O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eB eto nte ch n o l o g i ecement 2008 4 69Beton is een materiaal dat alhonderd jaar in constructieswordt gebruikt. Sommige, vooralinfrastructurele constructies, zijnal aan het begin van de vorigeeeuw gebouwd en nog steeds ingebruik. Voorbeelden zijn hetHofpleinviaduct in Rotterdam(gebouwd in 1907, foto 1) en deNoordersluis in IJmuiden(gebouwd in 1928). Op wat kleineproblemen na functioneren dezeconstructies nog prima.Aan de andere kant is het meren-deel van de infrastructurelebetonconstructies in Nederlandgebouwd tussen 1960 en 1980.Sommige van deze constructiesfunctioneren prima, terwijlandere kleine of zelfs groteschade vertonen. In veel gevallenwordt deze schade veroorzaaktdoor corrosie van de wapening,ge?nitieerd door carbonatatie ofchloriden.In het laatste decennium zijngrote investeringen in nieuweinfrastructuur gedaan (HSL enBetuweroute) en nieuwe investe-ringen in zowel weg- als railinfra-structuur worden verwacht. Dekunstwerken bij deze projectenworden en zijn ontworpen meteen levensduur van 100 jaar. Ditis niet alleen vanuit technische,maar zeker ook vanuit economi-sche overwegingen. Gedurendedeze levensduur zal de construc-tie, en daarmee het beton wordenblootgesteld aan verschillendeomgevingsinvloeden. Of eenbetonconstructie deze invloedenkan weerstaan is, naast anderefactoren, afhankelijk van de snel-heid van indringen van vloeistof-fen en gassen.Deze redenen leiden tot een stij-gende interesse in de transportfe-nomenen in beton en vooral in deparameters die een invloedhebben op de transporteigen-schappen van beton. Vanuit datoogpunt is het goed op te merkendat voor de duurzaamheid van deconstructie niet het bulkbeton inde constructie, maar het beton inde dekking van belang is. Hetbeton in de dekking beschermt dewapening tegen corrosie.De transporteigenschappen vanbeton en vooral in de dekkingzullen worden be?nvloed door deomgeving en de nabehandeling.M e t h o d e n v a nn a b e h a n d e l i n gDirect nadat beton is gestort endaarmee blootgesteld aan deomgeving, treedt verdamping opvan het water in het beton. Deverdamping gaat door totdat erevenwicht is bereikt met deomgevingscondities [1]. Om hetwater in het beton te behoudenis in de meeste gevallen nabe-handeling nodig. Met een goedenabehandeling wordt vochtver-lies na het storten en gedurendede verharding van beton voorko-men. Hiermee blijft het waterbehouden voor de reactie metcement en wordt een optimaleverharding van het cementbereikt.Deze optimale verharding heeftals gevolg dat de poriestructuurin het beton veel gelpori?n enweinig capillaire pori?n bevat. Decapillaire pori?n die overblijven,zullen daarbij vaak niet verbon-den zijn. Het resultaat is eendichte poriestructuur (impermea-bel), met goede duurzaamheids-eigenschappen [2].De nabehandeling van beton kanworden verdeeld in drie basis-technieken: water toevoegen,water behouden en water verlie-zen [3]. De eerste techniek zorgtervoor dat het beton continu nat/vochtig blijft, zoals door het aan-brengen van een laagje water. Detweede techniek voorkomt dathet water verdampt, door bijvoor-beeld de bekisting te laten staan.De derde en laatste techniek laathet verliezen van water toe metals uiterste: het niet nabehande-len van het beton.Invloed van nabehandeling opporiestructuur van betonir. W.J. Bouwmeester ? van den Bos, BAM Infraconsult/TU Delft fac. CiTGdr.ir. E. Schlangen, TU Delft fac. CiTGGedurende zijn levensduur wordt een betonconstructie blootgesteld aan ver-schillende omgevingsinvloeden. Of de constructie deze invloeden kan weer-staan is, naast andere factoren, afhankelijk van de snelheid van indringen vanvloeistoffen en gassen. Deze indringsnelheid