O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eDuur zaamheidcement 2001 564Het commentaar gaat in op de inte-grale versie van het artikel en is ont-leend aan [1] en [2]. De integraleversies van zowel het artikel als hetcommentaar kunnen bij de redactieworden aangevraagd.S a m e n v a t t i n gDe opmerkingen worden innegen punten samengevat, dieleiden tot de conclusie datwanneer men waarborgt dat bijontwerp en uitvoering de voor-schriften worden aangehouden,toepassing van DuraCrete over-bodig is. Omdat de modellen fun-damenteel tekort schieten, zijn devoorspellingen van de levensduuronbetrouwbaar. Aanhouden vande voorschriften leidt tot eenonbeperkte technische levens-duur.Polder en Gulikers behandelenhet achterliggende onderzoek vanDuraCrete. Zijdelings behande-len zij hoe propagatie van wape-ningscorrosie volgens de Guideli-nes [2] moet worden verwerkt.Op dit aspect is de in opmerking1 genoemde kritiek gericht. Dedaar genoemde formule en ondermeer opmerking 6 dat het onder-zoek in hoofdzaak is gebaseerd opportlandcement, staan niet in debijdrage van Polder en Gulikers,doch in de Guidelines. Overigensmoeten voor een evaluatie van demerites van DuraCrete als opera-tioneel instrument de Guidelinesals geheel worden beschouwd.De door auteurs aangehaaldeschadegevallen kunnen wordenherleid tot onvoldoende rekeninghouden met bouwfysische om-standigheden bij het ontwerp(fietspad), onvoldoende detaille-ring (voegconstructies) en onvol-doende uitvoering (dekkingsfou-ten, verdichting). De auteursvermelden bij de case van het kan-toorgebouw (ESTEC) niet datslechts enkele vloervelden debeschreven schade vertoonden endat het merendeel van de vloer-velden geen enkel probleem tezien gaf. De ter plaatse gedanewaarnemingen wezen op lokaalzeer poreus beton, waar brakgrondwater doorheen diffundeer-de. E?n lekkend vloerveld metporeus beton dat niet voldeed aanZijn voorspellingen van levensduur op basis van`Duracrete'-modellen betrouwbaar?Weerwoord op levensduur-ontwerp en modelleringwapeningscorrosieprof.ir. W.R. de Sitter en dr. R.F.M. Bakkerfoto: Meetkundige Dienst, RWSO n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eDuur zaamheidcement 2001 5 65de voorschriften, terwijl naastlig-gende velden van de keldervloergeen lekkage en corrosie vertoon-den! Toepassing van een probabi-listische duurzaamheidsbeschou-wing kan een dergelijke incidentniet uitsluiten.Van een inspanning die wordtgericht op (nog) betere beheersingvan de kwaliteit van het ontwerp ende uitvoering is meer rendement teverwachten dan de inspanning diewordt besteed aan de toepassing vanDuraCrete.In 1980 werd onderzoek gedaannaar de duurzaamheid van 64betonconstructies langs de Neder-landse kust van 3 tot 63 jaar oud,zoals sluizen en kades. Bij 56van de 64 constructies, 88%, werdvisueel geen corrosie waarge-nomen [16, 17]. In DuraCreteworden over de invloed van hetmicroklimaat op carbonatatie, deindringing van chloride en wape-ningscorrosie `uit praktischeoverwegingen' grove aannamesgedaan, zonder dat de invloeddaarvan op de uitkomsten wordtgekwantificeerd. De auteurs stel-len dat ervaring niet de enige lei-draad mag zijn bij ontwerp enuitvoering van nieuwe infra-structuur. Dat is juist, maarnieuwe inzichten moeten welterdege worden getoetst aan erva-ringen. Bij tegenstrijdigheidtussen uitkomsten van bereke-ningen en ervaringskennis pastgrote terughoudendheid en be-zinning op de uitgangspuntenvan de gebruikte modellen, bere-keningen en testprocedures.Zo gaven verschillen met