O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eRegelgevingcement 2002 4 85Na de eerste diagnose van beton-schade door ASR in Nederland in1992 [1] is dergelijke schade ge-constateerd in 40 ? 50 construc-ties in het land (fig. 1). Hiervanheeft met name de serie door ASRaangetaste viaducten over rijks-weg 59deaandachtgetrokken.Deopgetreden schade is mede aan-leiding geweest om te komen totherziening van CUR-Aanbeve-ling 38 [2], hoewel de betrokkenconstructies ontworpen en ge-bouwd waren voor het opstellenervan.De herziening was de taak van dein 2000 ingestelde VC 62. Dezecommissie heeft:? procedures opgesteld om hetrisico op schadelijke ASR tebeoordelen;? maatregelen vastgesteld omschadelijke ASR te voor-komen;? procedures omschreven om deASR-gevoeligheid van toeslag-materiaal te beoordelen.De commissie heeft zich geba-seerd op een inventarisatie van debekende Nederlandse schadege-vallen, op de in het buitenland be-schikbare kennis en richtlijnenter preventie van ASR [3], metname het voorstel voor nieuweCanadese regelgeving [4], ?n opeigen onderzoek naar de samen-stelling c.q. werking van in Ne-derland gangbare toeslagmateria-len en vervangers van portlandcementklinker (hoogovenslak,poederkoolvliegas). In de Aanbe-veling zijn de richtlijnen vastge-legd.A l k a l i - s i l i c a r e a c t i eASR is een chemische reactietussen alkali?n in het beton ensommige toeslagmaterialen. Dereactie kan leiden tot afname vande mechanische eigenschappenvan het beton en scheurvorming.Schadelijke ASR treedt alleen opals tenminste aan de volgendedrie voorwaarden gelijktijdigwordt voldaan:? er moet blijvend periodiek vol-doende vocht in het beton aan-wezig zijn;? er moeten voldoende alkali?nin het beton beschikbaar zijn;? het toeslagmateriaal moetASR-gevoelig zijn.Het ligt voor de hand dat preven-tieve maatregelen ter voorkomingvanhetoptredenvanASRbestaanuit het voorkomen dat aan ten-minste ??n van deze drie voor-waarden voldaan wordt. Dit biedttevens de mogelijkheid aan tesluiten bij de gangbare indelingvan beton in milieuklassen. CUR-Aanbeveling 89 is hierop geba-seerd.V o o r k o m e n v a n d eb e s c h i k b a a r h e i d v a nv o c h tDe afwezigheid van vocht voor-komt wellicht niet per s? in allegevallen het optreden van ASR.Echter, de schade door ASR wordtmet name veroorzaakt doordathet reactieproduct verhardt enwater opneemt, waardoor hetzwelt. Door deze zwelling treedtspanningsopbouwinhetbetonenuiteindelijk schade op. Indien ergeen of onvoldoende vocht be-schikbaar is, zal de ASR-gel nietzwellen en zal geen schade optre-den. In een droge omgeving, teweten beton in milieuklasse 1, isderhalve geen extra preventievemaatregel vereist. Hierbij valt wel??n kanttekening te maken. On-duidelijk is in hoeverre het eigenvocht in het binnenste vanmassief beton voldoende is omtoch zwelling mogelijk te maken.Bij wijze van voorzorg is daaromeen beperking gesteld aan dediktevanbetonelementenwaarbijde afwezigheid van vocht vanbuiten als preventieve maatregelgeldt. Deze dikte is gesteld op 1m. Bij grotere doorsnedes, dienthet risico op schadelijke ASR be-oordeeld te worden als in milieu-klasse 2; deze maatregel is over-genomen uit de Canadese regel-geving [4].Toelichting op CUR-Aanbeveling 89Preventie van betonschadedoor ASR reactiedr. T.G. Nijland, TNO Bouw, Delftir. W.A. de Bruijn, Bouwdienst Rijkswaterstaat, Tilburgdr. J.B.H. Jansen, Bowagemi b.v., DriebergenIn dit artikel wordt een beknopte toelichting gegeven op CUR-Aanbeveling 89`Maatregelen ter voorkoming van betonschade door alkali-silica reactie(ASR)'. CUR-voorschriftencommissie 62 `Alkali-silica reactie in beton' heeft deAanbeveling opgesteld en heeft, in lijn met de Nederlandse praktijk, er voorgekozen de kans op het optreden van schadelijke ASR bij voorkeur te minima-liseren door de juiste cementkeuze en/of betonsamenstelling. Pas als dit nietmogelijk is, wordt de ASR-gevoeligheid van toeslagmaterialen beoordeeld.1 | Typisch voorbeeld vanASR-schadeO n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eRegelgevingcement 2002 486B e s c h i k b a a r h e i d v a na l k a l i ? nVoor beton in milieuklasse 2(vochtig) geldt, evenals voor mas-sieve betonelementen in milieu-klasse 1, dat er zekerheid