ir.W.R. de SitterHollandsche Beton Groep NV, afdeling 5&0 Zelfs beton vraagt aandachtDe toepassing van beton als bouwmateriaalvoOr gevels en gevelonderdelen heeft in deafgelopen decennia een enorme vlucht ge-nomen. E?n van de overwegingen op grondwaarvan dikwijls voor beton werd gekozenwas het begrip 'onderhoudsvrij'.Nu in toenemende mate melding wordt ge-maakt vanschadegeva//en ten gevolge vanwapeningscorrosie, is het noodzakelijk hetonderhoudsaspect kritischer te beschouwen,In deze bijdrage worden de oorzaken vanwapeningscorrosie besproken alsmede demogelijkheden tot preventie en reparatie.Het artikel is gebaseerd op een voordrachtvan de auteur voor de Reparatiedag, die7 december 1982 is gehouden in 's-Herto-genbosch, georganiseerd door de Beton-vereniging in samenwerking met deStichting CVR-VB.Van de overige voordrachten die op dezestudiedag zijn gehouden is een samenvat-ting gemaakt, die eveneens in dit nummervan Cement is opgenomen. Red.Cement XXXV (1983) nr. 3InleidingDe duurzaamheid van beton is al lang on-derwerp van studie bij wetenschappelijkeinstituten en laboratoria. De dagelijks bij debouwpraktijk betrokkenen hadden tot voorkort wat minder belangstelling voor ditonderwerp.Daar komt verandering in, omdat het betonzelf ons met de neus op de feiten drukt. Delaatste jaren wordt er een toenemend aantalschadegevallen gemeld. Dat is begonnenten tijde van de zogenaamde 'monolietaffai-re'. Sindsdien komen er regelmatig berich-ten in de pers over afbrokkelend beton,scheuren in beton. Het woord 'betonrot' isontstaan.Hiervoor is een aantal redenen aan te geven,die in drie groepen zijn onder te verdelen:~ statistisch,~ klimatologisch,- betontechnologisch/technisch.StatistischIn de jaren '50 en '60 is de woningbouw ende utiliteitsbouw sterk in omvang toegeno-men. Daarbij werd, meer dan v??r die tijd,beton als gevelmateriaal toegepast. Woor?den als 'onderhoudsvrije gevelconstructies'werden gebruikt. Het spreekt vanzelf dat bijeen groter aantal toepassingen ook de kansop schade toeneemt. Dat volgt alleen al uitstatistische overwegingen. Men schat hetaantal vierkante meters betonoppervlak in debuitengevels in Nederland op 16 miljoen m2.KlimatologischDe toegenomen verontreiniging van delucht met onder andere agressieve zwavel-verbindingen en uitlaatgassen heeft geleidtot een verscherping van de problemen. De-ze verontreiniging speelt niet alleen een rolin de directe omgeving van de bronnen;door luchtstromen verspreidt de verontrei-nigde lucht zich over grote afstand. In delaatste jaren is de pH-waarde van ons regen-water gedaald van 6 naar 5 ? 4,5. Ons milieuis belangrijk zuurder geworden.TechnologischNaast deze twee externe factoren zijn erechter ook betontechnologische en beton-technische aspecten aan te wijzen die heb-ben bijgedragen aan een toename van hetaantal schadegevallen. Te noemen zijn:188~ geringebetondekking en tolerantie op dedekking;- te hoge water-cementfactoren, porosi?teit;- onvoldoende verdichting;- toepassing van Ca CI2Verreweg het merendeel van deschades diein de pers met betonrot worden aangeduidhebben betrekking op corrosie van de wa-pening. Als gevolg daarvan ontstaat scheur-vorming en daarna afspringen van de dek-king. Ditartikel blijft beperkt tot:- verloop van schade in de tijd,~ oorzaken van corrosie,- rol van chloriden,~ inspectie en reparatie.Een aantal belangrijke andere aspecten diebij schades aan betonconstructies een rolspelen zoals chemische aantasting en vorst-schade blijft hier dus onbesproken.VoorschriftenAlvorens de bespreking te vervolgen, eerstnog een kanttekening. Het overgrote deelvan onze bouwwerken vertoont geen scha-de. In de gevallen dat schades zijn opgetre-den gaat het bijna altijd om een combinatievan invloeden die elkaars ongunstige wer-kingkunnen versterken. Daaruit kan wor-den verklaard dat ??k bij een betonwerk datvoldeed aan de destijds voor elk van dezeinvloeden afzonderlijk geldende voorschrif-ten toch schade is opgetreden. Een ongun-stige combinatie van bijvoorbeeld weinigdekking, grote