prak-tijkwaarnemingen aan dat deDuraCrete-formule x = Ayt voorcarbonatatie in buitenklimaatonjuist is en gaven deze verschil-len de aanzet tot een model datbeter klopt. Hier wreekt zich datDuraCrete onvoldoende is geva-lideerd, niet aan de praktijk isgetoetst en t? snel is toegepast.Wellicht is de toetsing beperkt totschadegevallen bij constructiesmet een korte levensduur en isminder gekeken naar de achter-grondenvanhetfunctionerenvanbetonconstructies die het 50 jaaren langer goed doen. Wanneerwordt gewaarborgd dat de voor-schriften worden aangehouden,is de levensduur van HSL en Wes-terscheldetunnel onbeperkt, ofDuraCrete wel of niet wordt toe-gepast.ToepassingvanDuraCreteleidt echter tot hogere kosten dannodig voor de functionaliteit vandie werken.In1986zeiBijen:`Tenaanzienvandeze corrosiepropagatie is veelminder bekend dan van corrosie-ini-tiatie. Inzicht hierin is echter nietvan minder belang dan van dat inde initiatie van corrosie' [3, pag. 6].Wellicht hierdoor aangespoord isdoor de CUR onderzoek uitge-voerd dat hierin meer inzicht ver-schaft[4,5].Helaasisdezenieuwekennis, die door onderzoek elderswordt ondersteund, bij de ont-wikkeling van DuraCrete door de`expert panels' noch door deauteurs toegepast. Zij vermeldendit onderzoek niet. Zij bevestigende indruk dat het DuraCrete teammeer oog had voor onderzoek enschadegevallen die hun hypo-these bevestigen, dan voor anderonderzoek en ervaring met con-structies zonder problemen, diestrijdig zijn met hun hypothese.Ten slotte rijst de vraag: `Hoe kaneen internationaal team vanexperts van naam en faam deplank zo ver misslaan als in ditcommentaar wordt betoogd?'Mogelijke verklaringen zijn:? de genoemde vooringenomen-heid van de onderzoekers;? een onkritische houding tenopzichte van elkandersinbreng;? ontkenning van de rol vanwaarnemingen in de praktijkbij modelvorming, valideringen toetsing van theoretischemodellen voor voorspellingvan het gedrag van betoncon-structies in praktijksituaties;? onvoldoende onderkenningdoor de betrokken disciplinesvan de samenhang en deonderlinge be?nvloeding vande onderzochte fenomenen;? eenzijdige gerichtheid opinitiatie van corrosie zonderde vraag te stellen of daarna inde beschouwde situatie zo-danige corrosie kan optredendat de functionaliteit van dewapening gevaar loopt.De aangegeven gebreken vanDuraCrete kunnen de verschillengoed verklaren tussen chloride-indringing, carbonatatiediepte,corrosie en levensduur volgensDuraCrete en de ervaring enmetingen in praktijksituaties aanbetonconstructies die meer dan60 jaar zonder problemen func-tioneren. Daarom luidt het ant-woord op de door Polder en Guli-kers gestelde vraag:Modelleren van wapeningscorro-sie is geen illusie. Het is wel eenillusie betrouwbare uitkomsten teverwachten van modellen die opfundamentele aspecten tekortschieten.O p m e r k i n g e n1. Volgens de Guidelines wordtwapeningscorrosie in de pro-pagatiefase als volgt berekend:pd= Vdwt(t ? tdi)De voortgang pdwordt evenre-dig gesteld aan de factor wt.Deze wordt ontleend aan eentabel zonder rekening te hou-den met de dekking c op dewapening. In werkelijkheid isdeze factor een functie van dedekking [4, 5]. Wanneer dedekking groter is dan debevochtigingsdiepte xw, iswt(c) = 0. In dat geval wordthet oppervlak van de wape-ning onvoldoende bevochtigden is corrosie uitgesloten.De bevochtigingsdiepte xwisde diepte tot welke condens-vocht of hemelwater vanaf hetoppervlak wordt geabsor-beerd.In wanden van tunnels isdaarentegen wt(c) = 1. Dewapening bevindt zich in