Duurzaamheid van betonb.uitengaatsOp 21 februari jl. had in Scheveningen eenstudiedag plaats over de duurzaamheid vanbeton in offshore constructies. Studie en on-derzoek over dit onderwerp heeft plaats ineen samenwerkingsverband van CUR-VB enIRO. De laatste, voluit Industri?le Raad voorde Oceanologie, is een stichting, opgerichtdoor het Ministerie van Economische Zaken,met als doel het behartigen van de belangenvan het Nederlandse bedrijfsleven, werk-zaam in de offshore.In samenwerking met CUR-VB wordt onder-zoek verricht op het gebied van betonme-chanica, vermoeiing en duurzaamheid.Sinds 1973 nemen de ervaringen op het ge-bied van de offshore toe en dat geldt meerin het bijzonder ook voor de toepassing vangewapenden voorgespannen beton. Dezeontwikkelingen leiden vanzelfsprakend toteen verhoogde belangstelling voor het ge-drag van beton in een marien milieu. Voor dehand liggende vragen zijn daarbij: hoe staathet met de vermoeiing van beton en met deaantasting en corrosie. In een mariene om-geving worden betonconstructies immerslangdurig aan wisselende belastingen bloot-gesteld.Instanties die zich hebben belast met debeantwoording van dergelijke vragen doener verstandig aan de betrokkenen regelmatigop de hoogte te houden met de stand vanhet onderzoek en de verkregen resultaten.Dikwijls geschiedt dat door rapportage tij-dens een studiedag, maar ook door het pu-bliceren van onderzoeksrapporten.Tijdens de studiedag op 21 februari warenvier rapporten verkrijgbaar:- corrosie van de wapening in gewapend-betonconstructies (84-1);- verzinkt staal in beton van buitengaatseconstructies (84-2);- thermische co?ffici?nten en relaxatie vanbeton in het temperatuurgebied van -5 ?C tot80?C (84-3);- corrosiebescherming van eindverankerin-gen van voorspanelementen in offshore con-structies (84-4).Naar aanleiding van de studiedag is in Ce-ment 1984 nr. 3 gepubliceerd over de detec-tie van oppervlaktescheuren en corrosie inmoeilijk toegankelijke constructies onder dezeespiegel (voordrachten door drs.J.1. deLange en ir.K.Verhulst).In dit nummer van Cement vraagt de redactieaandacht voor nog twee onderwerpen metbetrekking tot het bouwen in mariene omge?ving, enerzijds een onderzoek naar de duur-zaamheid van waterbouwkundige construc-ties langs de Nederlandse kust (een gedeeltevan een rapportage doorir.J.G.Wiebenga)en anderzijds de uitkomsten van een enqu?teonder internationale deskundigen naar deduurzaamheid van eindverankeringen vanvoorspanstaal (voordracht van ir.J.J.Eber-wijn). Beide kunnen worden beschouwd alseen evaluatie van reeds verkregen ervarin-gen waaraan de duurzaamheid van con-structies in zee kan worden getoetst. Im-mers, de praktijk is nog altijd de beste leer-meester.ir.J.G.WiebengaSecretaris CUR-VB-onderzoekcommissieB23Hoofd Afdeling Bouwmaterialen IBBC-TNODuurzaamheid van 64 betonconstructiesin en aan zeeInleidingDoor de ligging aan de Noordzee zijn er inNederland veel betonconstructies in of nabijzeewater gebouwd. De laatste decennia issprake vaneen schaalvergroting van dezeconstructies en van de extreme omstandig-heden waarin ze kunnen verkeren. Men hoeftslechts te denken aan de Deltawerken en aande offshore-exploitatie platforms. Vooral bijde Delta-constructies wordt een zeer langelevensduur vereist: voor de stormvloedke-ring in? de Oosterschelde bijvoorbeeld tenminste 200 jaar.Wat de duurzaamheid betreft, kunnenmeestal slechts kwalitatieve beschouwin-Cement XXXVI (1984) nr. 4gen worden gegeven. Een nauwkeurigekwantitatieve voorspelling is moeilijk,omdatenerzijds de omstandigheden bij de exposi-tie sterk kunnen vari?ren en anderzijds,om?dat de kwaliteit van de betonconstructieskan verschillen.De grootste belemmering echter ligt in hetontbreken