heeft een directe relatie met deporiestructuur, maar ook met de toegankelijkheid van de poriestructuur.Deze poriestructuur wordt door verscheidende factoren tijdens ontwerp enuitvoering van de constructie be?nvloed. Een belangrijke factor tijdens de uit-voeringsfase is het nabehandelen van beton. Om de invloed van de verschil-lende methoden van nabehandelen te onderzoeken, zijn experimenten uitge-voerd met twee typen cement (CEM I en CEM III/B). De experimenten bestaanuit waterindringingstest en RCM (Rapid Chloride Migration) test.1 |HofpleinviaductRotterdam 1907O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eB eto nte ch n o l o g i e70 cement 2008 4E x p e r i m e n t e e lp r o g r a m m aOm de invloed van de nabehande-ling op de duurzaamheid van betonte onderzoeken is een experimen-teel programma uitgevoerd. In ditprogramma is een betonoppervlakmet ??n van de drie basistechnie-ken nabehandeld:water (W): water toevoegen dooreen laagje water van ongeveer 10mm op het betonoppervlak aan tebrengen;sealed (S): water behouden doorhet oppervlak te bedekken metplastic en aluminium folie;unsealed (U): water verliezen doorverdamping.In het programma zijn tweemengselsamenstellingen (zowelbeton als mortel) met verschil-lende cementsoorten (CEM I enCEM III/B) beproefd. Het meng-selontwerp is gebaseerd op devolgende uitgangspunten:? watercementfactor: 0,50;? korrelopbouw toeslagmateriaalvoldoet aan Fuller-verdeling;? theoretische dikte van de laagcementpasta rond toeslagkorrelis gelijk bij zowel beton alsmortel. Het volumeaandeeltoeslagmateriaal is daardoor bijbeton 0,68 en bij mortel 0,43.De exacte mengselsamenstellingis gegeven in tabel 1, de omge-vingscondities in het laboratoriumten tijde van de testen zijngegeven in tabel 2.Het doel van de experimenten be-trof de invloed van de nabehande-ling op de duurzaamheid van be-ton. Om deze invloed te kwalifice-ren zijn twee testen uitgevoerd dieworden gebruikt om inzicht te krij-gen in de duurzaamheid van beton:1. Rapid Chloride Migration(RCM) test, volgens NT Build492 [4];2. waterindringingstest, volgensNEN-EN 12390-8 [5].De waterindringingstest is induplo uitgevoerd op de betonsa-menstellingen (1B en 2B), deRCM-test is in triplo uitgevoerdop zowel beton als mortel (1B,1M, 2B en 2M). De ouderdom vande proefstukken op moment vantesten was 28 en 84 dagen. Deproefstukken zijn gedurende dieperiode in de mal bewaard,waarbij de bovenzijde is nabehan-deld op ??n van de drie genoemdewijzen.V e r g e l i j k i n g v a nr e s u l t a t e nDe resultaten van de experimen-ten zijn op twee manieren vergele-ken: op basis van de waarde vanhet testresultaat en op basis vande Curing Efficiency Factor (CEF).Het effect van de methode vannabehandeling is bij de waardevergeleken op basis van de pun-ten: tijd, type cement en in gevalvan de RCM-test: beton en mortel.mengsel 1Bbetonmengsel 1Mmortelmengsel 2Bbetonmengsel 2MmortelCEM I 380 689CEM III/B 370 671water 190 345 185 336toeslagmateriaal 1794 1131 1794 1131omgevingstemperatuur 17 ? 19 ?Crelatieve vochtigheid 50 ? 70%wind neezon neeTabel 1 |Hofpleinviaduct Rotterdam 1907Tabel 2 |Omgevingscondities laboratorium2 |Test met verschillendemethoden van nabehan-deling (isolatiematten,plastic folie en curingcompounds)3 |Testopstelling van deRapid Chloride MigrationtestO n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eB eto nte ch n o l o g i ecement 2008 4 71De CEF is gedefinieerd om heteffect van de verschillende metho-den van nabehandeling vergelijk-baar te maken.De definitie van CEF is als volgt:CEF(x) =test result(x)__________test result(s)waarin:CEF(X)is de curing efficiencyfactor van nabehandelingsme-thode X (U, S, W);test result(X)is het resultaat