dr.ir.D.A. van NieuwenburgLaboratorium Magnel voor GewapendBeton,Rijksuniversiteit Gent, Belgi?Ve.roudering en vervuiling vanbeton.oppervlakken1Kalkuitslag bij een schoorsteenschacht,vooral ter plaatse van scheuren die doorthermische spanningen zijn ontstaan2Stofafzetting bij hoge gevelsa. Hoge windsnelheid en bijna geenstofafzettingb, Versnelde stofafzetting als gevolg vanturbulentiec. Verhoogde stofafzetting als gevolg vanhet verkeer* J.M.Huberty, Durabilit? d'aspect des b?-tons apparents - Le vieillissement des fa?a-des, 1980** F.Hawes, The weathering of concrete buil-dings, 1981Cement XXXVII (1985)nr. 111. InleidingDit artikel is gebaseerd op publikaties vanir.J.M.Huberty van het Verbond der Cement-nijverheid (Belgi?)* en van F.Hawes (archi-tect) van de Cement and Concrete Assocla-tion (Engeland)**. Het heeft de bedoeling uit-een te zetten wat de oorzaken zijn voor degeleidelijke verandering in het uiterlijk vanbetonoppervlakken en hoe dat kan wordentegengegaan. Drie verschijnselen spelenhierbij een belangrijke rol,namelijk:- de kalkuitslag die het gevolg is van capillairkalktransport naar het oppervlak. Dit heeftgeen ernstige consequenties omdat het vantijdelijke aard is;- biologische begroeiing die meestal bij-draagt tot de vervuiling van beton en het op-pervlak in een vochtige toestand houdt;- vervuiling door stof. Dit verschijnsel is per-manent en kan ernstige gevolgen hebben ophet uiterlijk.In dit artikel wordt vooral ingegaan op de ver-vuiling, de belangrijkste oorzaken ervan als-mede de invloedsfactoren die hierbij mee-spelen. Er worden ook praktische aanbeve-lingen verstrekt.2. KalkuitslagOorzaakAls gevolg van de hydratatie van portland-klinker ontstaat uit elke kg cement ongeveer1/4 kg gebluste kalk Afhankelijkvan de dichtheid van beton, het moment van3Windgedrag langs gevela. Matige wind, laminair stromingsgedragStofafzetting aan oppervlakken die naar dewind zijn gekeerdb. Hevige wind, turbulent stromingsgedragStofafzetting aan oppervlakken die van dewind zijn afgekeerd842ontkisten en de klimatologische omstandig-heden, zal opgeloste kalk zich naar het op-pervlak verplaatsen. Daar wordt calciumcar-bonaat gevormd door verbinding met hetkooldioxyde uit de lucht (foto 1).Kalkuitslag wordt bevorderd door geringedichtheid van beton, vroeg ontkisten en doordroog en warm weer, volgend op een voch-tige en koele periode.Afhankelijk van de zuurgraad van het regen-water gaat het calciumcarbonaat weer in op-lossing zonder verdere consequenties voorde duurzaamheid van het beton.AanbevelingVerwijder de onregelmatig voorkomendeplaatselijke kalkuitslag (bijv. de stalactiet-achtige uitslag bij scheuren) zo spoedig mo-gelijk door borstelen, eventueel wassen metwater waaraan wat zoutzuur is toegevoegden grondig naspoelen met water.3. BiologischeaangroeiBiologische aangroei geeft niet altijd een le-lijk uiterlijk aan het beton. Begroeiing kanvoorkomen in de vorm van algen, zwammenof mossen. Naargelang van de vari?teit ishun uitbreiding afhankelijk van de heersendevochtigheid, de bereikbaarheid voor zon-licht, de alkaliteit van het oppervlak e.d, Destudie naar invloedsfactoren en omgevings-voorwaarden die het ontstaan en de uitbrei-ding van biologische aangroei op bouwma-terialen beheersen is momenteel nog in eenbeginfase.Bij onderzoek op verschillende bevuilde be-tonoppervlakken is gebleken dat er vaakmeer biologische begroeiing dan mineralestofafzetting was; dit doet vermoeden dateen