IMATERIALEN IREPARATIEREALKALISATIE VANGECARBONATEERD BETONRESULTATEN VAN TWEE TESTPROJECTEN METELEKTROCHEMISCHE REALKALISATIEir.AJ. van'den Hondel en ir.H.Borsje, Nebest betononderhoudsadviseurs BV, Groot-Ammersir.CJJ. Rijnen en ing.J.P.Winkehttan, Aronsohn raadgevende ingen?eurs BV, RotterdamEind 1988 verscheen als primeur in Cement een publikatie over realkalisatie viaelektro-osmose, een nieuwe, veelbelovende reparatiemethode voor gecarbonateerdbeton [1]. In dat artikel zijn de principes van de methode uitvoerig besproken.Tevens werd aangekondigd dat naderhand de resultaten van de eerste testprojectenin Cement zouden worden gepubliceerd. Nu is het zover. Opnieuw een informatiefartikel over een boeiende ontwikkeling op het gebied van reparatie van beton.,Ir 1 Ii, woningIl\,I :fT",,,-""Icon woning terrasft ~isolatie - L I Ii I r behande.t.d vlakl.i (met realkalisatie)I parkeerruimte fT ! bergingen5100 L 5100 5100 5100" 'IGekeken werd naar:- carbonatatiediepte;~ porositeit;Globaal onderzoekIn de loop van 1987 werd een zeer glo-baal steekproefsgewijs onderzoek inge-steld naar de toestand waarin de beton-constructie zich bevond.tende wapen?ng van borstweringen;- slechte oppervlaktekwaliteit van deborstweringen;- weer loskomen van gerepareerde ge-deelten van de borstweringen;- scheurtjes in de onderzijde van de ter-rasvloeren, waarbij z??r plaatselijk inhet zicht komende onderwapen?ng.De opdrachtgever wenste een reparatievan de betonschade, die uitzicht boodop duurzaamheid op lange termijn.Uit dit onderzoek bleek dat vooral hetbeton van de borstweringen van de ter-rassen van slechte kwaliteit was. Op eenaantal plaatsen bevond de wapeningzich aan ofdichtbij het oppervlak.Door roestendewapeningwas hetbetongescheurd en was de betondekking alsschilfers ofschollen afgedrukt.De oppervlaktestructuur was zeer ver-schillend; grote gedeelten waren na hetstorten met een reparatiemortel afge-werkt en vele reparaties waren weer be-schadigd.- druksterkte;- oppervlaktestructuur;- betondekking;- roestvorming op de onderwapen?ngvan de terrasvloer ter 'plaatse vanscheurtjes;- chloridegehalte.Dwarsdoorsnede over testproject1De gebreken bestonden in hoofdzaakuit:- plaatselijk in het zicht komende roes-Uit de schaarse nog beschikbare gege-vensvan de bouw is gebleken datde wo-n?ngen zijn gebouwd met behulp vantunnelbekisting met verwarming vanhet gestorte beton.DesterkteklassezouB 17,5 zijngeweest,klasse 1 volgens de VB 1974 met hoog-ovencement klasse A.Voor de borstweringen van de terrassenis betonspecie met een grootste korrel-afmeting van 16 mm toegepast.De betonconstructievanheteer-ste testproject, een complexwon?ngen gebouwd in 1978-1980, vertoonde gebreken. De won?n-gen zijn in carr?vorm in twee of driewoonlagen gesitueerd op een hooggele-gen betonvloer, ondersteund door bal-ken en kolommen, rondom een iets la-ger gelegen terras (fig.1).De ruimte onder de won?ngen wordtgebruikt als parkeerruimte, de ruimteonder het middenterras als bergingvoorde won?ngen. De won?ngen op de eerstelaag beschikken aan de achterzijde overeen terras, gescheiden van het midden-terras door een op betonnen borstwe-ringen geplaatste lichtstraat.De hooggelegen betonvloer is ter plaat-se van de won?ngen ge?soleerd, terwijlhet terras zonder isolatie is uitgevoerd.Het gehele complex bestaat uit negenongeveer gelijke en twee afVvijkendeclusters.26 Cement 1990 nr. 6- betondekking;- carbonatatiediepte;- scheurvorming;- oppervlaktestructuurvan de borstwe-. ringen.De betondekking werd gemeten meteenwapeningsdetectorMarkVI-S en decarbonatatiediepte werd steekproefsge-wijs bepaald door middel van het gefa-seerd weghakken van het beton en hetbespuiten met phenolphtale?ne.Per vloerveld van circa 17 m2werd debetondekking op 45 plaatsen gemeten,waardoor eenbetrouwbaar beeldvan deligging van de wapening werd verkre-gen.In veel gevallen kon de plaats van dedekkingsblokjes worden vastgesteld(betondekking 15 mm), waaruit weerkon worden afgeleid dat tussen de dek-kingsblokjes, tijdens het storten van devloer, de wapening veelvuldig omlaagwas getrapt.De onderzoekresultaten werden opplattegronden - formaat A3 - systema-tisch, voorzien van letter-, cijfer- enkleurcode gebundeld, zodat een duide-lijk, direct toegankelijkoverzichtvan degeconstateerde gebreken werd verkre-gen.w U ~ --+afstand tot betonoppervlak (mmlNader onderzoekOp grond van deze overweging gaf deopdrachtgever in februari 1988 op-dracht een doelgericht onderzoek in testellen naar de kwaliteit van de beton-constructie, in hoofdzaak terrasvloerenen borstweringen, onderwerp van ditartikel, om