themaZelfherstel bewezen in de praktijk1 201662themaZelfherstelbewezen inde praktijk1Proefprojecten met twee systemen voor zelfherstellend betonZelfherstel bewezen in de praktijk 1 2016 63Scheuren in het beton van parkeergarages kunnenom verschillende redenen voor problemen zorgen.De laatste jaren is veel onderzoek gedaan naar demogelijkheden van het zelfherstellende vermogenvan beton. TU Delft heeft in het kader van het onder-zoeksprogramma `Ontwikkeling van zelfherstellendematerialen' twee betonreparatiesystemen ontwikkeld:een vloeibaar herstelmiddel en een reparatiemortel,beide gebaseerd op de werking van actieve bacteri?n.In samenwerking met BAM is de effectiviteit vanbeide producten beproefd voor het lekdicht makenvan scheuren. De behaalde resultaten zijn dusdanigpositief dat een grootschalige toepassing wordtvoorzien.Parkeergarages hebben vaak problemen met water- of vloeistof-dichtheid. Enerzijds kan water door watervoerende scheuren vanbuitenaf de garage binnendringen. Anderzijds kan vloeistof doorde aanwezige scheuren in tussenvloeren naar ondergelegengedeelten lekken. Het gaat daarbij vaak om water dat door auto'swordt achtergelaten. Dit water kan vervuilingen en (in de winter-periode toegepaste) dooizouten meenemen die zich op de lakvan auto's kunnen aftekenen. Hetzelfde geldt voor de aanwezigevrije kalk en cement die het water aan zich binden tijdens de reisdoor de betonvloer. Daarnaast bestaat het risico dat het water ende eventueel daarin aanwezige dooizouten ook nog eens dewapening van de betonconstructie kunnen aantasten.BetonreparatiesystemenOm deze schademechanismen te voorkomen, is het van belangdat de scheuren worden gedicht. Met de door de TU Delftontwikkelde reparatiesystemen kan het zelfherstellende vermogenvan bestaande betonconstructies worden versterkt. In zowel hetvloeibare herstelmiddel als de reparatiemortel zorgen actievebacteri?n voor vorming van kalksteen waardoor voorkomendepori?n worden dichtgezet. Deze voor mens en milieu onschade-lijke bacteri?n zetten de aan beide systemen toegevoegdevoedingsstoffen om in kalksteen.Vloeibaar herstelmiddelHet vloeibare herstelmiddel wordt toegepast als tweecomponenten-systeem. Het wordt aangebracht als spray met handgedragensproeisystemen. De sterk alkalische buffer, aanwezig in de eerstelaagviskeuze vloeistof, reageert met calcium bevattendevoedingsstoffen, opgelost in de tweede vloeistof. Hierdoorvormt zich onmiddellijk een hoogviskeuze gel. De gel en dedaarin voorkomende voedingsstoffen wordt vervolgens in deloop van enkele weken door de in de vloeistof aanwezige bacte-ri?n omgezet in kalksteen, wat voor een permanente afsluitingvan scheuren en pori?n zorgt.ReparatiemortelBij de reparatiemortel worden, in tegenstelling tot het vloeibareherstelmiddel, de bacteri?n en voedingsstoffen in de vorm vaneen korrel aan de mortel toegevoegd. Deze specifieke korrelszijn in nauwe samenwerking met Corbion (voorheen Purac)ontwikkeld. De stevige, van een coating voorziene, korrel zorgtervoor dat de bacteri?n niet tijdens het inmengen actief wordenmaar pas op het moment van scheurvorming in de reedsaangebrachte, verharde mortel. Naast de korrel die zorgt voorzelfherstel van scheuren, bevat de reparatiemortel ook plasticvezels (polyvinylalcohol ofwel: PVA). Deze vezels zorgenervoor dat de uitgeharde mortel flexibel blijft waardoor eengoede hechting met de ondergrond plaatsvindt en bovendiendat gevormde krimpscheuren zeer klein blijven (< 0,1 mm) [1].ProevenVloeibaar herstelmiddelLaboratoriumproeven met het vloeibare herstelmiddel tonenaan dat scheuren met een wijdte tot 0,2 mm na een behandelingen scheuren met een wijdte tot 0,4 mm na twee behandelingenwaterdicht zijn (fig. 2). Proefstukken met 0,2 tot 0,4 mm