van detest (waterindringing of RCM);test result(S)is het resultaat vande test (waterindringing of RCM)van de `sealed' nabehandeldeproefstukken.Een CEF groter dan 1 betekenteen meer open beton (meer per-meabel) en een CEF kleiner dan 1betekent een meer gesloten beton(impermeabel) dan de sealedproefstukken.R C MDe eerste testmethode was deRapid Chloride Migration test. Detest bestaat uit het aanbrengenvan een extern elektrisch veld,waardoor chloride-ionen gefor-ceerd het beton indringen (foto 3).De indringdiepte wordt na eenvastgestelde tijd bepaald, waaruiteen chloridemigratieco?ffici?ntkan worden berekend. In dezeexperimenten wijkt de procedureiets af van de standaardprocedurein [4]: de chloridebelasting is nietaangebracht op een gezaagdoppervlak, maar direct op de nabe-handelde oppervlakte.In figuur 4 zijn de chloridemigra-tieco?ffici?nten (RCM-waarden)voor de mortelproefstukken metde verschillende methoden vannabehandeling weergegeven. Dezeresultaten zijn vergeleken op basisvan de eerdergenoemde variabe-len tijd en cementtype:? zoals verwacht is de RCM-waarde van de proefstukkenmet een ouderdom van 84dagen lager dan de waarde op28 dagen. Vanwege de door-gaande verharding wordt hetbeton in de tijd dichter, waar-door de weerstand tegen indrin-ging van chloriden toeneemt;? de RCM-waarden van de proef-stukken met CEM III/B zijnlager dan van de vergelijkbareproefstukken met CEM I, vooralbij de met water nabehandeldeproefstukken.De vergelijking van de resultatenen de methoden van nabehande-ling op basis van de CEF, is weer-gegeven in figuur 5. Duidelijk isdat het niet-nabehandelen van deproefstukken leidt tot een hogeCEF, vooral in het geval van CEMIII/B. Met andere woorden: niet-nabehandelen zorgt, zoals ver-wacht, voor een minder dichtbeton. Dit effect is voor betonmet CEM III/B groter dan bijbeton met CEM I. Uit de figuurvolgt ook dat de CEF in de tijdtoeneemt. De oorzaak hiervan isniet dat de RCM-waarde van deniet-nabehandelde proefstukkengroter wordt. De RCM-waardevan de proefstukken die met desealed methode zijn nabehandelddaalt in de tijd.Bij het nabehandelen met water ishet verschil minder duidelijk. Metandere woorden: de verschillentussen nabehandelen met wateren het behouden van het water inhet mengsel (sealed) zijn klein.Het verschil dat wel aanwezig is,betreft het toegepaste cementtype.Bij proefstukken gemaakt metCEM I ligt de CEF iets boven de 1:de mortel nabehandeld met wateris minder dicht (meer permeabel)dan de proefstukken nabehandeldmet de sealed methode.Bij de proefstukken gemaakt metCEM III/B ligt de CEF iets onderde 1; hierbij is het omgekeerd: demortelproefstukken nabehandeldmet water zijn dichter (minderpermeabel).In figuur 6 zijn de chloridemigra-tieco?ffici?nten voor de beton-proefstukken weergegeven. Ookdeze resultaten zijn vergeleken opbasis van de eerdergenoemdevariabelen tijd en cementtype:? Voor de methode van nabehan-deling sealed (S) en water (W) isde RCM-waarde van de proef-051015202530U S WCEM I 28 dagen CEM I 84 dagen CEM III/B 28 dagen CEM III/B 84 dagennabehandelingsmethodeRCM-waarde0123456789101112U S WCEM I 28 dagen CEM I 84 dagen CEM III/B 28 dagen CEM III/B 84 dagennabehandelingsmethodeCEF4 |Resultaten RCM-test vande mortelproefstukkenmet drie verschillendemethoden van nabehan-deling (U = water verlie-zen; S = water behouden;W = water toevoegen)5 |CEF RCM-test van demortelproefstukken metde drie verschillendemethoden van nabehan-delingO n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eB eto nte ch n o l o g i e72 cement 2008 4stukken met een ouderdom van84 dagen lager dan de waarde op28 dagen. Dit is zoals verwacht:door de doorgaande verhardingvan beton wordt de weerstandtegen