water-cementfactor en toe-passing van calciumchloride als hulpstofkan tot schade leiden, hoewel op elk vandeze punten aan de vigerende regels werdvoldaan. De nieuwe betonvoorschriften, zo-wel in Nederland als deons omringendelan-den, met name Duitsland, zullen dan ookmet het oog op de duurzaamheid wordenverscherpt. Dat dit nu pas gebeurt, komtomdat de fysische processen die tot scha-des leiden, plaats hebben in periodes van 5tot 15 jaar. Wij worden nu geconfron'teerdmet schades die hun oorsprong vinden in debouwexplosie van de periode van 1955 tot1975.Het verloop van schade in de tijdVoor een goed inzicht in het verloop vanwapeningscorrosie is het nodig een aantaltEEOl'Vier-auc~~mEschade criterium .6. J ~schade,l?rtv.an '"corro"'~I/ .6..t, ::;--Vcta t, tijd-+f2tOl'Viar-r-aucm>~ruEta zeein buitenluchttijd~x '" A Vt_ (c-5? 10)2t1 - A2 (1)klimaat-invloedK '" 0,3: blootgesteld aan sterke regenval;voortdurend natK = 0,7: beschut in de buitenluchtK '" 0,5: gemiddeld in de buitenluchtK '" 1,0: binnenInitiatietijd bij carbonatatieDe initiatietijd als gevolg van carbonatatiekan met de volgende eenvoudige formuleworden berekend. Deze is uitgewerkt doorKreijger op basis van een bewerking van Ja-panse en Duitse proeven [1]:cement-invloedR '" 1,0 voorportlandcement klasse AR '" 0,6 voor portlandcement klasse 8R '" 1,4 voor hoogovencement met30?40% slakR '" 2,2 voor hoogovencement met60% slak(46W -17,6)27 RK (2)ADit geldt voor buitentemperaturen in Neder-land en overeenkomstige klimaatzones. Bijhogere temperaturen verlopen chemischereacties in het algemeen sneller dus voorwarme landen zal Kwel wat groter zijn.W '" water-cementfactor (,;; 0,6)x '" gemiddelde carbonatatiediepte (mm)t '" tijd nodig om x te bereiken (jaar)De maximum carbonatatiediepte is in hetalgemeen 5 ? 10 mm groter dan de gemid-delde carbonatatiediepte.c '" betondekking (mm)De factor (c - 5 ? 10) is maatgevend voor t1,tietijd ligt in de orde van 5 ? 15 jaar maar devoortschrijdingstijd ligt in de orde van 50 tot100 jaar. Dat komt door gebrek aan toevoervan zuurstof; dat was immers de derdenoodzakelijke voorwaarde. .De zone tussen 'buitenlucht' en 'onder wa-ter' (getijzone of spatzone) geeft een over-gang te zien van het ene uiterste naar hetandere. Als er problemen zijn dan treden diemeestal in dit overgangsgebied op.In figuur 2 is hettypische verschil tussen eenconstructie in de buitenlucht enin zee sche-matisch weergegeven.grippen kan ons goed helpen bij de analysevan schadegevallen ?n bij het kiezen vanonderhouds- en reparatiemethodes. Hetmaakt namelijk nogal wat uit of maatregelenworden genomen tijdens de initiatietijd ?ftijdens de voortschrijdingstijd.Voorwaarden voor het optreden vancorrosieIn normaal beton verkeert de wapening ineen alkalisch milieu met een pH van 12,5 ?13. Onder die Omstandigheden ontstaan tij-dens een aanvankelijke corrosie roestpro-dukten die een goed hechtende en dichtelaag op hetstaal vormen waardoor de corro-sie niet verder gaat.Wanneer echter agressieve stoffen in hetbeton aanwezig zijn, kan ??k in een alka-lisch milieu corrosie optreden. Bijna altijdgaat het in schadegevallen om chloriden.Deze zijn hetzij als verhardingsversnelleraan het beton toegevoegd, hetzij in het be-ton gedrongen als gevolg van het gebruikvan dooizouten of uit zeelucht. Een enkelekeer speelt het gebruik van verontreinigdwater of onvoldoende gereinigde toeslag-stoffen ook een rol.Voor het optreden van corrosie zijn dusnoodzakelijk:- het verlies van alkalisch milieu en/of aan-wezigheid van chloriden (onderlinge be?n"vloeding speelt een rol);- aanwezigheid van vocht (wordt niet ver-bruikt);- toevoer van zuurstof (wordt wel ver-bruikt).Om deze drie factoren gaat het altijd. Wan-neer er ??n niet aanwezig is, treedt geencorrosie op.