wijdescheuren, wel- (`bacteria') en niet- (`control') behandeld met hetvloeibare herstelmiddel laten zien dat behandeling leidt tot volle-dige waterdichtheid van behandelde, maar niet van onbehandeldeproefstukken (linker deel figuur 2). Na vijf vorst-dooicycli blijkting. Jeroen van DrielBAM Advies & Engineeringdr. Henk JonkersTU Delft, fac. CiTG1 Beton hersteld met reparatiemortelScheurwijdteVeelal wordt de scheurwijdte-eis in betonvloeren in parkeergaragesgekoppeld aan de milieuklasse van de vloer. Bij veel tussenvloerengeldt als milieuklasse XC3 en/of XD3. De maximale scheurwijdtedie daarbij hoort, is 0,2 of 0,3 mm bij toepassing van normaalwapeningsstaal. Bij deze gestelde randvoorwaarde blijkt in depraktijk vaak dat de vloeren niet vloeistofdicht zijn. Het is daaromook niet voor niets dat CUR-Aanbeveling 65 (Ontwerp, aanleg enherstel van vloeistofdichte voorzieningen van beton) de scheur-wijdte-eis voor vloeistofdichte vloeren heeft aangescherpt naarmaximaal 0,15 mm, waarbij de waterhoogte niet groter mag zijndan de helft van de vloerdikte.themaZelfherstel bewezen in de praktijk1 2016642 Laboratoriumproeven tonen de effectiviteit van het vloeibare herstelmiddel aan [2]3 Gewichtsverlies van geboorde, poreuze betonkernen na blootstelling aan zevenvorst-dooicycli [3]4 Aanbrengen vloeibaar herstelmiddel met schrobmachines5 Aanbrengen vloeibaar herstelmiddel met hogedrukspuitende waterdichtheid van beide afgenomen, maar significantminder van behandelde dan van onbehandelde proefstukken(rechter deel van figuur 2).Vorst-dooiproeven uitgevoerd aan geboorde kernen uit eenmet het vloeibare herstelmiddel behandelde vloer uit eenparkeergarage in Vlissingen tonen aan dat vorstschade tot dehelft afneemt in vergelijking met onbehandelde delen (fig. 3).Onbehandelde kernen verliezen tot twee keer zo veel gewichtals met het vloeibare herstelmiddel behandelde kernenReparatiemortelLaboratoriumproeven met de ontwikkelde reparatiemortellaten zien dat de hechtingssterkte aan het onderliggende betonhoog is, namelijk 2,89 MPa na 35 dagen uitharden. Dezegemiddelde hechtingssterkte voldoet ruimschoots aan degeldende norm R3 (> 1,5 MPa) voor constructieve reparatie-mortels volgens de standaard NEN 1504-3 [1].Pilot vloeibaar herstelmiddelNa een eerste succesvolle kleine pilotstudie, uitgevoerd in eenparkeergarage in Vlissingen, is de eerste grootschalige toepassing6 Elektronenmicroscopische opname van kalksteenvormingdoor bacteri?n in scheuren van beton behandeld met hetvloeibare herstelmiddel; de afdrukken van de staafvormigebacteri?n zijn duidelijk zichtbaar in het gevormde kalksteenbron: Arjan Thijssen, Microlab, TU Delft432onbehandeld behandeld met vloeibaar herstelmiddelna impregneringvijf vorst--dooicycli100,050,00,0-50,0-100,0-150,0afnamedoorlaatbaarheid[%]behandeld met vloeibaarherstelmiddelgewichtsverlies[kg/m3]onbehandeld543210proefstukkenZelfherstel bewezen in de praktijk 1 2016 65met het vloeibare herstelmiddel uitgevoerd in twee fasen(oktober 2014 en maart 2015) op tussenvloeren van eenparkeergarage in Apeldoorn. In twee fasen werd hier in totaal12 000 m2vloeroppervlak behandeld (2 ? 6000 m2). De vloerenin deze parkeergarage zijn voorzien van een polymeercoatingtoplaag die tijdens het herstel is blijven zitten.De pilot was erop gericht lekkage in tussenvloeren en daarmeeschade aan auto's en de wapening te voorkomen. De keuze voorhet vloeibare herstelmiddel, in plaats van traditioneel injecteren,werd gemaakt omwille van twee aspecten. Doordat het herstel-middel met lage druk uitwendig op de vloer wordt aangebracht,zal in tegenstelling tot traditionele injecties g??n schade ontstaanaan de aanwezige topcoating. Daarnaast is het grote voordeeldat het totale vloerveld slechts in een dagdeel is te behandelen,waardoor