bestaatdat van buitenaf geen extra alka-li?n het beton zullen binnendrin-gen. Hier is het weliswaar nietmogelijk de zwelling te beperkendoor de beschikbaarheid vanvocht uit te sluiten, maar ASR kanvoorkomen worden door er voorte zorgen dat er onvoldoende al-kali?n beschikbaar zijn. De pre-ventieve maatregel bestaat danook uit het naleven van de limietvoor het alkaligehalte, uitgedruktin natriumequivalent, Na2Oe(=Na2O + 0,658 K2O), van het betonvan 3,0 kg m-3.De indringing van alkali?n vanbuitenaf in beton is mede afhan-kelijk van de dichtheid van datbeton. Voor portlandcementbeton zal de indringing hoger zijndan voor hoogovencement betonen, zij het na enige jaren, beton opbasis van portlandvliegascement.Voor beton op basis van deze ce-menten is de indringing in het al-gemeen minimaal [5]. In milieu-klassen 3 t/m 5 is echter nietgeheel uit te sluiten dat dit toch ineen enkel geval plaats vindt. Hier-door zou het alkaligehalte van hetbeton boven de kritische grensvan 3,0 kg m-3Na2Oekunnenkomen.Bekend is, zowel uit de Neder-landse praktijk [3] als uit experi-menten in ondermeer Canada [4]en Duitsland [6,7], dat de vervan-ging van een deel van de portlandklinker in het cement door hetzijhoogovenslak (foto 2) hetzij poe-derkoolvliegas de hoeveelheid al-kali?n die beschikbaar zijn voorASRsterkbe?nvloedt.Inhetkadervan CUR VC 62 uitgevoerd on-derzoek laat duidelijk zien dat al-kali?nvastgelegdwordenindehy-dratatieranden rondom de slak-deeltjes. Met andere woorden: hetvoor ASR effectieve alkaligehaltein beton met hoogoven- of port-landvliegascement is lager danhet totale alkaligehalte in datbeton. Dit uitgangspunt is ookreeds in CUR-Aanbeveling 38 [2]gehanteerd. Nieuwe, met nameCanadese, experimenten [4]hebben hieraan verdere onder-bouwing gegeven, ook in relatietot gebruik in combinatie met toe-slagmaterialenwaarvanbekendisdat zij ASR-gevoelig zijn. Nuwerkt men in de Angelsaksischepraktijk vaak met bindmiddelenwaarbij de hoogovenslak of vlie-gas met portland cement ge-mengd worden, terwijl in de Ne-derlandse praktijk en die van deons omringende landen veelalmet kant-en-klare hoogoven-en portlandvliegascementen ge-werkt wordt. Daarom verdient hetde voorkeur om de eisen aan ef-fectieve alkaligehaltes van betonmet portland cement, hoogovens-lak en/of vliegas te vertalen naarlimieten voor de totale alkalige-haltes van de cementen, uitgaan-de van een bepaalde neutralisatievan alkali?n door hoogovenslaken vliegas, en een (voor Neder-land) realistische waarde voor hetalkaligehalte van deze laatste. Deresulterende waarden zijn weer-gegeven in tabel 1. Binnen decommissie bestaat verschil vaninzicht over het maximum toe-laatbare alkaligehalte voor CEMIII/B (hoogovencement); zeker-heidshalve is de limiet van 2m/m% zoals gehanteerd in de nuvervallenCUR-Aanbeveling38enin de Duitse regelgeving verlaagd.Zoals duidelijk wordt uit tabel 1,is het maximum toelaatbare alka-ligehalte van het cement afhanke-lijk van de bijdrage van de overigebestanddelen (toeslagmaterialen,hulp- en vulstoffen) in het beton.De in Nederland gangbare toe-slagmaterialen hebben een laagbeschikbaar alkaligehalte, en dealkalibijdrage van de overige be-standdelen zal vrijwel altijd 0,6kg m-3zijn.Het antwoord op de vraag in hoe-verre toeslagmaterialen alkali?nleveren voor ASR is zeer omstre-den. De voorgestelde nieuwe Ca-nadese regelgeving gaat uit van1,2 kg m-3. CUR VC 62 heeft ervoor gekozen om, indien het al-kaligehalte van toeslagmateriaalnietbekendis,uittegaanvandezewaarde. Hierbij is het dan wel vanTabel 1 | Eisen aan cementen met preventieve werking ten aanzien van ASRCement CEM II/B-V CEM II/B-V CEM III/A CEM III/B(portlandvliegascement) (hoogovencement)Minimumgehalte aan vliegas c.q.slak (m/m%) 25 25 50 66Max. Na2Oe vliegas (m/m%) 1 x 2 2 < x 3 ? ?Max. alkaligehalte cement (m/m%)indien de alkalibijdrage van de overige 1,1 1,3 1,1 1,5bestanddelen 0,6 kg m-3indien de alkalibijdrage van de overige 0,9 1,1 0,9 1,3bestanddelen 1,2 kg m-32 | Microfoto van cementmet hoogovenslakO n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eRegelgevingcement 2002 4 87belang dat aangetoond kanworden dat de bijdrage van hulp-en vulstoffen anders dan poeder-koolvliegas verwaarloosbaar ( 2 vol.