metwater verzadigd beton. DitO n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eDuur zaamheidcement 2001 566verhindert de toetreding vanzuurstof, zodat ook in ditgeval corrosie is uitgesloten.In beide gevallen is de levens-duur onbeperkt.2. De invloed van het lokalemicroklimaat op de initiatiedoor carbonatatie wordt ver-waarloosd. DuraCrete gaat uitvan een carbonatatiedieptedie onbeperkt, evenredig metyt, voortschrijdt. In WestEuropees klimaat heeft decarbonatatiediepte echter eenbovengrens gelijk aan de uit-drogingsdiepte xd. Terechtwordt in de tekst bij tabel 1van de auteurs gesteld dat car-bonatatie meestal geen pro-bleem is. Deze mening komtniet naar voren in de Guide-lines. De modellen en reken-voorbeelden daarin geven deindruk dat carbonatatie eengroot probleem is. Hoewelcorrosie onder water is uitge-sloten, geeft tabel 1 daarvooreen `+' in gecarbonateerdbeton??3. Het transport van chloridedoor absorptie van zout waterwordt niet in aanmerkinggenomen. Absorptie en accu-mulatie van chloride door aanhet oppervlak verdampendzout water zijn aspecten dieten onrechte zijn verwaar-loosd.4. In DuraCrete worden 40 ? 50co?ffici?nten en factoren ont-leend aan tabellen en testme-thodes. Eigenschappen alssterkte en permeabiliteithangen samen met de pori?n-structuur van de cement-steen. Bij een hoge sterktehoren een lage permeabiliteit,lage diffusieco?ffici?nten enz.Gecorreleerde en niet-gecor-releerde factoren worden inDuraCrete met dezelfde sta-tistische procedures gecombi-neerd. De combinatie vankarakteristieke waarden vaneen groot aantal gecorreleerdeen niet-gecorreleerde co?ffi-ci?nten en factoren leidt totstatistische onbetrouwbaar-heid van de uitkomst. Deauteurs melden dat de getal-waarden zijn bepaald door`expert panels' te raadplegen.Zo is te verklaren dat bij sta-tistische bewerking uit hetoog is verloren dat een aantalco?ffici?nten is gecorreleerd.Een betontechnoloog weetniet dat de correlatie vaninvloed is op de statistiek eneen statisticus weet niet datde co?ffici?nten gecorreleerdzijn.5. Factoren en co?ffici?ntenzoals de curing-factor en dediffusieco?ffici?nt voor chlo-ride, worden ontleend aanversnelde testmethodeswaarin de omstandighedenniet representatief zijn voorpraktijksituaties. Ook hierwreekt zich samenvoegingvan kennis op deelgebieden.6. Getalwaarden voor factorenen co?ffici?nten zijn ontleendaan onderzoek op beton metportlandcement. De fijnerestructuur van het pori?nsys-teem in beton met hoogoven-cement heeft een significanteinvloed op de wisselwerkingtussen klimaat, uitvoering,carbonatatie, chloride-indrin-ging en corrosie. Wanneermen eigenschappen vanbeton bereid met hoogovence-ment, zonder meer invult inmodellen ontwikkeld voorportlandcement, wordt impli-ciet aangenomen dat diemodellen zelf niet door decementsoort worden be?n-vloed. Dat zal afzonderlijkonderzocht moeten wordenvoordat men DuraCretetoepast op mengsels methoogovencement.Daarom is DuraCrete nietrelevant voor de HSL enandere infrastructuur inNederland.7. Waarneming en ervaring metgewapend beton in de praktijkgeven aan dat, anders danvolgens DuraCrete, er geenverband is tussen ouderdomen technische levensduur.Anders gezegd:8. De uitkomsten van DuraCreteontberen validatie en verifica-tie. Bijvoorbeeld, de volgensDuraCrete geprognotiseerdelevensduur van de Maastun-nel en de NS-bovenleidings-portalen tussen Utrecht enHilversum is kleiner dan deactuele ouderdom van 65,respectievelijk 55 jaar, terwijler geen aanwijzingen zijn datdaar, door wapeningscorrosie,de