effici?nte methode om een langdurigwerkzaam biocide in het oppervlak te bren-gen, het uiterlijk zou verbeteren.4. Vervuiling4,.1 Oorzaken (fig. 2-3)4.1.1 LuchtvervuilingHet stof in de lucht wordt door de wind mee-gevoerd en afgezet. Het stof kan worden on-derverdeeld in:- fijn stof (0,01 tot 1 in zwevende toe-stand in de lucht, Dit hecht zich aan ruwegevelvlakken. Door- de grote oppervlakte-massa verhouding heeft fijn stof een grootbedekkingsvermogen;8Onvoldoende afspoeling onderraamdorpels. Toename van de vervuilingop lagere gebouwhoogte7Regenschaduw onder uitstekendegevelrandenoppervlak vormt een bescherming tegen re-gen voor het gedeelte eronder (fig. 7). Daarkan wel extra stofafzetting plaatshebben (fo-to 8). Vermijd daarom kleine onderbrekingenter plaatse van luifels e.d. die vanuit de ver-vuiling bezien vervelende consequentieskunnen hebben, in het bijzonder voor gevelsdie veel slagregen ontvangen.4.2 Invloedsfactoren gevormd door de gevelze" .4.2.1 Waterabsorptie door het oppervlakDaar het effect van slagregens groter wordtnaarmate de hoogte toeneemt, zal het sijpe-len van water vooral op de hoger gelegengeveldelen plaatshebben. Op lagere hoogte, .waar nog geen sprake is van verzadiging,dringt het water het beton binnen tot verza-diging is bereikt (fig. 6).Met enig ?nderzoek heeft men kunnen vast-stellen dat, bij een normale regenbui en eentamelijk poreus oppervlak, het slechts zal-den zal voorkomen dat sijpelend water hetlagere gevelgedeelte bereikt.relat,velvelocity of _ _watercbsorp?onetter6Verschillende fasen van afstromingsgedragvan watera. absorptieb, begin van sijpelen na verzadiging vanhet geveloppervlakc. volledige verzadiging en afspoelingd. regendruppels vallen vrij omlaag bijovermatige regenval4.2.2 De vorm van de gevel- Onderbreking van de gevelElke horizontale onderbreking van het gevel-ConclusieDe hoger gelegen vlakken, vooral indienschuin omhoog gericht, worden het meestonderworpen aan de afspoelende werkingvan het regenwater. Dat werkt vooral nadeligvoor gevels gericht op het noordoosten enhet noordwesten die dus minder aan afspoe-ling door slagregens zijn blootgesteld.5Voorbeeld van onvoldoende afspoeling enstofafzetting4a. afbuiging van regendruppelsafhankelijk van de gebouwhoogteb. maximale regenval op enige afstandvan het gevelvlak4.1 .2 Afstromend regenwaterAfhankelijk van de inwerking door wind opregen kunnen slagregens ontstaan. Gevelsdie op het zuidwesten zijn geori?nteerdstaan het meest aan slagregens bloot. Alseen gemiddelde wordt aangehouden dat de-ze gevels jaarlijks 40 tot 50 liter water pervierkante meter opvangen.De richting van regendruppels vlak bij de ge-vels hangt af van de luchtstroom die verschiltmet de hoogte. De windsnelheid neemt metde hoogte toe en langs de lager gelegen ge-veldelen ontstaat turbulentie (fig. 4).Proeven hebben aangetoond dat de maxi-male neerslag op een gegeven hoogte nietaan de gevel optreedt, maar op afstand van2,5 tot 13,5 cm. Dat is het gevolg van turbu-lentie langs het oppervlak.Het sijpelen van water langs een oppervlakis de belangrijkste oorzaak van vervuiling,omdat de gelijkmatig aangehechte stoflaagwordt verstoord en het stof volgens een ka-rakteristiek patroon voor die situatie ergensanders weer wordt afgezet (foto 5).Horizontaal gesitueerd of schuin omhooggerichte oppervlakken staan meer bloot aanregenwater dan verticale vlakken.Stof hecht zich minder goed aan droge op-pervlakken in vergelijking met oppervlakkendie lange tijd vochtig blijven.Men kan vaststellen dat slagregens in het al-gemeen onvoldoende zijn, vooral bij lageregedeelten van het gebouwen voor ori?nta-ties gelegen buiten de zone tussen zuid enwest, om stof weg te spoelen en de gevel tereinigen.