de overlast voor de gebruikers van deze garage zeerbeperkt is.Gezien de grootte van het totaal te behandelen oppervlak isbij deze pilot gekozen voor twee verschillende manieren vanuitvoering. Bij de eerste 6000 m2werd het vloeibare herstelsys-teem aangebracht door gebruik te maken van schrobmachines(foto 4). Bij de tweede 6000 m2is dit gebeurd met behulp vanhandgedragen hogedrukspuiten (foto 5).Het laagviskeuze zeer waterige herstelmiddel dringt effectiefdoor de kleine pori?n en fijne haarscheurtjes. Bij aanwezigheidvan een topcoating bestaat de kans op grotere (bredere) scheur-vorming in de betonvloer, waardoor het waterige herstelmiddelte snel door de onderliggende grotere scheuren kan lopen,zonder voldoende tijd te hebben tot gelvorming. In geval vanaanwezigheid van een topcoating kunnen meerdere behande-lingen hierdoor noodzakelijk zijn.Na het aanbrengen van het herstelmiddel is een periode nodigvan circa zes weken voor het substantieel vormen van kalksteen.De vorming van kalksteen kan vooral zichtbaar worden gemaaktdoor het analyseren van geboorde kernen omdat het grootstegedeelte van de kalksteen dieper in de scheur ontstaat (foto 6).Met het blote oog is daarom aan het oppervlak nauwelijks ietswaarneembaar. Na anderhalve maand bleek de effectiviteitvan het herstelmiddel wel waarneembaar in de vorm van sterkafgenomen waterdoorvoer. Na enkele maanden tot een half-jaar na behandeling zijn tijdens regenachtige perioden danook geen natte plekken aan plafond en onderliggende vloermeer zichtbaar.65Zelfherstel bewezen in de praktijk1 201666thema7 Mortel met zelfherstellende korrel aangebracht8 Beton hersteld met reparatiemortel9 Aanbrengen reparatiemortel bij het Groninger Forumper minuut per scheur (0,2 tot 0,3 mm wijd) v??r behandeling,tot een enkele druppel per minuut circa vier maanden nabehandeling.De opdrachtgever was dusdanig onder de indruk van de resul-taten dat hij begin februari 2015 heeft besloten ook de tweede6000 m2te behandelen met het vloeibare herstelmiddel.Pilot toepassingen met zelfherstellendereparatiemortelLekkage van kelderwanden door scheurvorming in het beton iseen bekend probleem. Een specifieke watervoerende scheur ineen betonnen kelderwand van een gebouw in Assen bleek natwee reparaties met klassieke injectietechniek, nog steedswatervoerend. In overleg met TU Delft werd besloten hier eeneerste kleinschalige pilot uit te voeren met herstel met de nieuwontwikkelde met PVA-vezels versterkte, krimparme mortel,voorzien van zelfherstellende korrels.Deze eerste proef werd uitgevoerd in juni 2014. Na het eerstuithakken en opruwen van de scheur, ten behoeve van een goedhechtoppervlak, werd in eerste instantie een snel verhardendcement op het watervoerende deel van de scheur aangebracht.Dit cement had als functie de eerste watertoevoer te stelpenen bovendien een goede aanhechting te vormen voor hetherstelmiddel.Direct daarna werd de reparatiemortel aangebracht (foto 7). Nadrie weken werd een eerste controle op de werkzaamheid vandeze mortel uitgevoerd. De waterdoorvoer door de hersteldescheur was in deze periode meer dan gehalveerd (foto 1 en 8).Na een periode van circa drie maanden bleek de watervoeringdoor de scheur geheel gestopt. Deze resultaten zijn aanleidinggeweest een grotere pilot uit te voeren bij het Groninger Forum.Pilot Groninger ForumHet Groninger Forum is gerealiseerd met een bouwput vandiepwanden. De diepwanden blijven bij deze parkeergarage inhet zicht van gebruikers. De parkeergarage omvat vijf bouwlagenondergronds, waardoor met name bij de onderste verdiepingdoor de daar voorkomende hoge grondwaterdruk op diverselocaties zweetplekken en kleinere lekkages door microscheur-vorming zichtbaar zijn. Ten gevolge hiervan is in overleg methet