komende 25 jaar verande-ring in komt. Er is bij volgensde voorschriften ontworpenen uitgevoerde constructiesvan gewapend beton geensprake van een sluipenddegradatieproces. Dergelijkeconstructies bevinden zich ineen fysisch-chemische sta-biele toestand en hebben eenonbeperkte levensduur vanhonderden jaren.9. De gedachte dat vigerendevoorschriften zouden leidentot een gewaarborgde levens-duur van 50 jaar is onjuist.De voorgeschreven dekkingenzijn, voor wapeningscorrosie,gegrond op ervaringen metgewapend beton in de prak-tijk. Achteraf kan, op grondvan theoretische overwegin-gen en experimenteel onder-zoek, zoals beschreven in [4]en [5], worden geconcludeerddat vigerende voorschriftenleiden tot een onbeperktetechnische levensduur.Conclusie: Wanneer men waar-borgt dat ontwerp en uitvoering vol-doen aan de vigerende voorschriftenis toepassing van DuraCrete eenoverbodige inspanning die niets toe-voegt aan de borging van de duur-zaamheid van het materiaal gewa-pend beton.O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eDuur zaamheidcement 2001 5 67T o e l i c h t i n g o p d eo p m e r k i n g e nA d 1 T i m e o f w e t n e s s ,d e f a c t o r w tProcessen en modellenDe vochthuishouding in betonkan worden beschreven met derelaties voor drogen en absorptie.Voorinzichtinklimaatsinvloedenkan het klimaat worden gesche-matiseerd met opeenvolgendecycli van natte en droge periodes.Droog is in dit verband R.V. < 90%[4].Deze grove schematisering geeftinzicht in de invloed van hetmicroklimaat. Desgewenst kanopdezelfdemanierdeinvloedvanopeenvolgende natte en drogeperiodes worden gesimuleerd opbasis van meerjarige klimaatregi-straties. De modellen zijn ont-leend aan RILEM- en CUR-rap-portages [4, 6]. Het gaat om driebelangrijke processen:drogen: x = Byt t = tijd (s)absorptie: x = Awytcarbonatatie: xcarb= AytUitdrogingsdiepte: xd= Bytd.Dit is de diepte tot waar het betonin de droge periode tddroogt.Bevochtigingsdiepte: xw= Awytw.Dit is de diepte tot waar het betonna een droge periode in de daaropvolgende natte periode twvochtabsorbeert.Men vindt voor de co?ffici?ntenbijvoorbeeld:A = 0,00057, B = 0,0067 enAw= 0,026 mms-1/2. In orde vangrootte gaat absorptie vier maalsneller dan uitdrogen en verlooptuitdrogen tien maal sneller dancarbonatatie.Factor wtDe invloed van opeenvolgendedroge - td- en natte - tw- periodesop de gemiddelde, op de kalen-dertijd betrokken, duur van debevochtiging van de wapening opdiepte x, wt(x), kan als volgtworden berekend:wt(x) =[(tw- (x/Aw)2 + (x/B)2] / (tw+ td)Dit getal is alleen relevant voorwaarden x < Awytw. Immers voorx > Awytwbereikt het in de natteperiode twgeabsorbeerde vocht dediepte x niet. Indien gewenst kanin plaats van het geschemati-seerde klimaat worden uitgegaanvan actuele klimaatregistraties.In DuraCrete wordt wtten on-rechte onafhankelijk gesteld vande beschouwde diepte x. Daarwordt wteen `environment factor`genoemd, waarvoor in een tabelwaarden worden gegeven, dievarieren van 0,5 tot 1,0. Kennelijkverwaarloost DuraCrete de in-vloed van de vochthuishouding.Wanneer de dekking groter is dan debevochtigingsdiepte wordt de wape-ning niet bevochtigd en is wape-ningscorrosie uitgesloten.Dus voor c > xw: wt(c) = 0. Geen cor-rosie.De duur van de propagatiefase envan de levensduur is dan onbe-perkt lang. De wapening in water-kerende wanden zoals wandenvan kelders en tunnels, bevindtzich in met water verzadigd beton[7, 8]. In die gevallen geldt: wt(c) =1. Echter met water verzadigdbeton belemmert de toevoer