IMATERIALEN IREPARATIEREALKALISATIE VANGECARBONATEERD BETONVIA ELEKTRO-OSMOSEir.AJ. van den Hondel, Nebest betononderhoudsadviseurs bv, Vianenir.CJJ.Rijnen en ingJ.P.Winkelman, Aronsohn raadgevende ingenieurs bv, RotterdamRealkalisatie van gecarbonateerd beton via elektro-osmose is een proces waarbijalkalische elementen uit een opgebrachte gel in het beton 'dringen'. Daarbij wordtde pH van het pori?nwater op een waarde van circa 13,5 gebracht. Het is een systeemdat ongeveer twee jaar geleden is ontwikkeld en beproefd. Ook al is van ditrealkalisatieproces nog niet alles bekend, de eerste resultaten lijken zeer de moeitewaard. In dit artikel wordt nader ingegaan op de principes van de methode en deuitvoering. Belangrijk voordeel van realkalisatie is dat er geen sloopwerk van debetonconstructie aan te pas komt.Betonschade, in het bijzonder be-tonschade veroorzaakt door cor-roderend wapeningsstaal, is in-middels een bekend verschijnsel. Deeerste grote schrikreactie is geluwd enover het algemeen worden thans onder-houd en reparatie aanbetonconstructiesgeaccepteerd als zijnde noodzakelijk.Het zwaartepunt van de aandacht heeftzichverplaatstnaar hetvindenvan repa-ratiemethodieken voor de verschillendeschademechanismen.Kernbegrippen als effectiviteit, kwali-teit, duurzaamheid, uitvoeringsmoge-lijkheden en kosten spelen in dit ver-band een rol.Staal in beton corrodeert normaliterniet, doordat in het beton een alkalischmilieu met een pH van meer dan 12,5aanwezig is. In het gebied tussen pH - 9en pH - 14 vormen namelijk de eerstecorrosieprodukten een goed hechtendeen dichte passiveringslaag op het staal.Van deze passiveringslaag is de diffusie-weerstand voor ionen zo hoog, dat devoor het elektrochemische proces beno-digde stroomkring wordt onderbroken.Het staal is gepassiveerd en corrodeertniet verder. Deze passivering wordtdoorbroken als in het beton een te hogeconcentratie aan chloride voorkomt ofdoor neutralisatie van het alkalischemilieu. In dat geval kan, indien het om-ringende milieu geschikt is, het corro-sieproces wel doorgang vinden en zaluiteindelijk, doordat de corrosiepro-dukten een groter volume innemen, debetondekking worden afgedrukt. Deschade wordt zichtbaar en de samen-werking tussen de twee materialen, be-ton en staal, houdt op te bestaan.De genoemde neutralisatie geschiedtvooral door koolzuur uit de lucht dathetbetonbinnendringtvia diffusie doorde pori?n en dan de vrije kalk omzet incalciumcarbonaat waardoor een dalingvan de zuurgraad plaatsvindt (fig. 1). Ditproces wordt carbonatatie genoemd.Belangrijk hierbij is de diffusiesnelheidvan het koolzuurgas. Zonder in detailste treden wordt deze snelheid voorna-melijk bepaald d?or:a. de expositie-omstandigheden waarinhet beton verkeert;b. de kwaliteit van de betondekking.Expositie-omstandighedenNaar de invloed van de expositie-om-standigheden op de carbonatatiesnel-heid in het beton hebben enkele onder-In dit artikel wordt na een algemene in-leiding ingegaan op een uit Scandinavi?ge?ntroduceerde methode: realkalisatievan gecarbonateerd beton door middelvan elektro-osmose. Een herstelmetho-de die het probleem van corroderendwapeningsstaal in betonbij de basis aan-pakt.,..