct na deze werk-zaamheden worden nabehandeld. Dit kan bijvoorbeeld gebeu-ren door verneveling van water boven het betonoppervlak,maar ook door een geschikte curing compound op het opper-vlak aan te brengen, bijvoorbeeld een acrylaatcuring, die laterkan worden ingeschuurd. Deze tussentijdse nabehandelingvoorkomt verdere uitdroging en is een goede remedie omvroege plastische krimpeffecten te voorkomen.ScalingDe laatste vorm van delaminatie is de scaling van buitenvloe-ren. In buitenvloeren kan afschilferen van het oppervlakplaatsvinden door vorst-dooicycli, verergerd door de toepas-sing van zout (temperatuurschok) bij kritische waterverza-digde condities. Op diverse diepten kunnen zo horizontalescheuren ontstaan die met elkaar een delaminatie kunnenvormen. Deze scheuren ontstaan door bevriezing van waterin de pori?n of door uitzetting in de bovenste laag van de8 9REFERENTIES1 `Proceedings 29th conference on cement microscopy', QuebecCanada, 24-27 Mai 2007 by Dipayan Jana2 Stufib-Stutech studiecel 9; Stutech rapport 25a ? Stufib rapport 12:Losse toplagen in monoliet afgewerkte betonvloeren ? analyse van deoorzaak en aandachtspunten ter voorkoming3 Beton voor vloeren; Betoniek 9/224 Dag- of nachtvlinders; Betoniek 11/274 mm0 mm5 mm10 mm