(Als uitzondering moet spanningscorrosieaan voorspanstaal worden genoemd, watook in een zuurstofarme omgeving plaatskan vinden.)Het verlies van alkalisch milieu of de indrin-ging van chloriden bepalen de initiatietijd to.Deze kan worden berekend, althans geschatop basis van berekeningen. De aanwezig"heid van vocht en de toevoer van zuurstofbepalen de corrosiesnelheid en dus devoortschrijdingstijd h.Voor constructies in de buitenlucht isin hetalgemeen to grootten opzichte van t1. Detijdtot het begin van corrosie ligt in de orde vangrootte van 5 tot 50 jaar. De voortschrij-dingstijd is meestal niet meerdan 2 jaar.Bij constructies onder water, in zeewater ofgrondwater is het net andersom. De initia-In figuur 1 zijn deze begrippen nog eensweergegeven. Deze schijnbaartriviale weer-gave van enige voor de hand liggende be-2Verschil in schadeverloop bij expositie aande buitenlucht en onder waterDit geldt voOr kleine waarden van vcl0. Re-latief is de doorsnedevermindering van dun-ne staven dus van meer belang dan die vandikke staven.Het schadecriterium t:, is het aantal millime-ters verlies van de wapening dat door deontwerper maatgevend wordt geacht voorhet optreden van onaanvaardbare schade.De voortschrijdingstijd t1 is de tijd die ver-strijkt vanaf het begin van de corrosie tot hetbereiken van het schadecriterium. Uiteraardgeldt:t1 '" t:,/vcDe levensduur t2 is dus de som van de initia-tietijd to en de voortschrijdingstijd t1.begrippen te onderscheiden:- initiatietijd to (jaar),- corrosiesnelheid Vc (mm/jaar),- schadecriterium t:, (mm),- voortsch rijdingstijd t1 (jaar),- levensduur t2 (jaar).De initiatietijd to is de tijd die verstrijkt vanafhet gereedkomen van het bouwwerk tot hetbegin van corrosie. Dat kan dus zijn de tijdtotdat agressieve chloriden uit bijvoorbeelddooizouten de wapening hebben bereikt. Ofde tijd totdat de in de betondekking aanwe-zige vrije kalk is gebonden (gecarbona-teerd) en het alkalisch milieu rondom de wa-pen.ing verloren is gegaan.De corrosiesnelheid Vc is de afroesting inmillimeter per jaar aan een zijde. Wanneerde afroesting van een staaf rondom plaatsvindt dan neemt de diameter 0 af met2vc mm/jaar. De relatieve vermindering dAvan het oppervlak van de doorsnede uitge-druktin procenten is dan:dA '" 4~c . 100%/jaar1Schadeverloop in de tijdCement XXXV (1983) nr. 3 189li,' ...4 \(~." "'~:::.:~~ .Cl ----i' :" "'1'-'// ......._.-- .-.-.._._.._._.7~carbonatatiefront60 70 80afstand x-+5040302010t100- - niet beschut tegen max wie 0,75t2,5regen--/1---- beschut tegen regenE50 /-- 065E/':"1 cf< 2,0.!: /--.......- .../ 0.j5 CQJ30 --....... ____ 0]5 "-0.. /.!!! --/ c--/ 0,65 QJ1,5'0/E20 QJQJ u+= -...-l!! Nro u 1,0c0 --/ro..D10 LJ'-...-- / /ro QJu / :::--ro----..c, 0,5QJOl5 QJ'0'?::0:cu0 2 3 4 5 10 20 30 50 100 0tijd in jaren ....-.....3Bovengrenzen voor de gemeten gemiddeldecarbonatatiediepte voor beton op basis vanportlandcement en verschillendewater-cementfactoren (volgens Tuutti)4Gemeten chlorideconcentratie ingedeeltelijk gecarbonateerd beton.Oorspronkelijk was 1? 1%% CaCI2(m/mcement) toegevoegd (volgens Tuutti)omdat wordt verondersteld dat de corrosiestart wanneer de maximum carbonatatie-diepte gelijk is aan de betondekking.Volgens formule (1) neemt de carbonatatie-diepte onbegrensd toe. Schiessl heeft be-toogd dat dit niet het geval is en dat de car-bonatatie asymptotisch nadert tot een eind-waarde [2]. Tuutti trekt echter de beschou-wing van Schiessl in twijfel en wijst er op datin formule (1) de factor A bepaald wordtdoor de diffusieco?ffici?nt van beton voorkoolzuur (C02).Het transport vindt plaats vanaf het opper-vlak van het beton via de reeds gecarbona-teerde zone naar het gebied in het betonwaar de carbonatatie zich afspeelt. In hetalgemeen neemt de diffusieco?ffici?nt afvanaf het betonoppervlak omdat de vochtig-heidsgraad toeneemt zodat A eigenlijk geenconstante grootheid is over het diffusietra-ject. Gemiddeld over het diffusietraject zaldus A afnemen naarmate de carbonatatie-diepte toeneemt [3]. Tuuttie concludeertdaarom dat de betrekking volgens formule(1) een bruikbare benadering is voor de be-rekening van de ondergrens vande initiatie-tijd. In de praktijk zal de initiatietijd langerzijn. In figuur 3 zijn de door hemge?ndiceer-de bovengrenzen bij toepassing van