vervolgens aan de hand vande aldus verkregengegevens een repara-tieplan op te stellen.op het moment van onderzoek en nogminder van de schadeverwachting oplange termijn.In korte tijd werden twee clusters f~n~mazig en de overige grofmazig onder-zocht. Het onderzoek richtte zich inhoofdzaak op:Een te lichte inschatting zou kunnenleiden tot een niet afdoende reparatiemetallegevolgenvandien, terwijl een tezware inschatting een reparatie zou op-leveren die, gelet op de kosten, voor eenbelangrijk deel overbodig zou kunnenblijken te zijn.3Relatie tussen ~ellletenbetondekking ~B)encarbonatatiediepte (C) aan de onderzijdevan de terrasvloeren in ??n cluster1483t:0:'? geisoleerd plafond tegen onderzijde terrasvloer815 meting carbonatatiediepte (mm) aan onderzijde terrasvloerW~ betondekking aan onderzijde terrasvloer < 15 mm.4 cilinderboring in onderzijde terrasv.loerDe onderzijden van de terrasvloerenvertoonden eenveel gunstigerbeeld dande borstweringen.Terplaatsevanenkelescheuren werd de onderwapening vande vloer blootgehakt. Ernstige roestvor-ming werd J+iet geconstateerd.De betondekking bleek bij deze steek-proefsgewijze controle plaatselijk aande lage kant, danwel te laag te zijn, dochniet in zijn geheel verontrustend laag.Zowel porositeit als carbonatatiedieptewaren redelijk. De sterkteklasse bleekongeveer overeen te komen met B 30.Al met al leverden deze spaarzame on-derzoekresultaten niet voldoende be-trouwbare gegevens op voor een doel-matig en verantwoord reparatieplan,omdat er geen totaal beeld kon wordengevormd van de totale schadeomvangDe carbonatatiediepte bleekaanzienlijkte zijn en de porositeithoog. De sterkte-klasse.kwam ongeveer overeen met B17,5. Zowel in borstweringen als terras-vloeren bleek de chlorideconcentratiezeer laag te zijn.2 Gellleten betondekking encarbonatatiediepte aan deonderzijde van twee terrasvloeren in??n clusterOnderzoekresnltatenReeds tijdens het onderzoek rees hetvermoeden dat veel gebreken systema-tisch voorkwamen. De beoordeling vande gerangschikte reeks resultatenbeves-tigde dit vermoeden ten volle.De tijdens de bouw voorgeschreven be-tondekking van 20 mm voorwanden en15 mm voor vloeren werd veelvuldigernstig onderschreden (fig.2). Het grilli-ge carbonatatiefrontwas hetvlakvan dewapening genaderd en zelfs op legioplaatsen ruimschoots gepasseerd (zieook tabel 1).Statistische verwerking van de onder-zoekresultaten betreffende betondek-king en carbonatatiediepte van de on~derzijde van de terrasvloeren van ??n!---"-------~-----~------~----~---_4cluster leverde het beeld op volgens 6-?~!!o. t guur 3. De hoeveelheid wapening in de_ I gecarbonateerde zone bedraagt hier cir~~ Q~~g10- .....iftm~B De kromme die de verdeling van de be-~ f( tondekking aangeeft is symmetrisch,.~ / derhalve is de afwijking van de gemid-~ ( / .. delde betondekking (ca. 11 mm) naar'- \.:::/! boven en beneden vrijwel gelijk. De'f.. kromme van de carbonatatiediepte.. loopt aan de 'boven'zijde echter flauwer! af, hetgeen inhoudt dat op redelijk veel! J ~.. plaatsen de carbonatatiediepte ver bo-....../ .AI III~....................... ven het gemiddelde ligt.Een en ander betekent dat op veel plaat-sen waar de betondekking 15 mm ofCement 1990 nr. 6 27_________~I~MA:~~TE~-RIALE~--N---~-_.LIRE_._P_.1\M_~I~IE~ _schaduw-Uitvoering van het testprojectBij de uitvoering van het testproject intwee vloervelden waren de volgendestappen te onderscheiden:den aangesloten. Een .alkalische oplos-sing die op het buitenoppervlak is aan-gebracht, wordt ten gevolge van het op-tredende proces (deels) naar binnen ge-trokken, terwijl tegelijkertijd alkali?naan de negatieve pool (de kathode, zijn-de de staalwapemng) worden gevormden zich in hei: beton verspreiden. Een enanderresulteertinhet'herstellen'vandepB, die ook in het eerder gecarbo-nateerde beton kan oplopen tot meerdan 13,5 (fig. 4). De eerste praktijkresul-taten op vrij beperkte schaal warenhoopvol en na eenbezoekaaneenin uit-voering zijnd werk in Stavanger werdbesloten in het onderhavige project eentest uit te voeren, om te kunnen beoor-delen ofdeze methode techmsch en fi-nancieel gezien toepasbaar zou zijn.Hettestprojectis uitgevoerd injuli 1988.boring betondekking carbonatatiediepte wapening(mm) Imml1 4 15 geroest2 13 16 licht geroest3a 10 20 geroest3b 5 (:tl 15 licht geroest3c 8 18 behoorlijk geroest4a zeer weinig 20 behoorlijk geroest4b 2 25 behoor{ijk geroest5 7 16 sterk geroest6 17 15 niet geroestgemiddeld 7,5 17,7Tabel!Resultaten gemeten aan uitgeboorde kernen voor realkalisatie4 Proces van carbonatatie enrealkalisatiegeheel ??n reparatiemethode kon