-------------------, zoeken plaatsgevonden [2-7].Corrosiegedrag van wapenings-staal in betonIn dit tijdschrift is het mechanisme vanwapeningscorrosie door carbonatatievan de betondekking al vaker behan-deld, bijvoorbeeld in de serie 'Onder-houd en reparatie van betonconstruc-ties'. Daarom wordt het principe hierslechts in het kort uiteengezet.i vollediCl I carbonatatie J?arbonatati~gecarbonateerd fase]l fase I!I--I~afstand tot betonopperv{ak ~L,r--~--+ B: ('!I I10,0 ~----1--- --t-tomstagmterval8.3 I ------j-~~~~;r~~~~I~:OdI II IIn Nederland zal onbeschermdstaal on-der invloed van weer en wind corrode-ren. Regen zorgt regelmatig voor eenwaterfilm, die de benodigde elektrolyt-hafstand tot betonoppervlak ~oplossingvoor etcorrosieproces vormt f - - - - - - - - - - - - - - - - - jen inde atmosfeer is voldoendezuurstofaanwezig voor de oxydatie van ijzer totijzeroxyde.361 Concentratieverloop van CO2 enhet verloop van de znurgraadtijdens carbonatatie [8]In de praktijkzijnvoor het optredenvancarbonatatie vier situaties te onder-scheiden, afhankelijk van de expositie-omstandigheden:1. Beton onder water. In dit milieu zul-len zowel zuurstof als koolzuur niet ofnauwelijks binnendringen, zodat car-bonatatie nauwelijks op kan treden; hetstaal blijft gepassiveerd.2. Beton in een continu droog milieu.Hierin carbonateert het beton, maar dewapening corrodeert nauwelijks doorhet ontbreken van water dat nodig isvoor elektrochemische corrosie.3. Beton in een beurtelings nat en droogmilieu. Hierin kan de wapening corro-deren als het carbonatatiefront de wa-pening bereikt. Of dit front de wape-Cement 1988 nr. 11mogelijke milieufactorenleverde onderandere het volgende resultaat op:ning bereikt hangt af van de tijdsduur heeft rechtstreeks invloed op de pori?n,van de uitdrogende perioden, want al- want al het water boven de water-ce-leen in droge pori?n kan koolzuurgas mentfactorvan 0,4 reageert niet met hetbinnendringen. Dit impliceert dat de cement en laatdus na verdampen ruim- a. het pori?nvolume is redelijk (circatijdsduur van de droge en natte perio- te achter. Bij onvolledige hydratatie 14%), doch varieert plaatselijk sterk;den de carbonatatiediepte en het moge- ontstaan er extra pori?n doordat niet al b. het chloridegehalte is onder de norm;lijk corroderen van de wapening bepa- het water, nodig voor de hydratatie, ge- . c. de betondekking is op veel plaatsen telen (fig. 2 en 3). bonden wordt. Als verhardend beton te gering, vari?rend van 0 tot 20 mm;4. Beton in het buitenmilieu, doch be- snel uitdroogt zal het hydratatieproces d.ingrotegebiedenheefthetcarbonata-schut tegen directe neerslag. Deze situa- stoppen en een gradi?nt in het pori?n- tiefront de wapening bereikt;tie is overeenkomstig situatie 3, waarbij verloop ontstaan. e. de wapening in gecarbonateerd beton.----------------,-------------------, vertoont meer corrosievorming dan inEE50III/IJ-t-01 2VVVV4(20?(. 65%RV7~buiten, in weer en wind1tiJd In Jaren ----.?~ 1Stijd ([og_schaa!l~4 Carbonatatieverloop bij RV ca.70%; carbonatatiediepte in mm ende tijdsduur in dagen (7)Bij eengoedenabehandelingvan hetbe-ton zal op den duur een maximale hy-dratatiegraad gehaald kunnen worden,f------------------I zodat vanaf dat moment de porositeit2Verloop carbonatatieproces in nagenoeg constant blijft. De porositeit,relatie tot milieu [2) in relatie tot de permeabiliteit, vormtf - - - - - - - - - - - - - - - - - - j een bepalende factor bij de indringing,(mm) "duur van de bevochligongscycles 0