port-landcement en verschillende water-ce"menttactoren weergegeven. De streeplijnenhebben betrekking op beton in de buiten"lucht dat beschut is tegen regenval (bijvoor-beeld onderzijde van balkons) en de getrok-ken lijnen op de situatie dat er geen be"schutting is. Wanneer het gaat om een be-staande constructie kan men A het best be-palen door terugrekenen vanuit de in depraktijk gemeten carbonatatiedieptes en deouderdom van het beton. Praktijkwaarne-mingen vormen de meest betrouwbare enbeste basis voor de schatting van de initia-tietijd.Initiatietijd bij indringing van chloridenHet verloop in de tijd van de indringing vanchloriden kan worden geschat met behulpvan de tweede wet van Fick voordiffusie[4].dd~x = DG ~~x (3)Na enige uitwerking vindt men:CCer = Cb + (Co ~ Cb). {1 - erf ( 2Vf5X,)}Deto............. (4)Cer = concentratie van chloriden welke totcorrosie aanleiding geeft in % (m/m)Cb = concentratie van chloriden die vanafhet begin, bijvoorbeeld door toevoe-ging van verhardingsversnellers, inhet beton aanwezig waren in % (m/m)Co = concentratie van chloriden aan hetoppervlak van het beton in % (m/m)erf = error functie, die in handboeken voorwisku ndige tabellen is te vindenDe = de diffusieco?fficient voor chloridenin mm2jaarc dekking op de wapeningDe kritische concentratie van chloride-ionen die leidt tot verbreking van de passivi-teit van de wapening en tot het begin vancorrosie kan worden gesteld op 0,4% CI~,betrokken op het gewicht aan cement perm3 verhard beton [5]. Bij toepassing vanvoorspanstaal moet dit getal wellicht lagerworden gesteld, bijvoorbeeld op 0,2% (m/mcement).Bij de interpretatie van de voorschriftenmoet worden bedacht dat de daarin gestel-de grenzen betrekking hebben op dein aan"vang in het beton aanwezige chloriden. De-ze getallen hebben nog een marge met hetoog op van buitenaf indringende chloridenen zijn dus lager dan de hier genoemdewaarden van 0,4% en 0,2%, die betrekkinghebben op de totale hoeveelheid ch loriden.De concentratie Co van chloriden aan hetbetonoppervlakkan voor een marien milieuworden gesteld op 2,4% CI- betrokken ophet cementgewicht. Bij toepassing vandooizouten vindt men concentraties aan hetoppervlak die soms nog wel groter zijn [10].De in het voorafgaande genoemde cijfershebben betrekking op de totale hoeveelheidchloriden, dus de som van vrije, gebondenen geadsorbeerde Cl-ionen. De waardenvan DG kn worden gemeten in een laborato-riumopstelling of worden ontleend aan deliteratuur.Volgens Tuuttie [3]:25 tot 155 mm2/jaar, voor beton met eenwater-cementfactor 0,4;125 tot 380 mm2/jaar, voor beton met eenwater-cementfactor 0,5;Volgens Browne [4];zeer goed beton (B 50): 3 mm2/jaarmatig beton (B 22,5): 160 mm2/jaar.Deze cijfers gelden bij toepassing vanportlandcement. De diffusieco?ffici?ntenbij toepassing van hoogovencement zijn be-langrijk gunstiger. Deze kunnen een factor10 kleiner zijn [6].Tuutti heeft er op gewezen dat men name deconcentratie aan vrije chloriden van belangis in verband met corrosie. Bij toepassingvan portlandcement vindt hij een verhou-ding kd tussen de vrije chloriden en de ge-bonden chloriden in de orde van grootte van0,7 ? 2,0. Dat wil zeggen dat in het eerstegeval van de totale hoeveelheid chloridenslechts 0,7/1,7 = 40% als schadelijke chlo-riden in het beton aanwezig is. De rest ischemisch gebonden dan wel geadsorbeerdaan de cementmatrix.In een recent FIP-rapport wordt een over-eenkomstige zienswijze gegeven {7].Cement XXXV (1983) nr. 3 190Verder stelt Tuutti dat bij carbonatatie eendeel van de gebonden chloriden weer vrijkomt en wordt toegevoegd aan de vrije chlo-riden. Dan ontstaat een verschil in concen-tratie met het nog niet gecarbonateerde be-ton. Onder invloed van dit verschil in con-centratie diffunderen chloriden vanuit degecarbonateerde naar de nog niet gecarbo-nateerde zone.In figuur 4 is weergegeven dat er v??r hetcarbonatatiefront een opstuwing van ch lori-den plaats vindt [3]. De oorspronkelijke con-centratie van 1 ? 1,5% CaCI2 (m/m cement)stijgt in deze zone tot 2 ? 