wor-den toegepast.In deze fase van het onderzoek werd deaandacht gericht op een nog met in Ne-derland toegepast systeem van realkali-serenvangecarbonateerd gewapend be~ton, welk systeem in Scandinavi? doorNoteby Consulcing Engineers is ont-wikkeld.RealkalisatieRealkalisacie berust op het principe datlangs elektro-chemische weg de alkali-teitvan de betondekkingwordtherstelden wel zodamg, dat de hiervoor beno-digde tijdsduur beperktis en de metho-de praktisch uitvoerbaar is.Met betrekking tot de theoretische ach-tergronden van realkalisatie wordt ver-wezen naar [5, 6, 7 en 8]. Inmiddelswordt in CDR-verband nader onder-zoek hiernaar verricht. Eenvoudigwegkomt het erop neer, dat de wapemng inhet beton en een extern .aan te brengengeleider op een gelijkstroombron wor-zelfs meer bedraagt, de wapemng tochreeds in de gecarbonateerde zone ligt,zodat op langere termijn aanzienlijkebetonschade te verwachten is. Bij deborstweringen (afwisselend nat-droogmilieu) was deze schade reeds geconsta-teerd.Het uiterlijk van de onderzijde van deterrasvloeren(beschutmilieu)Was goed,dat wil zeggen het vertoonde geen be-tonschade zoals afgedrukte betondek-king, zelfs met op enkele plaatsen waarde onderwapemng van de vloer aan hetoppervlak lag.Teneinde een indruk te verkrijgen vande toestand waarin de onderwapemngverkeerde, zijn op eenaantal plaatsenbij .----------------------------------,de wapemng cilinders geboord.De uitgeboorde wapemng is visueel ge-inspecteerd, terwijl de betondekking isgemeten en na splijten van de cilindersen het bespuiten met phenolphtale?nede carbonataciediepte is bepaald. De re-sultaten zijn weergegeven in tabeltDe onderwapemngbleekindegecarbo-nateerde zones al behoorlijk te zijn ge-roest, terwijl inde met-gecarbonateerdezones het staal gaaf of nagenoeg gaafwas.De uit dit onderzoekverkregen resulta-ten - te weten carbonatatiediepte en be- -tondekking - kwamen overeen met deeerdergevondenwaarden, zodat dever-kregen gegevens betrouwbaar werdengeacht.Keuze reparatiemethodeHoewel de overeenkomst in de onder- I-----------------------,-------------lzoekresultaten het nauwkeurig werkenvan de onderzoekers onderstreepte enhen het gevoel gaf op de goede weg te L..-_-------------- --- -----'zijn, vervloog hiermee de hoop op eeneenvoudige reparatiemethode, zoals hettoepassenvaneencoatingnaplaatselijkereparaties.Een doelmatige, kwalitatiefhoogwaar-dige reparatie zou het verwijderen vanhet gecarbonateerd beton vereisen, hetontroesten van de wapening, het stem-pelenvan de afgehaktevloer en het aan-brengen van een meuwe, voldoendedikke betondekking met behulp vanspuitbeton.Vanwege geluidsoverlast kwam pneu-matisch hakken met in aanmerking,derhalve zou het slopen door middelvan hydrodemolition (hoge-druk wa-terstralen) plaats dienen te hebben.Ook deze methode is bij bewoonde wo~mngen in verband met wateroverlastverre van ideaal Natuurlijk spelen dekostenvan beide methoden ook een be-langrijke rol in het geheelVergelijking van de resultaten van hetgrofmazige onderzoek met het fijnma-zige toonde aan, dat inprincipevoor het28 Cement 1990 nr. 67 Aanbrengen externe geleider,nadat de eerste gellaag is gespoten 8 Eerste gellaag, externe geleider enaansluiting pluspool hieraan- aanbrengen van het benodigde af-schermwerk;- gritstralen van het betonoppervlak.Dit werd noodzakelijk geacht in ver-band met eventuele verontreini~gingen op het oppervlak, die het pro-ces en/ofde hechting van de gel zou-den kunnen be?nvloeden. Tevens ishiermee de cementhuid van het op-pervlak verwijderd;- uitvoeren van continu?teitsmetingen(foto 5).Voor een goede werking van het real~kalisatieproces is de continu?teit vanhet wapeningssysteem noodzakelijk,hetgeeJ;l. is gecontroleerd door deweerstand tussen twee blootgehaktewapeningsstaven ineenveld te meten.Uit de metingen, in combinatie methet feit dat er als wapening een ge-puntlast wapeningsnet was gebruikt,bleekdat in beide velden de wapeningcontinu was;- aanbrengen van de elektrische con-tacten aan de wapening.Op ??n van de twee opengehakteplaatsen ten behoeve van de conti-nu?teitsmetingen is een stroomdraadop de wapening aangesloten en op deminpool van de stroombron (gelijk-Cement 1990 nr. 6richter);- afdichten van scheuren, schadeplaat-sen en opengehakte delen.Om te voorkomen dat er kortsluitingin het systeem zou kunnen ontstaan,zijneenaantal grote aanhetoppervlakzichtbare scheuren dichtgesmeerdmet cementpasta. Om dezelfde redenzijn de opengehakte plaatsen gedichtmet een epoxymortel (foto 6), dit methet oog op een snelle uitharding;- aanbrengen van houten regels voor deaan te