uitvoeringsteam ter plaatse besloten deze lekkages te stoppendoor toepassing van de nieuw ontwikkelde zelfherstellendereparatiemortel (foto 9). Deze pilot is eind augustus 2015uitgevoerd.Ook hier is de scheur eerst uitgehakt om voldoende hechtopper-vlakte te realiseren. Hierbij werd tot op het goede beton eensleuf gemaakt van minimaal 50 mm diep. Vervolgens werd ookhier eerst een snelverhardend cement aangebracht om deTijdens de uitgevoerde pilot werd de functionele effectiviteitvan het herstelmiddel met regelmatige tussenpozen beoordeeldop de mate van waterdoorvoer ter plaatse van een scheur. Ditgebeurde door het plaatsen van houten raamwerken op speci-fieke locaties op de vloer. Na het vullen van de raamwerkenmet 10 liter water werd volgens een vastgesteld protocol dewaterdoorvoersnelheid bepaald door het registeren van hetaantal doorlopende druppels per minuut. Een kenmerkendresultaat werd vastgesteld van afname van rond de 45 druppels78Zelfherstel bewezen in de praktijk 1 2016 67herstelmiddel goed aan te brengen, maar is het niet altijdduidelijk hoe groot de scheurwijdte in de onderliggende beton-vloer is. Daardoor kan een herhaling van de behandeling nodigzijn.De vezelversterkte krimparme herstelmortel is eveneens eengoed product om bij actieve watervoerende scheuren toe tepassen. Ondanks de tot op heden nog beperkte ervaringenzijn de resultaten zeer hoopgevend en zijn nog vele mooietoepassingen van dit product te verwachten. LITERATUUR1.Sierra-Beltran, M.G., Jonkers, H.M., Schlangen E., Characterization ofsustainable bio-based mortar for concrete repair. Construction andBuilding Materials 67, 2014, pp. 344-352.2.Wiktor, V., Jonkers, H.M., Protection of aged concrete structures:application of bio-based impregnation system. AMS '14 Proceedingsof the Int. Conference on Ageing of Materials & Structures, Delft,26-28 May 2014, The Netherlands, 2014, pp. 295-301.3.Wiktor, V., Jonkers, H.M., Field performance of bacteria-based repairsystem: pilot study in a parking garage. Case Studies in ConstructionMaterials, Volume 2, Elsevier, June 2015, pp. 11-17.4.Wiktor, V., Thijssen,k A., Jonkers, H.M. , Development of a liquid bio-based repair system for aged concrete structures Concrete Repair,Rehabilitation and Retrofitting III ? Alexander et al. (eds), Taylor &Francis Group, London, 2012, pp. 955-960.watertoestroom in de opengehakte scheuren te stelpen. Directna het opdrogen van het cement werd de zelfherstellendemortel aangebracht. Door de krimparme eigenschappen vandeze mortel werd een goede aanhechting met het onderliggendebeton gerealiseerd. Door de toevoeging van de vezels aan demortel werd de optredende trekspanning ? ten gevolge van dewaterdruk na verharding ? gelijkmatiger verdeeld, resulterendin beperkte microscheurvorming. De aanwezige kalksteen-vormende bacteri?n in de mortel konden de ? na verharding ingeringe mate ontstane ? microscheuren effectief afdichten. Deop foto 8 zichtbare witte strepen bestaan uit kalkdeeltjes diegedurende het herstelproces uit de verdichtende scheurenvloeien. Tien weken na het aanbrengen van de zelfherstellendereparatiemortel in deze pilot bleken de voorheen aanwezigescheuren waterdicht.Conclusies en aanbevelingenHet vloeibare herstelmiddel, speciaal ontwikkeld voor het per-manent waterdicht maken van 0,2 tot 0,4 mm wijde scheuren, iseen snel toepasbaar en arbeidsvriendelijk middel dat door eengespecialiseerd team goed en gemakkelijk is aan te brengen.Het aanbrengen dient te gebeuren op bezemschoon en droogbeton om een diepe indringing in scheuren en pori?n te garan-deren. Voor de opdrachtgever en gebruiker van een behandeldeparkeergarage is de overlast door herstelwerkzaamheden slechtszeer beperkt. Bij een aanwezige coating op de betonvloer is het9