- grof stof tot 1 mm) is hoofdzakelijkvan minerale oorsprong: het aanhechtendvermogen is veel geringer.Wind vertoont onderstaand gedrag:- de snelheid neemt toe met de hoogte bo-ven het maaiveld. Het afzetten van stof is dusaan de onderzijde van een gebouw groter.Dit effect wordt versterkt door stof dat onderinvloed van het verkeer opdwarrelt;- in de buurt van een hindernis wordt deluchtstroom afgeleid. De vorm van het stro-mingspatroon (laminair of turbulent) hangt afvan de snelheid.Het stromingspatroon oefent grote invloeduit op de stofafzetting.Cement XXXVII(1985)nr. 11 843A'*?"*9Voorbeelden van horizontale randen aangevelsHorizontale randen (fig. 9)Elke horizontale rand vormt een grenstussentwee vlakken met verschillende helling enderhalve van verschillende vochtigheids-graad en van verschillend gedragten aanzienvan neerstromend water.Elke horizontale rand waarover water wordtgetransporteerd vereist een voorvlak dat vol-ledig kan worden afgespoeld. De hoogte vandat Vlak moet in het algemeen worden be-perkt. Alle horizontale randen met een aan-zienlijke breedte zijn bij voorkeur plaatsenvoor stofaf;zetting. Geadviseerd wordt hetprofiel van zulke randen zodanlq te ontwer-pen dat het water aan de binnenkant van degevel kan worden afgevoerd.:Verticale randenHet neersijpelen van water wordt versneldbij uitstekende randen en vertraagd bij in-springende randen. Bijzondere aandacht10Voorbeelden van niet-beheerstafstromingsgedragCement XXXVII(1985)nr. 1111Verschil/en In hechtlngsoppervlakte vanregendruppels, waardoor uitstekendeverticale randen eerder wordenafgespoeld dan inspringendewordt gevraagd bij de ontmoeting van verti-cale en horizontale randen. H.et gedrag vanhet neersijpelende water is hier moeilijk tebeheersen (foto 10, fig. 11). .4.2.3 RamenRamen absorberen geen water. Met uitzon-dering van gevelori?ntaties op het zuid-was-ten, moet het water worden afgevoerd viagoed"geprofileerde dorpels en smalle en ge-vulde voegen, of via afvoerpijpen aari de ach-terzljde van de gevel (fig. 12).Om stof en kalkaf;zetting op ramen te voorko-men, moet het water via een goot of een an-dere geschikte profilering naar de zijkantenworden geleid (foto 13).4.2.4 Textuur van het betonoppervlak op mi-croschaalUitgewassen betonoppervlakken met grotezichtbare grindkorrels absorberen minderwater dan beton dat na het ontkisten nietwordt nabewerkt. Bij gevels die op het noor-den en oosten zijn geori?nteerd zal uitge-wassen beton een gelijkmatiger beeld ople-veren. Dit in verband met het geringere wa-teraanbod, waardoor maar zelden van volle-dig afspoelen sprake zal zijn,Diepe en smalle groeven leveren een boeien-de textuur op. De voorkant wordt schoonge-wassen terwijl het stof zich in de groeven af-zet, Dit effect wordt na verloop van tijd be-reikt (foto 14).84412Voorzieningen om afstrpming overraamoppervlakken te voorkomen13Waterafstroming over niet-uitstekendeborstweringsgedeelten onderraamopeningen14Een diepe textuur heeft een positieveinvloed op de regelmaat vanvervuilingspatronen. Het verticaal vlakonder het raam ernaast is nagenoeg vrijvan afstromend water. De afvoer geschiedtlangs de diepe groef aan de rand van hetelementTUDw 3.... I --+...::z