brengen externe geleider.Het externe geleidingsnet is bevestigdaan houten regels, 20 x 40 mm2, h.o.h.2 m, aan het oppervlak bevestigd metbehulp van hamerslagpluggen.De regels zijn bevestigd met kunst-stofpluggen, opdat geen elektrischcontact met de wapening konwordengemaakt.Om na het aanbrengen van de gel devoorafgemarkeerde plaatsen voor dete verrichten kernboringen te kunnenterugvinden, zijn op deze plaatsenspeciale pluggen aangebracht, voor-zien van een stuk ijzerdraad;- opspuiten van de eerste laag gel (circa20mm).De gel is in twee lagen aangebrachtom, methet oogop eengoedeomhul-l?ng, het externe net in de eerste laaggel te kunnen drukken;- bevestigenvan de externe geleider (fo-to 7).Het externe geleidingsnet, een ge-puntlast wapeningsnet met een ken-middellijn van 8 mm en een maas-wijdtevan 100 mm, is metdraadnagelsaan de houten regels bevestigd. Om tegrote doorzakkingen in het net tevoorkomen, zijn plaatselijk extrapluggen met volgringen aangebracht;- aansluiten van de geleider.Aan het geleidingsnet zijn per veld opzes plaatsen elektriciteitsdraden be-vestigd (foto 8), die vervolgens geza-menlijk aan de pluspool van destroombron zijn aangesloten.Zes bevestigingsplaatsen werdennoodzakelijk geacht om zekerheid tehebben dat de stroom egaal over hetoppervlak zou worden verdeeld;- opspuiten van de tweede laag gel (foto9).De tweede laag gel is aangebracht omhet geleidingsnet volledig te omhul-len met gel. De totale laagdikte van degel kwam hiermee op circa 40 mm;- inschakelenvan de elektriciteitop cir-29IMATERIALEN IREPARATIE9 Aanbrengen tweede gellaag 10 Meten van het verloop van de stroOlnsterkte120~tijd (uren)10080is de zogenaamde tweede fase [1];- na circa 12 uur blijkt in beide veldende stroomdichtheid afte nemen, het~geenduidtop een toenamevan de sys-teemweerstand. De oorzaak hiervan ishet uitdrogen van de gel, enerzijdsdoordat devloeistofinhetbeton trekt,anderzijds doordat de vloeistof ver-dampt. Indien de gel opnieuw wordtbevochtigd blijkt de stroomdichtheidweer toe te nemen;- na het bevochtigenvan de gel na circa47 en 74 uur blijkt de stroomdicht-heid slechts in geringe mate op te lo-pen. Dir is te wijten aan het feit dat erna circa 47 uur is bevochtigd met lei-dingwater inplaatsvan meteenverza-digde natriumcarbonaat oplossing endat er na 74 uur een te geringe hoe-veelheid van de genoemde alkalischevloeistofis opgebracht.Na het bevochtigen na 88, respectie-velijk circa 93 uur met voldoende al-kalische vloeistof, blijkt de stroom-dichtheid op te lopen tot ongeveer hetoorspronkelijke, hoge niveau.6040Verloop van de stroomdichtheid in de tijd voor veld 1 en 2 van testproject 10481216201.0 I 11 "" I~ " I,'f".., ,\ veIl 1~ -'"I i " J\ ',I ........'.:i ,- """",0'9,! 1~ "'I ~ ~~8-l~---l----l-~--+-!__'_---'''''-----t/-~--+--/--+-----+-~: : "'--J :~7 +----l;4----!--'--!--'-i-~--,.---jI-+--r-i!--'-i-+----t---11De resultaten van de metingen zijn sa-mengevat in figuur 11. Hieruit zijn devolgende conclusies te trekken:- indien het verloop van de stroom-dichtheid wordt geschematiseerd toteen vloeiende kromme, dan blijkt datdeze kromme voor veld 1 na circa 7uur en voor veld 2 na circa 8 uur demax?male waarde bereikt. Hieruitvolgtdat de tijd die nodig is om het re-alkalisatiefront het gehele wape-ningsnet te laten bereiken. voor veld 1circa 7 uur en voor veld 2 circa 8 uurbedraagt. Na deze tijd zal het kathodi-sche wapeningsstaal nog hydroxideblijven produceren, zoals blijkt uit deproeven aan de geboorde kernen. Ditte gemeteninde tijd. Gedurendede eer~ste 24 uur is ieder uur de stroomdicht-heid (stroomsterkte perm2betonopper-vlak) in beide velden bepaald, teneindede eerste fase, waarin het vocht- c.q. re-alkalisatiefront tot aan de wapeningnaar binnentrekt, te kunnen afbakenen.Hierna is het verloop van de stroom-sterkte minder frequent gemeten.;:;e j. bevochtigen bevochtigen bevochtigen bevochtigen .veld 2 veld 1, 2 veld 1.2 veld 1.2:t (soda) (water) (verdunde sodaI (SO~al 1~ 1.4 --:-,~\th t ~~VO--iCf-ht-ige-n~,~ve-:lY..I~=-2-(-s-l-oLd~a-I---+--:E 1,3 rl \ 'C'.... -7\, 1iI Y', I I ~!I\l1,2 J I \V ' , I 1 I . V\~ I f\L' "" I i 51'1;; 1 - - "I~ I I '1,1-41.t---,..--,J_P~?~~'..---'--p....-lj-i;-\_~_--+,..