indringing van chloridengroter. Daarentegen ligt deRCM-waarde van de proefstuk-ken waarbij de nabehandelingachterwege is gebleven (U) bijeen ouderdom van 84 dagen ietshoger dan de RCM-waarde vande proefstukken met een ouder-dom van 28 dagen.? Bij de methode van nabehande-ling sealed (S) en water (W) zijnde RCM-waarden van de proef-stukken met CEM III/B lagerdan de RCM-waarden van devergelijkbare proefstukken metCEM I. Bij de niet-nabehan-delde proefstukken (U) ligt deRCM-waarde van de proefstuk-ken met CEM III/B iets onderde RCM-waarde van de proef-stukken met CEM I.Een vergelijking van resultaten vande betonproefstukken en de metho-den van nabehandeling op basisvan de CEF is weergegeven infiguur 7. Het beeld van dit figuur isredelijk gelijk aan het beeld vanfiguur 5. Duidelijk is dat het niet-nabehandelen van de proefstukkenleidt tot een hoge CEF, dus tot eenminder dicht beton, vooral in hetgeval van CEM III/B. Dit effectneemt in de tijd toe. Bij het nabe-handelen met water is het verschilminder aanwezig: nabehandelenmet water of sealed is redelijk ver-gelijkbaar. Wel is het zo dat bijproefstukken gemaakt met CEM Ide CEF iets boven de 1 ligt en deproefstukken gemaakt met CEMIII/B iets onder de 1.Tot slot de vergelijking van deresultaten van beton en mortel. Deresultaten laten zien dat de RCM-waarden van beton lager liggendan van mortel (verglijking fig. 4en 6). Dit kan verklaard wordendoordat het transport van vloeistof-fen, ofwel het indringen van chlo-riden, plaatsheeft via de cement-steen, en dat beton een kleineraandeel cementsteen heeft danmortel. Wat betreft de CE geeftmortel hetzelfde beeld als beton.W a t e r i n d r i n g i n gDe tweede testmethode die isgebruikt in de experimenten omde indringingseigenschappen vanbeton in de dekking te onderzoe-ken, is de waterindringingstest.De test bestaat uit het aanbrengenvan water onder een voorgeschre-ven druk op het oppervlak vanverhard beton. Na een vaste tijdwordt het beton gespleten en deindringdiepte bepaald. In dezeexperimenten wijkt de procedureiets af van de standaardprocedurein [5]: de waterdruk is aangebrachtop het nabehandelde oppervlak.Daarnaast is niet de maximumindringdiepte bepaald, maar degemiddelde indringdiepte om heteffect van lokale condities uit tesluiten.In figuur 8 zijn de waarden van degemiddelde indringdiepte voor dedrie methoden van nabehandelinggepresenteerd. De waarden zijnvergeleken op de genoemde varia-belen tijd en cementtype:? De tijd heeft op de gemiddeldeindringdiepte weinig tot geeninvloed: de indringdiepte voorproefstukken met een ouder-dom van 84 dagen ligt vrijwelgelijk aan de indringdiepte bijproefstukken met een ouder-dom van 28 dagen.? Het cementtype heeft invloed bijde methode van nabehandelingsealed (S) en water (W). Deindringdiepte bij deze methodenis bij CEM III/B kleiner dan deindringdiepte bij CEM I. Bij deniet-nabehandelde proefstukkenis de indringdiepte voor proef-stukken met CEM III/B vrijwelgelijk aan de indringdiepte vanproefstukken met CEM I.Een vergelijking van de resultatenop basis van de CEF is gegeven infiguur 9. Ook in dit figuur is dui-delijk dat de CEF voor niet-nabe-handelde proefstukken veel hogerligt, vooral in het geval van CEMIII/B. Bij de nabehandeling metwater is de situatie vergelijkbaarmet de resultaten van de RCM-test: de CEF voor beton met CEMI ligt iets boven de 1 (iets minderdicht beton dan met nabehande-6 |Resultaten RCM-test vande betonproefstukkenmet de drie verschillendemethoden van nabehan-deling7 |CEF RCM-test van debetonproefstukken metde drie verschillendemethoden van nabehan-deling051015202530U S WCEM I 28 dagen CEM I 84 dagen CEM III/B 28 dagen CEM III/B 84 dagennabehandelingsmethodeRCM-waarde0123456789101112U