2,5%. Hieruit blijktdat carbonatatie een bijkomende ongunsti-ge invloed op de schadelijke werking vanchloriden kan hebben.Hier werd de chlorideconcentratie uitge-drukt als het percentage calciumchlorideten opzichte van het cementgewicht. De ver-taling van calciumchloride naar chloridegaat als volgt:2% calciumchloride (in de vorm van water-vrije schilfers) komt overeen met circa 1,5%zuiver calciumchloride (CaCI2) en met 1%chloride (CI-). Uitgaande van beton met 325kg cement per m3 en een volumieke massavan 2250kg/m3 komt 1% chloride betrokkenop het cementgewicht overeen met 0,15%chloride ten opzichte van het beton.CorrosiesnelheidDe corrosiesnelheid Ve wordt uitgedrukt inhet materiaalverlies per jaar betrokken op??n zijde; vooreen rondestaaf geeft 2ve dusde afname van de diameter per jaar weer.Corrosie ontstaat pas als de passieve oxyde"huid op het staal plaatselijk verloren gaat,hetzij onder invloed van agressieve stoffenzoals chloriden hetzij omdat het alkalischmilieu verloren gaat als gevolg van carbona-tatie. Voor het instandhouden van de corro-sie moet echter aan nog twee voorwaardenworden voldaan:- aanwezigheid van voldoende vocht,- toevoer van zuurstof.WaterHoewel uiteindelijk geen water wordt ver-bruikt speelt het water wel een rol ineenaantal tussenstadia van het corrosieproces.Er moet een elektrisch geleidend mediumaanwezig zijn; de elektrische weerstand vanhet vochtige beton rondom een staaf heeftinvloed op de corrosiesnelheid.Beton in de buitenlucht bevat altijd voldoen-de vocht voor instandhouding van het cor"rosieproces. O?k wanneer hierop een coa-ting is aangebracht.ZuurstofBij corrosie wordt zuurstof verbruikt. Ervindt dus zuurstoftransport plaats d??r debetondekking. Hoe vochtiger het beton hoehoger de weerstand tegen transport vanzuurstof. Maar ook hoe lager de elektrischeweerstand. Er is dus een vochtgehalte waar-bij het corrosieprocesmaximaal verloopt.Dit blijkt te liggen bij 85% ? 90% RV [3].Tevens blijkt dat bij een RV kleiner dan 75%? 80% nauwelijks corrosie plaats vindt.Er is dus een vrij scherpe grens tussen w?lCement XXXV (1983) nr. 3corrosie (beton in de buitenlucht) en g??ncorrosie (beton binnen). Hierbij moet wor-den bedacht dat zich in beton een groot aan-tal pori?n bevindt met een diameter in deorde van lO~m. In dergelijke kleine pori?nneemt de verzadigingsdruk onder invloedvan de oppervlaktespanning af. Dit betekentdat bij een RV groter dan 75% in een grootaantal pori?n condensatie van waterdampoptreedt.De betondekking zelf vormt bij beton in debuitenlucht geen noemenswaardige belem-mering tegen transport van zuurstof [2,3].Pas bij dekkingen die groter zijn dan 70 ?100 mm heeft de dekking een aanwijsbareinvloed op de corrosiesnelheid.Bij volledig met water verzadigd beton, inzeewater of grondwater, vormt de beton-dekking w?l een effectieve barri?re tegenzuurstoftoetreding. Het is dan niet zozeerhet beton z?lf als wel hetstilstaande water inde pori?n dat de weerstand levert tegentransport van zuurstof. Vandaar dat scheu-ren in dergelijke constructies niet schade-lijk zijn met het oog op corrosie. Mits hetwater in zo'n scheur stilstaat en het zuur"stoftransport door diffusie, en niet doorconvectie, plaats vindt.In [2] wordt voor onbeschermd staal in debuitenlucht uitgegaan van een corrosie-snelheid Veo van 0,06 mm/jaar.Uit ervaring met schadegevallen is echterbekend dat betonstaal met enkele millime-ters dekking vaak een grotere corrosie ver-toont dan het staal dat direct aan het opper-vlak ligt. Wellicht omdat het omhullendebe-ton het vocht langer vasthoudt. Omdat dedekking de corrosiesnelheid verder nauwe-lijks gunstig be?nvloedt kan men voor betonin de buitenlucht als richtgetal voor de cor-rosiesnelheid uitgaan van Ve = 0,1 mm/jaar[3].Het zal blijken dat de voortschrijdingstijdvoor beton in de buitenlucht klein is ten op-zichte van de initiatietijd. Het loont dan nau-welijks de moeite om Ve nauwkeuriger te be-rekenen. Voor beton onder water kan eenmeer nauwkeurige berekening w?l relevantzijn. In dat geval heeft men te maken meteencorrosiesnelheid die aanmerkelijk lager is.Enerzijds in verband met de lagere concen-tratie van zuurstof in water ten opzichte vanlucht, anderzijds omdat de diffusieweer-stand tegen doorgang van zuurstof doormet water verzadigd beton veel groter is dandoor beton in de buitenlucht.Men rekent voor beton onder water met cor-rosiesnelheden in de orde van grootte van0,001 ? 