-+--f"-ik---+~-_ _+ -r~! ~"~ "'''- 11'" :1"'- ')?veld 2Metingen en resultatenOm de voortschrijding van het real-kalisatieproces te kunnen kwantifi-ceren,ishetverloopvandestroomsterk-ca 10 V;- doorlopend meten van het verloopvan de.stroomsterkte (fiJto JO), alsmedeboren van proefkernen;- dagelijks besproeien van de gel.Dit is noodzakelijk omdat uitdrogingvan de gel een verhoging van de sys-teemweerstand tot gevolg heeftendaarmee een afname van de stroom-sterkte;- uitschakelen van de stroom na het be-?indigen van het realkalisatieprocesen verwijderen van het aangebrachtemateriaal;- reinigen van het oppervlak met wateronder hoge druk;- gritstralen van het betonoppervlak.Om zekerheid te verkrijgen ten aan-zien van een goede hechting van hetspuitbeton, is het oppervlak nog een- '----~------------------------------'maal gegritstraald. Om de invloedvandit gritstralen te onderzoeken is circa1 m2van het te bespuiten oppervlakniet gestraald;- aanbrengen van spuitbeton.Om de duurzaamheid van het gereal-kaliseerde beton met voldoende ze~kerheid te kunnen waarborgen, wasgekozen voor spuitbeton op het op-pervlak, aan te brengen in twee lagen.Een coating was in dit geval niet wen-selijk in verband met het benodigdeonderhoud.Nadat de eerste laag waS opgestijfd isdeze gedeeltelijk onder profiel afge-werkt, waarna er na enkele uren detweede laagis opgespoten. Dezelaagisniet afgewerkt en vertoont een zoge-naamde spuitstructuur.Om uitdrogingvan het spuitbeton te-gen te gaan is een curing compoundop het oppervlak aangebracht;- opruimen van de bouwplaats.30 Cement 1990 nr. 6(-) in dagen nadat het systeem in werking is gezetTabel 2Resultaten gemeten aan uitgeboorde kernen na realkalisatiekern tijdstip dekking oorspronkel?jke realkalisatievan bpren (-) carblmatatie(mm) (nim)1W 1 16 15-18 geheel5 1 10-15 geheel9W 1 9 15-18 geheel16 1 20 18~20 geheel2W 2 15 11-18 geheel, nabij wapeningproductie van alkali?n8 2 21 15-21 geheel, nilbij wapeningproductie van alkali?n9WB 2 10 10-20 geheel, nabij wapeningproductie van alkali?n16B 2 11-22 geheel3W 3 19-24 gedeeltelijk4W 3 12 15-22 geheel, nabij wapeningprodu?tie van alkali?n'4WB 3 15-25 gedeeltelijk6 3 11-20 gedeeltelijk7 3 14-20 gedeeltelijk10W 7 10 13-19 geheel, nilbij wapeningproductie van alkali?n12W 7 13 15-22 geheel, nabij wapeningproductie van alkali?n13 7 13-19 gedeeltelijk14 7 13-17 gedeeltelijk15 7 12-15 gedeeltelijk30W 7 14 16-20 geheel, nabij wapeningprpductie van illkali?nOm het effect van het realkalisatiepro-ces visueel te kunnen aanschouwen enhet resultaat meetbaar te maken, is eenaantal kernen, met een lengte van circa60 mm en een diameter van 28 mm, uitde gerealkaliseerde betonconstructiegeboord, na 1, 2, 3 en 7 dagen.Hierbij is op de volgende punten gelet:- de betondekkingop de eventueel aan-wezige wapening;- de oorspronkelijke carbonata-tiediepte;- de liggingvanhetrealkalisatiefrontenhet verloop van de tweede fase.Met betrekking tot de realkalisatie is ineerste instantie de buitenzijde van dekern met een indicatorvloeistofbespo-ten en in tweede instantie de gespletenkern.De resultaten van bovengenoemde me-tingen zijn samengevat in tabel 2. Te-vens is een aantal waarnemingen weer-gegevenaandehandvan foto's 12 t.m. 16.Hieruit zijn de volgende conclusies tetrekken:- na 1 dag blijkt dat het realkalisatie-front het oude carbonatatiefrontreeds heeft bereikt, in ieder geval terplaatse van de geboorde kernen. Opdie plaatsen is dus reeds sprake vanvolledige realkalisatie;- een aantal kernen (vanaf dag 2) ver-toont na hesproeiing met fenolf-thale?ne in eerste instantie een paars-kleuring. Echter, na het drogen vanhet oppervlak wordt een deel weerkleurloos. Deoorzaakhiervanis datdepH in die gebieden groter is dan 13,5ten gevolge van produktie van alka-li?n nabij de wapening;- bij een aantal kernen blijkt slechts inbeperkte mate sprake te zijn van real-kalisatie. Dit is te wijten aan het feitdat deze kernen in het 'schaduwge-bied' [1] tussen de wapeningsstavenzijn geboord. Op die plaatsenverlooptde realkalisatie aanzienlijklangzamer.Om de invloed te kunnen nagaan vangritstralen op de hechting van spuitbe-ton aan 'oud' beton na realkalisatie, iseen klein deel van het oppervlak(circa 1m2) na realkalisatieniet gestraald, dochdirect van een spuitbetonlaag voorzien.Uit metingen van de hechtsterkte vanhet spuitbeton aan het oorspronkelijkebetonoppervlak, uitgevoerd op boor-kernen in een trekbank, is gebleken datde hechtsterkte ter plaatse van het nietgestraalde betonoppervlak aanzienlijkgroter was dan ter plaatse van het welgestraalde oppervlak, namelijk respec-tievelijk 1,9 N/mm2en 1,0 N/mm2?Naar alle waarschijnlijkheid heeft dit temaken met het feit dat na realkalisatiehetbetonoppervlakals hetware ideaal isCement 1990 nr. 6voorbehandeld (door en door nat), wel-ke voorbehandeling-deels teniet wordtgedaan door het gritstralen, waarbijlucht langs het oppervlak wordt gebla-zen. Een en ander hetekent dat het nietnoodzakelijk is het betonoppervlak narealkalisatie te gritstralen. Volstaan k?nworden met het reinigen met water.Uit de metingen die verricht zijn gedu-rende de uitvoering van het testproject,is gebleken dat de realkalisatie naar be-horen is verlopenDe zogenaamde eer-ste fase is be?indigd na 6 ? 