van voldoende nauwkeurige ma-thematische modellen om de vele mogelijkesoorten van aantasting te beschrijven. Debeste leermeester is daarom tot dusver hetgedrag in praktijkomstandigheden. Daarombesloot CUR-VB tot de instelling van com-missie B 23 met als taak door middel vaninspecties het duurzaamheidsgedrag vanbetonconstructies in of aan zee na te gaan.215In totaal werden 64 objecten ge?nspecteerd,waaronder sluizen, kaden, pieren en dergelij-ke. Zij varieerden in ouderdom van 3 tot 63jaar. Door medewerking van Rijkswaterstaatkon een aanvullend laboratoriumonderzoekworden verricht op cilinders geboord uit 5sluizen in Zeeland.Bij de aantasting van gewapend-betoncon-structies moetonderscheid worden gemaakttussen het beton zelf en de wapening. In zee-water doen zich de volgende mogelijkhedenvoor:- aantasting van beton door: sulfaat, vorsten fysische en mechanische verwering;- corrosie van wapeningsstaal door: carbo-natatie, chloriden en scheuren.1) niet bekend is welk cement is gebruiktTabel 1Voorgeschreven cement (voor zoverbekend)aantalvoorgeschreven cementsoort objectenhoogovencement klasse A 35hoogovencement klasse A plus tras 7hoogovencement klasse B 6portlandcementklasseA 3portlandcement klasse A plus tras 1snelverhardendzeewaterbestand1)totaal 53InspectiesGetracht werd zoveel mogelijk gegevens teverkrijgen van de 64 ge?nspecteerde objec-ten, zoals ouderdom, voorgeschreven be-tonsamenstelling, wijze van storten en ver-dichten, type bekistingsmateriaal en beton-dekking. Tijdens de inspecties werd gezochtnaar zichtbare tekenen van aantasting bovende laagwaterlijn, zoals craquel?, scheuren,loszittende betondekking, wapeningscorro-sie, verwering van het betonoppervlak enz.Deze defectenwerden uitgedrukt in de scha-len: geen, weinig, matig, veel.De schalen waren bedoeld om een indruk tegeven van de hoeveelheid schade per een-heid van betonoppervlak van het ge?nspec-teerde onderdeel van de constructies. Voorde corrosie betekende dit het aantal corro-sieplaatsen per eenheid van oppervlak. Bijde scheuren was ook het aantal per eenheidvan oppervlak bepalend, dus niet de scheur-wijdte. Watbetreftverwering werd het verliesaan materiaal als de diepte onder het oor-spronkelijke oppervlak als maatstaf geme-ten.Voorts werd de carbonatatiediepte gemetenmet phenolphtale?ne als indicatorvloeistofen de betondekking met een dekkingsmeter.Met foto's werd een overzicht verkr~gen vande conditie van de constructies.Resultaten van de inspectiesVoorgeschreven cementsoorten en cement-gehaltenVan 53 van de 64 objecten konden de voor-geschreven cementsoorten worden achter-haald (tabel 1). In de meeste gevallen washoogovencement gebruikt, soms in combi-natie met tras. De voorgeschreven cement-gehalten zijn in een histogram uitgezet. Hetbleek dat de mediaan ligt bij 340 kg/m3, dehoogste waarde bij 400 kg/m3en de laagstebij 220 kg/m3? Deze laatste hoeveelheid ce-ment werd voorgeschreven als 'snelverhar~dend zeewaterbestendig' cement. Hetis nietbekend wat voor cement werd bedoeld.Waargenomen corrosieDe hoeveelheid corrosie, dus het aantalroestplaatsen per eenheid van oppervlak,wordt in tabel 2 gegeven. Bij 88% van deobjecten werd in het geheel geen corrosieaangetoond. Het is interessant om nate gaanwaarom bij sommige objecten wel en bij an-dere van geen corrosie sprake is. De beton-dekking van de diverse objecten varieerdeaanzienlijk. De laagste waarden waren 20 ?25mm en de hoogste 80 ? 90 mmo Inuitzon-deringsgevallen waren er ook wel wape-ningsstaven dicht bij het betonoppervlak ge-legen.Tabel 2Aantal objecten met verschillende typenschaderelatieveobjecten met schadehoeveelheid corrosie scheuren craquel? verweringschade aantal (%) aantal (%) aantal (%) aantal (%)geen 56 (88) 42 (66) 58 (91) 32 (50)weinig 2 (3) 14 (22) 5 (8) 24 (38)matig 3 (4,5) 7 (11 ) 1 (1) 8 (12)veel 3 (4,5) 1 (1 ) 0 (0) 0 (0)totaal 64 (100) 64 (100) 64 (100) 64 (100)Object~5d 3c 23acementgehalte.27S -300 kg/mx 320 350- ",....