%poreuze vuursteen + chalcedoon+ opaal bevat, is de situatie inge-wikkelder. De zeer versneldemortelbalk expansietest is niet ge-schikt voor materialen met eenhoog gehalte aan poreuze vuur-steen. Als beproevingsmethodevoor deze materialen resteert der-halve in principe alleen de betonprisma expansietest. Binnen VC62 is niet iedereen er van over-tuigd dat de resultaten van dezebeproevingsmethode voldoendebetrouwbaar zijn om ook voorconstructies met een beoogde le-vensduur van meer dan 50 jaar tegaranderen dat geen schadelijke3 | Variatie van het R?ntgendiffractiepatroon vansilica met afnemendekristalliniteit, naar [9]69 68 67 66Degrees 20 Cu Koc1and Koc2CRYSTALLINITYINDEX1007.25.82.61.2< 1.0O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eRegelgevingcement 2002 488ASR zal optreden. Daarom is inCUR-Aanbeveling 89 gekozenvoor de volgende tweedeling:? Voor constructies met eenbeoogde levensduur van 50 jaarof minder en een alkaligehaltevan het beton van 3,0 kg m-3moet de ASR-gevoeligheid vanhet toeslagmateriaal bepaaldworden door middel van de be-tonprisma expansietest;? Voor constructies met eenbeoogde levensduur van meerdan 50 jaar of constructies meteen beoogde levensduur vanminder dan 50 jaar ?n een al-kaligehalte van het beton dathoger is dan 3,0 kg m-3moet,om het risico op schadelijkeASR te minimaliseren, de be-tonsamenstelling worden aan-gepast.C o n c l u s i eSamenvattend kan gesteld wor-den dat voor beton in alle milieu-klassen het mogelijk is adequatepreventieve maatregelen te ne-men om schade door ASR te voor-komen door er voor te zorgen dataan tenminste ??n van de essen-ti?le voorwaarden voor het optre-den van de reactie niet voldaanwordt. CUR-Aanbeveling 89 geefthiervoor richtlijnen. Deze sluitenqua keuze van cementsoort en be-tonsamenstelling nauw aan bij deNederlandse bouwpraktijk, metander woorden: om andere re-denen dan het voorkomen vanASR wordt vaak al een betonsa-menstelling gehanteerd die hetoptreden van schadelijke ASRvoorkomt. Mede door het veelvul-dige gebruik van hoogovence-ment is het aantal constructiesmet betonschade door ASR in Ne-derland beperkt. In geen enkelgeval betreft het beton op basisvan hoogoven- of portlandvliegas-cement [3, 10]. L i t e r a t u u r1. Heijnen, W.M.M., 1992.Alkali-aggregate reactions inthe Netherlands. Proc. 9thInt. Conf. AAR Concr.,London, 432-439.2. CUR-Aanbeveling 38. `Maat-regelen om schade aan betondoor de alkali-silicareactie(ASR) te voorkomen'. CUR,Gouda, 1994.3. Nijland, T.G. & Jansen,J.B.H., 2001. Overzichtnieuwe kennis en Neder-landse ervaring met betrek-king tot alkali-silica reactiesedert CUR-Aanbeveling 38(1994). TNO rapport 2000-BT-MK-R0317.4. Fournier, B., B?rub?, M.A. &Rogers, C.A., 2000. CanadianStandards Association (CSA)standard practice to evaluatepotential alkali-reactivity ofaggregates and to select pre-ventive measures againstalkali-aggregate reaction innew concrete structures.Proc. 11thInt. Conf. AAR,Montr?al, 633-642.5. Visser, J.H.M. & Polder,R.B., 2001. Alkali-silicareac-tie in beton: Indringing vanalkali?n. TNO rapport 2000-BT-MK-R0207.6. Smolczyk, H.G., 1974. Slagcements and alkali-reactiveaggregates. Proc. 6thInt.Symp. Chemistry of Cement,Moscow.7. Siebel, E., Bokern, J. & Sylla,H.M., 2001. Entwicklungneuer NA-Zemente auf Basisvon Zementen mit H?tten-sand als Hauptbestandteil(Teil 1). Beton 51:693-697.8. Heijnen, W.M.M. & Larbi,J.A., 1999. Preventive meas-ures against concretedamage to ASR in theNetherlands ? current state-of-affairs. Heron 44:285-298.9. Murata, K.J. & Norman II,M.B., 1976. An index of cry-stallinity for quartz. Amer.J. Sci. 276:1120-1130.10. Nijland, T.G. & Jansen,J.B.H., 2002. ASR in Neder-land: ervaringen in de prak-tijk, karakterisatie van toe-slagmaterialen en cement,en achtergronden bij preven-tieve maatregelen. CUR-rapport, CUR, Gouda.11. RILEM TC 106-1, 2000.Detection of potential alkali-reactivity of aggregates:Petrographic method. FinalDraft.12. RILEM TC 106-2, 2000.Detection of potential alkali-reactivity of aggregates ? Theultra-accelerated mortar-bartest; Mater. Struct. 33:283-293.13. RILEM TC 106-3, 2000.Detection of potential alkali-reactivity of aggregates ?Method for aggregate combi-nations using concreteprisms. Mater. Struct.33:290-293.