8 uur, terwijltevens is aangetoond dat er tijdens hetproces veel hydroxideproduktie rond-om de kathodische wapening heeftplaatsgehad.Dit alles heeft tot gevolg dat de wape-ning weer in 'gezond' alkalisch betonligt, waardoor de passivering zich heefthersteld en het staal weer tegen corrosieis heschermd.Totslotzijner 15 maanden na hetbe?in-digenvandeproefvierkernen uit de ge-realkaliseerde betonconstructie ge-boord, om het effect van de reno-vatiewerkzaamheden op langere ter-mijn te kunnen beoordelen.Devier kernen, twee geboord terplaatsevan de wapening en twee ter plaatse vanhet hart tussen vier staven (het zoge-naamde schaduwgebied), bleken voorhet grootste deel na bespuiten met fe-nolfthale?ne paars te kleuren. Dit duidtop een pH die groter is dan 10. Na be-spuiten met een regenboogindicator-vloeistof bleek dat de pH zelfs groterwas dan 11,5.Bij de twee kernen zonder wapeningbleek er een zone te bestaanwaar de pHkleiner was dan 10, aangezien daar geenpaarskleuring optrad. Dit schaduwge-bied varieerde over de kernenin groottevan 4 tot 12 mmoE?n kern met wapening vertoonde naverloop van enige tijd ontkleuringrondom de wapening, hetgeen duidt opeen pH die groter is dan circa 13,5.De andere kern met wapening vertoon-de deze ontkleuring niet, hetgeen eropduidt dat de alkaliteit in het gebied vandewapening zich heeft ingesteld op eenlager niveau, waarschijnlijk ten gevolgevan diffusie naar het omliggende beton.Uit deze metingen kan worden gecon-cludeerd dat het oorspronkelijke betonbij de kernen met wapening een vol-doend hoge alkaliteitbezitom dewape-ning tegen corrosie te beschermen, mitser geen te hoge concentratie aan chlori-de aanwezig is [3]. De kernen zonderwapening vertonen duidelijk de aanwe-zigheid van schaduwgebieden over eenbeperkte zone (4 tot 12 mm).Tweede testprojectDe constructie betrof in dit geval eencirca 20 jaar oude wand, opgetrokkenmet glijbekisting.Uit een visuele inspectie bleek dat erreeds een aanzienlijke schade was, in devorm van afgedrukte betondekking tengevolge van een door carbonatatie ge?-nitieerde corrosie. Tevens bleek uit me-31IMATERIALEN12 Kern ZW, gerealkaliseerdIREPARATIE13 Kern ZW na 9 minuten,. ontkleuring nabij de wapeningduidt op produktie van een overmaataan alkalien14 Kern 8, gerealkaliseerdMetingen en resultatenOm inzicht te verkrijgen in de voort-schrijding van het realkalisatieproces, ishet verloop van de stroomdichtheid inde tijd gemeten (fig. 17). Hieruit zijn devolgende conclusies te trekken:- de tijd die nodig was om met het real-kalisatiefront het gehele wapenings~net te bereiken, de zogenaamde eerstefase, bedroeg circa 5 uur;- na circa 1,5 uur bleekde stroomdicht-heid af te nemen. Dit is mogelijk teverklaren uit het feit dat er een hoe-veelheid vocht in het betongetrokkenwas (eerste fase), waardoor de gel ge-deeltelijk uitdroogde en de systeem-weerstand dus toenam. Na herbe-vochtigen nam de stroomdichtheidweer toe.Voor de gehele wand varieerde de be-tondekking globaal van 5 tot 15 mm ende carbonatatiediepte globaal van 5 totlOmm.Na afloop van het proces na 2,5 dag zijnop hetbetonoppervlakenkele metingenuitgevoerd naar de carbonatatiediepte,teneinde te controleren ofervoldoendeI---'-~----~~------+--~~------------l realkalisatie had plaatsgehad. Uit dit15 Kern 8 na 7 minuten, 16 Kern 7, gedeeltelijk onderzoek is gebleken dat meer dan deontkleuring nabij de wapening gerealkaliseerdduidt op produktie van een overmaat helft van het totale oppervlak van hetaan alkalien gecarbonateerde beton, zowel met alsI---'-~ ~~~ --l-_ _~ ---.J zonder spuitbeton, was gerealkaliseerd.tingen, dat van de overige wapening Hettestprojectbetrofeenoppervlakvan Vooral tussen de wapeningsstaven inreeds een aanzienlijk deel in gecar- circa 3 m hoog en 6m breed aan de on- bleek niet al hetbetongerealkaliseerdtebonateerd betonwas gelegen, dusinpo- derzijde van de wand en werd op over- zijn.tentieel schadegebied. eenkomstigewijze uitgevoerd als bij het Dat er nog een redelijk aantal schaduw-eerste testproject. gebiedenzijnwaargenomen is mede hetVoorafgaande aan de realkalisatie is de gevolg van het feit dat het systeem vrijhelft van het te behandelen oppervlak snel is uitgeschakeld (na 2,5 dag).voorzien van een 15 mm dikke laag Deze schaduwgebieden hebben geenspuitbeton. rechtstreekse invloed op de bescher-32 Cement 1990 nr. 6Ia a QI I III II II I 1I 1 II J--{ ... --i \ .... II' ..........