vanzuurstof, waardoor wapenings-corrosie onmogelijk is. Daarom isde duur van de propagatiefase ende levensduur ook in dit gevalonbeperkt. In praktische termen:`langer dan 250 jaar'.Afwisselend bevochtigen en drogen,een voor wapeningscorrosie nood-zakelijke voorwaardeDe auteurs stellen dat het even-wichtsvochtgehalte van beton inNederlands buitenklimaat, 80%R.V., voldoende is voor het onder-houden van voortgaande wape-ningscorrosie. Zij veronderstel-len dat de wijde pori?n zorgenvoor toevoer van zuurstof en datO n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eDuur zaamheidcement 2001 568condens in de nauwe pori?n zorgtvoor het elektrolytisch medium.Zij ondersteunen die stelling metfiguur 2 (zie art. Polder en Guli-kers) ontleend aan [9]. Daarom isvolgens de auteurs afwisselendbevochtigen en drogen van hetwapeningsoppervlak, zoals ge-steld in [4, 5 en 10], geen noodza-kelijke voorwaarde voor corrosievan gedepassiveerde wapening.Zo leggen zij een verband tussende R.V. buiten en de propagatievan corrosie. Dit verband komtniet tot uiting in het in opmerking1 aangehaalde DuraCrete-modelvoor propagatie van corrosie. Eenmodel dat van Noorwegen totSpanje, landen met sterk uiteen-lopende R.V., zou moeten gelden.Onderzoek ?n praktijk geven deauteurs ongelijk [4, 5]. De roest-vorming op blanco staven en opstaven omhuld met betonmortelis onderzocht. De mortel wasgecarbonateerd en/of met inge-mengde chloride. Omhulde enblanco staven werden geplaatst ineen klimaatruimte met een con-stante R.V. van 50 tot 100%. E?nserie werd regelmatig bevochtigdmet zeewater, een andere werdniet bevochtigd, droog bewaard inde klimaatruimte. De conclusiewas:Uit de experimenten blijkt, dat deaanwezigheid van gecarbonateerdemortelhuid eerder een belemme-rende dan een versnellende werkingheeft op de roestvorming van hetwapeningsstaal. Bij `droge' expositietreedt overigens geen roestvormingvan betekenis op. Ligt het wape-ningsstaalindedroog/natzone,dantreedt duidelijk roestvorming op, diewordt versterkt door de aanwezig-heid van chloride [4, pag. 80/81].In gewapend beton in binnenkli-maat met 60-65% R.V., kantoren,treedt geen corrosie op. Echter,landen met een gemiddelde R.V.van 50-60% hebben door neerslagen condens ??k last van wape-ningscorrosie, hoewel figuur 2van de auteurs aangeeft dat d?tniet zou kunnen. Bij een inventa-risatie van betonschade in 1984werd in een woningcomplex,ondanks een gemiddelde dekkingvan 14,6 mm en een gemiddeldecarbonatatiediepte van 21 mm,geen corrosieschade waargeno-men [11]. Ook de voortgezetteexpositie van proefplaten uit 1983waarbij de wapening zich metopzet bevond in beton met inge-mengde chloride of in gecarbona-teerd beton, geeft aan dat signifi-cante corrosie alleen daaroptreedt waar de dekking of deverdichting niet voldoen aan devoorschriften [12].Wie de moeite neemt zelf kritischte analyseren hoe figuur 2 (zie art.Polder en Gulikers) is afgeleid uitsoortgelijke experimenten als hetCUR-onderzoek, ziet dat daarbijis verondersteld dat de corrosie-snelheid in de tijd constant is [9].Uit de experimenten blijkt dat desnelheid niet constant is, maar naeen aanvankelijke piek in deperiode dat verharding plaats-heeft en het milieu in het pori?n-vocht zich instelt, afneemt tot eenniveau dat een orde van groottelager ligt of bij opslag zonderbevochtiging tot nul daalt. Daar-om zijn de in figuur 2 (zie art.Polder en Gulikers) gegeven ge?x-trapoleerde waarden uitgedruktin mm afroesting per jaar sterkafhankelijk van de duur van deexpositie. Zo