-A 360-40061h..o onbekend 6 ~LI '61 ~?A"A A,.-"~-n~ ,.veel..Igeen.! mati111oI..I.. ??o wemlu2Corrosie als functie van de betondekking1Corrosie als functie van de ouderdom1 2 3 4 5 678 10 20 30 4050 70 100ouderdom -Jo- jaar48 3-62j1 8 geen1 471 47Tabel 3Waargenomen carbonatatiedieptenveelweinig90cementgehalte? 275 - 300 kg/m335d40 50 60 70 80betondekking-. mm30~3c 23a2010objectx 320- 50 "A 360 - 400 "6h 27 6a o onbekend26cA"" "AQ_ ",. A,.orgeenoud?rdom ~ jaar3 4 5 6 7 8 10 20 30 40 50 70 1002cementgehalte? 275 - 300 kg Im3x 320 - 350- ..A 360 400 ..0 onbekend?.I"veeli geenOl?? matig'"~...~ weinigCement XXXVI (1984)nr. 4 217Tabel 4Carbonatatiediepte, druksterkte,pori?ngehalte en cement- (plustras)gehalte van uitgeboorde cilinders1) gemiddelde van 4 metingen2) gemiddelde van 2 of 3 metingen3) gemiddelde van 4 metingen4) gemiddelde van 2 metingen5) 'snelverhardend zeewaterbestand'6) 275-300 kg/m3 cement plus60-30 kg/m3trasobjectbuitenkeersluisteVlissingenmiddensluis teVlissingenschutsluis teVlissingenschutsluis inZandkreekdamschutsluis teBruinisseouder- carb.- druk- pori?n- cement- (plus tras)dom diepte1) sterkte2) gehalte3) gehaltegemeten4) voor-geschre-venjaar mm NOmm2%v/v kg/m3 kg/m326 0-5 60,7 14,1 340 34049 2-10 26,6 20,0 300 2205)27 0-1 76,4 12,0 348 34018 0-5 64,5 13,8 325 32516 0-2 66,2 12,1 343 3306)bepaald. Enkele typerende resultaten wor"den gegeven in de figuren 7, 8 en 9. Hieruitblijkt tot welke diepten het chloride maximaalwaS ingedrongen. Een chloridegehalte van0,17% op de betonmassa komt globaal over-een met een equivalente hoeveelheid van 2%calciumchloride (CaCI2.2H20) op de cement-massa. Deze waarde werd vroeger dikwijlsaangehouden als de maximaal toelaatbarehoeveelheid te doseren calcium-chloride.Vergelijking van de figuren 8 en 9 toont aandat het chloride nabij een scheur dieper inhet beton kan dringen, zoals is te verwach-ten.Verder onderzoek naar mogelijke verbandentussen chloride-indringing en resp. pori?n-gehalte, expositietijd en cementgehalte,toonde aan dat het verband met de exposi"tietijd zeker aanwezig is en wellicht ook methet pori?ngehalte. De relatie tussen chlori-de-indringing en cementgehalte is niet dui"delijk.ConclusiesVanuit een oogpunt van duurzaamheid vangewapend-betonconstructies in of nabijzee,kunnen uit ditonderzoek de volgende hoofd-conclusies worden getrokken:1. De carbonatatiediepte nabij de laagwa-terlijn was laag, zelfs na lange expositietijdenen in poreus beton.2. De corrosie van wapeningsstaal, voorzover waargenomen, werd waarschijnlijkveroorzaakt door chloride-indringing.3. Onafhankelijk van het cementgehaltewerd wapeningscorrosieslechts waargeno-men in objecten met een lange expositietijden met een relatief geringe betonbedekking.4. De maximale indringingsdiepte van chlo-ride leek vooral af te hangen van de exposi-tietijd en van het pori?ngehalte.5. De aanwezigheid van scheuren hing nietsamen met het cementgehalte van het beton.Nabij scheuren was chloride dieper in het be?ton gedrongen.6. De mate waarin het betonoppervlak wasverweerd, correspondeerde niet met de ou-derdom of met het cementgehalte. Het wasniet duidelijk welke parameter primair voorde ve~wering verantwoordelijk was..515026 jaarO-Smm12.6 - 14,5 ?1060.7Njmm2340kgjm3--------I.~ mmouderdomcarb. dieptepori?ngehaltedruksterktecementgehalteSO 100diepteO.2Sm-NAP\ O.20m-NAPo?5 r----~----.,.2 f--'----J~L~--+--------t~--------t170'0l';.cr\ max. I.11---4~---'~,,;--'"------+-------i~ .l_---..-.4 H----r-----jtc:2....c..CIJ.