~'1i I IIJIJJIIII"I116 18 20 22 24 26 46 48 50~tijd (uren)1412102o0.1-0.3'ii::( 0.8 a b a'~1~~~~-+- -+-_--"";1----1-'-1'I, 1111"C 0.7 1 1?ii 1 I 1~ I 1:E0,6+-Hr--H::::c-----'--+--~,.-f~--___jIl;_-~__JI\_-++_--+-~10.5v111~'------------ti 0.4+-+-f\l-++-~--,.-f----t----1i--~~-tt--++--+--I Ir I11 1 I1 I1 1 111 1 I'1 I I10.2+--Hf--+l-----+~---+---_l--~_+r_-_+_+_-~_+_-il 11 iI1o +..,--/-,h...l..j.-,-'""'r-.-r-+......-'""'r-.-rl....,....,..'""'r-......-Ih......-..,--.....h-l\t+-i-.-r-r-+--417 Verloop van de stroomdichtheidin de tijd hij testproject 2a. bevochtigenh. herstel gellaag (stroom uit)mingvandewapening, omdatzijjuistinde mazen van het net optreden en nietter plaatse van de wapening. Alleen oplange termijn zou het mogelijk kunnenzijn dat er door diffusie een vereffeningvandepHoptreedt,zodatdeze terplaat-se van de wapening nog kan dalen.Om deze schaduwgebieden te voorko-men is het noodzakelijk dat het systeemlanger (minimaal 5 dagen) in werkingblijft, waardoor er meer alkali?n in hetbeton worden getrokken en er meer al~kali?n worden geproduceerd.Tot slot is het betonoppervlakvoorzienvan een extra beschermingslaag in devorm van een kristal-cement bespui-ting.Om de invloed te kunnen bepalen vanhet realkaliseren op de hechtsterkte vanhet reeds van tevoren aangebrachtespuitbeton met het oorspronkelijke be-tonoppervlak, is voorafeen deel van hette realkaliseren betonoppetvlak voor-zien van een laag spuitbeton als extradekking.Zeven maanden na het u?tvoeren vanhet testprojectis de hechtsterktevan hetspuitbeton bepaald aan de hand van eendrietal geboorde kernen, met een dia-meter van circa 55 mmoDeze kernen zijn in een trekbank be-proefd en gaven een gemiddelde hecht-sterkte van 3,1 N/mm2te zien, waaruitblijkt dat de realkalisatie zeker geen ne~gatieve invloed heeft gehad op de ont-wikkeling van de hechtsterkte.Door de alkaliteit van het beton, voorzover gecarbonateerd, aldus terug tebrengen totwaardenwaarbij depassive-ringslaag weer kan worden gevormd enstabielis, is er bewerkstelligd dathet op-tredende schademechanisme (door car-bonatatie ge?nitieerde corrosie) is ge-stopt, de passiveringslaag is hersteld ener een situatie is gecre?erd waarbij hetbeton in een vergelijkbare toestand zoumoeten verkeren als direct na het ont-kisten.Dit laatste is nader onderzocht door dealkaliteitvan de betondekking na 7, res~pectievelijk 14 maanden opnieuw te be-palen.Hiertoe zijn kernen uit de betoncon-structie geboord, die vervolgens zijngespleten en beproefd met behulp vaneen indicatorvloeistoE Uit dit onder-zoek is gebleken dat er in de geboordekernen geen beton aanwezig was meteen pH lager dan 10, hetgeenerop duidtdathet realkalisatieproces naar behorenheeft gewerkt. Het voorheen tot op eendieptevanmaximaallOmmgecarbona-teerde beton blijkt na 14 maanden nogsteeds voldoende gerealkaliseerd te z~in.Dit laatste komt overeen met hetgeenverwacht zou kunnen worden, aange-zien de ingebrachte en geproduceerdealkali?n onder normale condities eenevenwichts-pH bereiken bij circa 11 [4].Een pHvan 11 is normaliterin chloride-vrij beton voldoende om de wapeningtegen corrosie te beschermen.ConclusiesDe controlemetingen die tijdens detwee testprojecten zijn uitgevoerd, heb-ben het volgende uitgewezen:- er is gedurende de realkalisatieproefduidelijk sprake van het inbrengenvan alkali?n in het beton en van eenproduktie van alkali?n nabij de wape-ning, hetgeen is gebleken uit de ge-boorde proefkernen;- de eerste fase van het proces, het in-brengen van de alkalische oplossingtot de wapening, heeft circa 5 tot 10uur geduurd, hetgeen zowel uit hetverloopvande stroomdichtheidals uitde boorkernen is gebleken;- het bevochtigen van de gel blijkt veelinvloed te hebben op het verloop vande stroomdichtheid, waaruit dusblijkt dat de transportprocessen diehet beton realkaliseren mede afhan-kelijk zijn van de mate van bevochti~gen van de gel;- de hechtsterkte van zowel vooraf alsachteraf aangebrachte spu?tbetonblijkt niet negatief te worden be?n-vloed door het realkalisatieproces;- na circa anderhalfjaar blijkt het betonvan beide projecten nog steeds vol-doende gerealkaliseerd te zijn.Derhalve kan worden gesteld dat beidetestprojecten zijn geslaagd en de resul-tatenvan de metingen uitermate bevre-digend zijn.Beide testprojecten hebben tevens uit-gewezendathetrealkaliserenvangecar-bonateerd beton met een door carbo-natatie ge?nitieerde corrosie van de wa-pening, mits in een niet te vergevorderdstadium, ten opzichte van de tot nu toetoegepaste methoden mede overwogendient te