beschouwd heeft dekortstondige piek aan het beginvan de roestvorming een veel tegrote invloed gekregen op de indeze figuur als jaargemiddeldengepresenteerde waarden. Al dezeaspecten maken de interpretatievan de uitkomsten van de bepa-lingen van de roestvolumes bui-tengewoon gecompliceerd.Hun figuur 2 kan daarom het uit-gangspunt van de auteurs nietondersteunen dat wapeningscor-rosie bij constante R.V. kan optre-den zodra de evenwichtssituatieis bereikt. De experimenten vanTuutti bevestigen integendeel deconclusie van het in [4] beschre-ven onderzoek. De corrosie inbeton met constante R.V. komtevenopgangenisdaarnaeenaflo-pende zaak. De figuren 94-117 in[9] tonen de grote invloed van nat-droog wisselingen. Men zal welde moeite moeten nemen omTuutti's onderzoek volgens zijnproefschrift te bestuderen. OokAndrade, participant in het Dura-Crete-project, heeft vastgestelddat bij constante R.V. van 80% decorrosiesnelheid is te verwaarlo-zen [13].Conclusie: Afwisselende bevochti-ging van het wapeningsoppervlak iseen primaire en noodzakelijke voor-waardevoorcorrosie.Daaromtreedtgeen significante wapeningscorrosieop wanneer de dekking groter is dande bevochtigingsdiepte in een natteperiode.A d 2 I n i t i a t i e d o o rc a r b o n a t a t i eDe auteurs stellen dat, zoals ver-meld in [4] en [6], de carbonata-tiediepte g??n bovengrens heeft.Praktijkwaarnemingen bevesti-gen echter het bestaan van eenbovengrens in West-Europeesklimaat. Wierig heeft gerappor-teerd over waarnemingen die eenduidelijke bovengrens tonen na16 jaar expositie in buitenklimaat[14]. De Steur meldt een carbona-tatiediepte minder dan 5 mm inbetonnen portalen voor bovenlei-dingen na 35 ? 40 jaar buitenex-positie [15]. Bij onderzoek naarmaritiemeconstructiesvondmen[16, 17]:Figuur 1 toont het verloop van decarbonatatiediepte bij buitenex-positie. De bovenste lijn (beschut)is te vergelijken met de onderkantvan een balkon dat niet wordtbevochtigd, de onderste lijn metde bovenkant van datzelfdebalkon. In dit geval heeft de car-bonatatiediepte aan de boven-zijde, in lijn met de metingen vancarbonatatiediepte aantal leeftijd(mm) (jaar)0 - 5 48 3 - 625 - 6 1 86 - 7 1 477 - 10 1 47O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eDuur zaamheidcement 2001 5 69De Steur en aan maritieme con-structies, een bovengrens van 4 ?5 mm. Aan de beschutte onder-zijde loopt de carbonatatiedieptedoor. Hier wordt het oppervlakniet bevochtigd, zodat wape-ningscorrosie is uitgesloten. Debovengrens aan de carbonatatie-diepte is in RILEM- en CUR-rap-porten verklaard [4, 6]. De verkla-ringen van RILEM en CURstoelen op een analyse van de in-vloed van het microklimaat op decarbonatatie. Desgevraagd heeftde Scientific Manager van hetDuraCrete team medegedeeld datin hoofdzaak om reden van `con-venience' en bekendheid, de tra-ditioneleyt-formuleisgekozeninplaats van de benadering volgensde RILEM- en CUR-rapportages[18]. De invloed van deze ver-waarlozing op de volgens Dura-Crete voorspelde carbonatatie-diepte is niet gekwantificeerd.De lezer beoordele zelf in hoe-verre `convenience' een doorslag-gevend argument is voor het ver-waarlozen van de invloed van hetbuitenklimaat op carbonatatie.Wanneer in aanmerking wordtgenomen dat door een met vochtverzadigde buitenhuid noch CO2van buiten naar binnen, nochwaterdamp van binnen naar buit-en kan diffunderen, kan wordenafgeleid dat voor een buitenkli-maat met tw/td> (B/Aw)2, de car-bonatatiediepte een bovengrensheeft gelijk aan de uitdrogings-diepte xd= Bytd. Wanneer tw/td