0,005 mm/jaar.Invloed van coatingsIn beginsel is het mogelijk om de invloed vancoatings op de initiatietijd met betrekkingtot de carbonatatie te berekenen. Dan blijkthet volgende:- een goede coating kan de carbonatatiemerkbaar vertragen;- de gunstige invloed van een coating isgroter naarmate deze eerder wordt aange-bracht;- een coating heeft slechts een geringe in-191vloed op de corrosiesnelheid als deroestvorming eenmaal is begonnen.Van groot belang is de 'gaafheid' (f) van eencoating. Daarmede wordt de verhoudingweergegeven tussen het niet gedekte op-pervlak ten gevolge van scheurtjes in decoating en 'het w?l gedekte oppervlak. Deeffectieve diffusieweerstand .IAtz~ 166 jaar,c= 25 mm, buitenklimaat portlandcement klasse Atz= 32 jaar,c= 25 mm; vlak aan zee + initi?le Cl. hoogovencementtz~204 jaar,c= 20 mm, goede coating. buiten, port.cement klasse Ahoogovencementtz= 1l1.i jaar;c= 25 mm; in agressief water,1020 30 100 200tijd in jaren ~1.! Q2+-+--+-i-+--t--t-t----+? ='0.1d mm.1* 32 05 166 2')4t8 0.1 +-+-+:-+--o~/''--j/-+--+-+__-Hi--+-+-__I~V I5Levensduur van betonconstructies onderverschillende condities; hetschadecriterium was gesteld op 0,143 mmafroesting~ = 0,~8c mm (6)t1 = ?00e: (7)Overigens behoeft corrosie niet altijd tot af"springen van de dekking te leiden. Met namebij corrosie onder invloed van chloriden blij-ken de oplosbare corrosieprodukten in depori?n van het omringende beton te diffun~deren voordat ze overgaan in de niet - ofslecht - oplosbare vormen van roest [3]. Uitde praktijk zijn ookgevallenbe~endwaarbijstaven over praktisch de voll? doorsnedewaren verdwenen zonder dat aan de buiten-zijde scheuren werden geconstateerd. Ditbetrof dan dunne staven met diameters van6 mm tot 10 mm en corrosie onder invloedvan chloriden.De nog aanvaardbare doorsnedeverminde-ri ng met het oog op sterkte en stijfheid volgtuit beschouwing van de constructieve ei-sen. Veel meer dan 20% zal dit niet bedra-gen. We hadden aldA = 4~c ?100%/jaar (8)Wanneer de maximum aanvaardbare door-snedevermindering op 10% wordt gesteldvindt men:_ 100 _ 0t1 - 400 - -40 (9)Vc VcVoorvc = 0,1 mm/jaaren 0 is 12 mm wordtt13 jaar in verband met het sterktecriterium.Het ??rste criterium leidt in dit geval bij eendekking c = 25 mm tot t1 = 1,7 jaar.Het blijkt wel dat het er voor beton in debuitenlucht niet veel toe doet hoe groot Vcnu precies is. Op een gewenste levensduurvan 25 ?50 jaar is het niet zo belangrijk of devoortschrijdingstijd nu 1, 20f 5 jaar is. Hier-uit blijkt tevens dat reparatie en/of bescher-ming plaats moet vinden v??rdat de corro-sie start; dus tijdens de initiatietijd. Wan-neer de schade zoals meestal het geval is,wordt geconstateerd wanneer de corrosie alis begonnen dan ontkomt men niet aan in-grijpende maatregelen. Men moet dan deoorzaak van de corrosie wegnemen. Dat wilzeggen hetgecarbonateerde beton verwij-deren, het alkalisch milieu herstellen en demet chloriden verontreinigde delen slopen.Het corrosieprocesz?lf is, zonder het weg-nemen van de oorzaak, niet te stoppen ofafdoende te vertragen.In figuur 5 zijn als voorbeeld de resultatenweergegeven van enkele levensduurbere-keningen die op grond van de voorgaandetheorie zijn gemaakt.Het gaat bij deze berekeningen niet zozeerom de exacte resultaten als wel om de mo-gelijkheid verschillende situaties met elkaarte vergelijken. Bovendien krijgt men een in-zicht in het mogelijke effect van bescher-mende lagen.Invloed van scheurvormingOp deze plaats zullen slechts enkele opmer"kingen worden gemaakt die zijn ontleendaan Tuutti en Schiessl [3 en 4]. In beton, datniet is verontreinigd met chloriden, begintde