worden.Zekeralsprijsengeluidshinderindehe-bouwde en bewoonde omgeving alszwaarwegende aspecten mede wordenbetrokken inde keuze van de reparatie-methode, zal realkalisatie wegens hetminimaal saneren van de betoncon-structie gunstig afsteken tegen de tradi-tionele reparatiemethoden.De bereikbaarheid van de te reparerenbetonconstructie is, evenals bij iedereandere reparatiemethode, wel van in-vloed op de prijs.Indien als extra dekking een laag spuit-beton wordt aangebracht, staat deze re-novatiemethodiek garant voor een ver-lenging van de levensduur, die ten min-ste gelijk is aan de levensduur van eengoed vervaardigde betonconstructiemet eenzelfde betondekking.Ten aanzien van de praktische uitvoe-ring geldt dat deze geen noemenswaar-digeproblemenoplevert.Demethodiekvanwerken isgoed uitvoerbaar en rede-lijk eenvoudig.Zonder in te gaan op de details van dediverse reparatiemethoden, de rand-voorwaarden waaronder een reparatiemoet plaatshebben, alsmede het stadi-um waarin het schademechanisme ver-vervolg op pagina 34Cement 1990 nr. 6 33L-~~~~~~~~_I_MA:~:TE_RIALE~__N_~~~~~_I_RE_P_\'\R1\::r_IE~~~~~~~(vervolg van pagina 33)keert, zullen de kosten van realkalisatiein veel gevallen lager uitkomen dan bijandere reparatiemethoden, mede door-dat de benodigde tijd voor de gehele re-paratie relatiefkort is.Resumerend kan worden gesteld, datrealkalisatie van gecarbonateerd betonmet door carbonatatie ge?nitieerde cor-rosie van de wapening een betrekkelijkeenvoudige reparatiemethode is metweinig overlast, een maximale doelma-tigheid en n~arverwachting tegen rede-lijke kosten.In de toekomst zal deze methode van-wege de lage kosten in veel gevallen uit-komst bieden, vooral in gebieden waar'stilte zwaarder weegt dan geluid'.Literatuur1. Hondel, AJ. van den, CJJ. Rijnen enJ.P.Winkelman, Realkalisatie van ge-carbonateerd beton via elektro-osmose.Cement 1988, nr. 11.2. Hondel, AJ. van den en HA.W Cor-nelissen, Carbonatatiediepte en beton-dekking, gemeten in de praktijk. Cement1986, nr. 6.3. Reinhardt, H.W., Beton als construc-tiemateriaal, eigenschappen en duur-zaamheid. Delftse universitaire pers,1985.4. Nustad, GE., Durability of realkali-nised concrete. NOT, 1989.5. Odden, L., Realkalisering, sammen-drag av innledende laboratorieforsokutfort av Noteby, 1987-1988.6. Miller,].B., Electro-osmose: Teori oganvendelse. Noteby, 1966.7. Wiederherstelling der Alkalireservein der Beton?berdechung des Armie-rungsstahls. Institut f?r Baustoff-For-schung, Baugewerbe 4/78 en 5/78.8. Swinkels,M.RJ.,Dechlorerenenreal-kaliseren van beton. Literatuuronder-zoek, TU Delft, faculteit der CivieleTechniek, 1989.Aanbieding themanummer Cement aan wethouder RotterdamHet april-nummer vanCement wasgeheel gewijd aan 'Het NieuweRotterdam'. Vanwege dit specialekarakter heeft hoofdredacteurprof.dr.ir.G.Scherpbier het eersteexemplaar van dit nummer op vrij-dagmiddag 6 april aangeboden aanwethouder mr.G.F.H.M?ller (Open-bare Werken) van Rotterdam.Vrijwel alle auteurs die aan dezespecial hebben meegewerkt waren bijdeze gelegenheid aanwezig. Na dewethouder ontvingen de overigeaanwezigen een exemplaar, wat eenaardig plaatje opleverde.Hoofdredacteur prof.dr.ir.G.Scherpbier(liuks) iu gesprek m.et de wethoudervau Opeubare Werkeu Rotterdam.,rur.G.F.H.M?llerAuteurs lezeu cem.eutStrupr? organiseert excursies en thema-avond 'Hoogbouw', 14juni 1990De studievereniging Stupr? organiseertvoor donderdag 14juni 1990 een excur-sie en een thema-avond 'Hoogbouw' inDen Haag.Excursie nieuwbouw MinisterieVROMDe excursie is gericht op de nieuwbouwvan het Ministerie van VROM, waarboeiende oplossingen zijn gevondenvoor indeling, bouwmethode, geluids-isolatie en trambaanoverkluizing.Hetprojectomvateenlaagbouwgedeel-te en een toren van 60 m hoogte. De ex-cursie start om 13.30 uur, in de bouw-keet.34Thema-avondDe thema-avond is gewijd aan 'hoog-bouw' en wordt gehouden bij Ingeni-eursbureau Grabowsky & Poort, GeversDeynootweg 61 in Den Haag. Van devolgende projecten zal worden toege-licht welke argumenten hebben geleidtot het al dan niet toepassen van prefabbeton:- woon/kantoorgebouw aan hetWeena, Rotterdam;- Delftse Poort, hoofdkantoor Natio-nale Nederlanden, aan het Weena,Rotterdam;- uitbreiding Nederlandse Bank, Am-sterdam;- kantoorgebouw Robeco, Rotterdam.DeelnameDe deelname aan zowel de excursie alsde thema-avond staat open voor iederege?nteresseerde, dus niet alleen voorStupr?-Ieden. In verband met de orga-nisatie wordt het.echter op prijs gestelddat men zich voorafaanmeldt bij het se-cretariaat van de Stupr?: tel. 03402-78312 (mevr. Els Kracht).Cement 1990 nr. 6
Reacties