S WCEM I 28 dagen CEM I 84 dagen CEM III/B 28 dagen CEM III/B 84 dagennabehandelingsmethodeCEFO n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eB eto nte ch n o l o g i ecement 2008 4 73ling sealed). De CEF voor betonmet CEM III/B ligt iets onder de1. Dit houdt in dat dit betondichter is dan beton met nabehan-deling sealed.V e r g e l i j k i n g v a nr e s u l t a t e nEen vergelijking van de resulta-ten van de beide experimentenleidt tot de volgende gevolgtrek-kingen en mogelijke verklarin-gen:? De resultaten van zowel deRCM-test als van de water-indringingstest laten zien datbeton gemaakt met CEM III/Bgevoeliger is voor nabehande-ling dan beton gemaakt metCEM I. Een verklaring hier-voor kan zijn dat de verhardingvan CEM III/B langzamer ver-loopt; de voor verdampingbeschikbare tijd is daardoorlanger. Dit leidt tot meer ver-damping en daarmee minderwater voor de verharding.? De resultaten van zowel deRCM-test als van de water-indringingstest geven aan datnabehandeling met water bijbeton gemaakt met CEM I ietsminder effectief is dan nabe-handeling waarbij het waterbehouden blijft (sealed). Eenverklaring hiervoor kan zijnhet oplossen van calciumhy-droxide in het aangebrachtewater. Onopgelost calciumhy-droxide maakt deel uit van decementsteen bij CEM I.Wanneer een deel van de calci-umhydroxide oplost in waterleidt dit tot een openercementsteen en daarmeeopener poriestructuur dan inhet geval van een sealed proef-stuk.? De resultaten van zowel deRCM-test als van de water-indringingstest geven aan datnabehandeling met water bijbeton gemaakt met CEM III/Beffectiever is dan nabehande-ling waarbij het water behou-den blijft (sealed). WanneerCEM III/B meer water nodigheeft voor de verharding danin de sealed conditie beschik-baar is, zal het toevoegen vanextra water leiden tot een dich-tere poriestructuur.C o n c l u s i e sOp basis van de uitgevoerde expe-rimenten zijn de volgende conclu-sies te trekken:? Nabehandeling heeft een groteinvloed op de transporteigen-schappen van het beton in dedekking en daarmee op deduurzaamheid van betoncon-structies.? Beton gemaakt met CEM III/Bis gevoeliger voor nabehande-ling dan beton gemaakt metCEM I.? Van de verschillende metho-den van nabehandeling geeftde methode van het waterbehouden (sealed) bij betongemaakt met CEM I de meestdichte poriestructuur. In gevalvan beton gemaakt met CEMIII/B geeft de methode vanwater toevoegen de meestdichte poriestructuur. nL i t e r a t u u r1. Wang, J., R.K. Dhir & M.Levitt, Membrane Curing ofConcrete: moisture loss.Cement and Concrete Research,24 (8), 1994.2. Powers, T.C., & T.L. Brown-yard, Studies of the PhysicalProperties of Hardened Port-land Cement Paste. Journal ofthe American Concrete Insti-tute, 18 (1-9), 1946 ? 1947.3. Kolyvas, C., E. Schlangen &W.J. Bouwmeester, Influenceof curing methods on trans-port properties of cover con-crete. Transport mechanismsin cracked concrete, Ghent,2007.4. NT Build 492, Concrete,Mortar and Cement-basedrepair materials: ChlorideMigration Coefficient fromnon-steady-state migrationexperiments. NordtestFinland, 1999.5. NEN-EN 12390-8 (en),Testing hardened concrete -Part 8: Depth of penetrationof water under pressure.Nederlands Normalisatie-instituut, 2000.8 |Resultaten gemiddeldewaterindringing beton-proefstukken met de drieverschillende methodenvan nabehandeling9 |CEF gemiddelde water-indringing van beton-proefstukken met de drieverschillende methodenvan nabehandeling0102030405060U S WCEM I 28 dagen CEM I 84 dagen CEM III/B 28 dagen CEM III/B 84 dagennabehandelingsmethodegemiddeldewaterindringing[mm]0123456789101112U S WCEM I 28 dagen CEM I 84 dagen CEM III/B 28 dagen CEM III/B 84 dagennabehandelingsmethodeCEF