corrosie van het staal ter plaatse van descheuren betrekkelijk snel. Dit komt omdathet beton langs de scheurwanden wordt ge-carbonateerd en het alkalisch milieu terplaatse verloren gaat. Daarna onstaat eenlaag betrekkelijk poreuze roestproduktenop het staal. Door diffusie van OH--ionendoor deze roestprodukten, bij aanwezigheidvan voldoende vocht,vindt opnieuw passive-ring van het staal plaats. Daarna stopt decorrosie ter plaatse van de scheuren. Datverklaart de betrekkelijke geringe invloedvan scheuren met een scheurwijdte tot 0,3 ?0,4 mm op de roestvorming, tenminste wan-neer men de roestvorming over een langeperiode van expositie zoals 10 ? 15 jaar be-schouwt.In beton dat w?l is verontreinigd met chlori-den vindt een dergelijke passivering terplaatse van scheuren veel minder gemakke-lijk plaats.Dit betekent dat gescheurd beton in verge-lijking met niet gescheurd beton gevoeligeris voor corrosie ten gevolge van chloriden.Hierbij wordt herinnerd aan de omstandig-heid dat onder invloed van carbonatatie vande scheurwanden aanvankelijk gebondenchloriden het corrosieproces actief als vrijechloriderikunnen gaan be?nvloeden.Inspectie van betonconstructiesWanneer men met schade aan een beton-constructie te maken krijgt is het van belang??rst vast te stellen wat er aan de hand is.Dat gebeurt aan de hand van een opnamevan de toestand. Wellicht blijkt dan dat hetraadzaam is de opname aan te vullen metlaboratoriumonderzoek.Wanneer alle gegevens bekend zijn volgteen analyse van het schadegeval. Wat is deoorzaak? Hoeis ??n en ander in de tijd ont-staan? Daarbij hoort ??k een prognose overhet in de toekomst te verwachten verloopvan de schade.Op basis van zo'n analyse kan dan een ad-vies worden opgesteld over de verschillen-de mogelijkheden van reparatie dan welonderhoud. Bij elke reparatiemethode ofvoorstel tot het uitvoeren van onderhou9behoort eveneens een prognose van het teverwachten effect daarvan op de oorzaakvan de schade.Vaak is het raadzaam ??k aan te geven of debetreffende betonconstructie in de toe-komst regelmatig ge?nspecteerd en even-tueel onderhouden moet worden.E?n en ander kan worden samengevat in devolgende opsomming:- opname van de toestand, eventueel aan-gevuld met laboratoriumonderzoek;- analyse van de schade, prognose;- advies voor onderhoud en/of reparatie,eventueel aangevuld met advies over regel-matige inspectie en verder onderhoud;- uitvoering.Dit lijkt vanzelfsprekend. Toch komt het nogte vaak voor dat de opname en de analyseworden overgeslagen en direct beslotenwordt tot schilderen of injecteren vanscheuren. Zo'n besluit wordt dan genomenzonder zich te beraden over het effect daar"van op de oorzaak van de schade.Een inspectie in dit kader omvat tenminste:- visuele opname van het beton in de bui-tenlucht. Hierbij worden verkleuringen,kalkuitbloe?ngen, scheurvorming (scheur-wijdte, scheurlengte) en andere bijzonder-heden genoteerd op inspectietekeningen.Kleurenfoto's vormen een waardevol hulp?middel;- steekproefsgewijze meting van de dek-king op de wapening met een geijkte dek-kingsmeter;- vaststelling van de carbonatatiediepte opeen aantal geschikte punten met behulp vande fenolftale?ne kleurindicatie.Indien de inspectie daartoe aanleidinggeeft, tevens laboratoriumonderzoek waar-Cement XXXV (1983) nr. 3 192Er zijn dan vier gevallen te onderscheiden:A. Bij ontwerp en uitvoering wordt gezorgdvoor een voldoende grote dekking en eengoed dicht beton, ?6k ter plaatse van dedekking. Wellicht wordt van de aanvang afeen coating aangebracht.bij de volgende eigenschappen van het be-ton worden vastgesteld:- porositeit;- waterindringing;- cementgehalte;-gehalte aan chloriden;- eventueel de druksterkte;- eventueel de vorstbestandheid (aan dehand van de natuurlijke vochtverzadigings-graad en de kritische verzadigingsgraad).In figuur 6 is het verloop in de tijd van deschade ten gevolge van corrosie nogmaalsgetoond. Het verloop zal bij een betoncon-structie in de buitenlucht van plaats totplaats verschillen. De grafiek wordt echtergeacht representatief te zijn voor het gehelegebouw. Men moet op een voldoende grootaantal plaatsen de lokale toestand opnemenom het geschetste totaalbeeld te krijgen.6Fasen in het schadeverloopdie in een vroeg stadium worden genomen,bedragen slechts een fractie van de kostendie ontstaan wanneer men wacht tot deschade een onaanvaardbare omvang heeftaangenomen.Het zal u inmiddels duidelijk zijn waaromdeze bijdrage de titel draagt 'Zelfs betonvraagt aandacht!'.Literatuur1. P.C.Kreijger, De duurzaamheid vanbeton met nadruk op schoon beton; rapportIBBC-TNO, nr.BI-71-8, 19712. P.Schiessl, Zur frage der zul?ssigenRissbreite und der erforderlichen Beton-deckung im Stahlbetonbau unter besonde-rer Ber?cksichtigung der Karbonatisierungdes Betons; Deutscher Ausschuss f?rStahlbeton Heft 255,19763. K.Tuutti, Corrosion of Steel in Concrete;Swedish Cement and Concrete Research In-stitute (CBI), report FO-4-19824. R.D.Browne, Mechanisms of Corrosionof Steel in Concrete in Relation to Design,Inspection and Repair of Offshore andCoastal Structures; Performance of Con-crete in Marine Environment, ACI-SpecialPublication SP-65 19805. LH.Everett; K.W.J.Treadaway, Deterio-ration due to Corrosion in Reinforeed Con-crete; BRE-Information IP-12/806. C.LPage, Cement and Concrete Re-search no. 11 p.395 e.v., 19817. Cover to Steel Reinforcement for Floa-ting Concrete Structures, FIP-Technical Re"port, March 19828. H.Klopfer, Die Karbonatisation vonSichtbeton und ihre Bek?mpfung; B+B,1978 nr. 39. K.Tuutti, Service Iife of structures withregard to corrosion of embedded steel; RI-LEM Congress on Quality Control of Con-crete Structures, 197910. K.Kordina, Erkennen und Beheben vonSch?den an Massivbauwerken; Vortr?geaufdem Deutschen Betontag 1981In geval B kan men proberen door onder-houd met een coating de verdere carbonata-tie te vertragen. In geval C zal men plaat-selijk de gecarbonateerde dekking moetenverwijderen en lokale reparaties uitvoeren.Daarna kan met een coating verdere carbo-natatie worden belemmerd. Geval D heeftbetrekking op de situatie waarbij praktischde gehele betondekking tot achter de wape"ning eraf moet. Deze wordt meestal vervan-gen door een laag spuitbeton terwijl te verdoorgeroeste wapening uiteraard 6?kwordt bijgelegd.De verhouding in kosten in deze vier getal-len kan men stellen op 1: 5 : 25 : 125. Dezegetallen zijn alleen bedoeld om een indrukte geven en moeten niet al te absoluut wor-den opgevat. Er zijn echter een aantal geval-len van 'betonrot' in vergevorderd stadiumaan flatgebouwen bekend waarbij de kostenvan herstel vari?ren van f 5000,- tot zelfsf 15 OOO,-perwoning.De kosten lijn in de figuur geeft nogmaalsaan hoe belangrijk het is om er vroeg bij tezijn. Aan bouwheren en eigenaren wordtdaarom aangeraden zich aan de hand vaninsPectieS op de hoogte te laten stellen vande toestand van het betonwerk in de buiten-lucht.De kosten van corrigerende maatregelenB. Het carbonatatiefrontheeft de wapeningnog niet of slechts op enkele plaatsen be-reikt. Er is gemiddeld nog 10 mm? 15 mmniet gecarbonateerde betondekking aanwe-zig.C. Het carbonatatiefront heeft de wapeningop meerdere punten bereikt. De corrosie isdaar gestart. Wellicht 66k onder invloed vande ongunstige invloed van de carbonatatieop het vrijkomen van chloriden die aanvan-kelijk waren gebonden.D. Dewapening ligt in het merendeel in ge-carbonateerd beton. Er is aanzienlijke cor-rosie.tijd (jaren)' ~oBAEen bekend voorbeeld vanwapeningscorrosie. Balkon- en galerijplatenworden meestal uitgevoerd met een kleineopstaande rand waarin niet veel ruimte isvoor wapeningstaven en beugels. Te weinigbetondekking kan dan gemakkelijk ontstaan.Op het eerste gezichtlijktde schade aan dezebalkonplaten nog wel mee te vallen. Opslechts enkele plaatsen is de betonschilafgedrukt. Nadere inspectie leert echter datde wapening op meerdere plaatsen aan hetroesten is, waardoor de omvang van deschade snel kan toenemen. Door tijdigereparatie kunnen de kosten beperkt blijven.foto's: Emiss, HoensbroekCement XXXV (1983) nr. 3 193