Schade oorzaken beton

Oorzaken van schade en andere problemen in beton
Problemen met beton kunnen zowel oorzaak als gevolg zijn. Bij de visuele inspectie en de daarop volgende analyse is het van belang dat voldoende kennis en inzicht aanwezig is over de oorzaken van eventuele problemen. Ervas heeft die kennis en ervaring en gebruikt deze om tot een gedegen advies te komen. Hieronder gaan wij nader in op problemen in beton en de mogelijke gevolgen daarvan zoals wij ze dagelijks in de praktijk ontmoeten.

• Over betonwapening en corrosie
• Carbonatatie
• Uitvoeringsfouten
• Ontwerpfouten
• Gebrek aan kennis
• Chloriden
• Vorst -en dooizoutschade
• Brandschade
• Sulfaataantasting
• Expansieve reacties tussen cement en toeslagmaterialen
• Combinaties

Over betonwapening en corrosie
Hoewel ook beton zelf ernstig beschadigd kan zijn, heeft een belangrijk deel van schade aan gewapend beton betrekking op aantasting van de wapening. Deze stalen wapening zit veelal aan de onderzijde van betonelementen en geeft het beton de benodigde treksterkte. De wapening is chemisch niet stabiel en wil oxideren totdat het uiteindelijk is omgezet in het zogenaamde roest. In het beton doet zich normaliter de gelukkige omstandigheid voor dat het staal omgeven wordt door een alkalisch milieu met een hoge ph-waarde. Deze alkalische omgeving in het beton wordt veroorzaakt door vrije kalk (ca(oh)2) en natrium -en kaliumhydroxiden (naoh en koh). In dit milieu zal het staal een dun, maar zeer dicht oxidelaagje vormen, dat verdere corrosie voorkomt. Deze zogenaamde passiveringslaag ontstaat alleen indien de ph groter is dan 9 á 10. Wapeningstaven kunnen gaan corroderen als ze niet meer door de hoge ph waarde van beton gepassiveerd worden of als chloride-ionen de wapening kunnen bereiken. Corrosie van wapening is een electro-chemisch proces.

Vocht dringt vrijwel immer enigszins in beton. Dat hoeft geen probleem te zijn. Afhankelijk van de betonkwaliteit, de voorgeschreven minimale betondekking en vooral van de werkelijke uitvoering van het beton, kan vocht echter ook de wapening bereiken. Indien de passiveringslaag doorbroken wordt, ontstaat dan excessieve corrosie van de wapening. Het specifieke aan wapeningscorrosie is dat het resulterende roest-produkt een groter volume inneemt dan het staal dat nog niet geoxideerd is. Deze volumetoename kan 2 tot 5 maal het door roest geconsumeerde staal innemen. Sommige bronnen spreken zelfs van 8 maal. Beton kan de interne spanningen die hierdoor ontstaan niet opnemen en zal uiteindelijk barsten en scheuren vertonen. Hierdoor kunnen water en lucht nog gemakkelijker binnendringen en de aantasting versnellen. Velerlei vormen van schade kunnen het gevolg zijn. Afdrukken van de dekking, scheuren, vermindering van de toelaatbare belasting zijn voorbeelden.

Carbonatatie
Oorspronkelijk kan de ph in beton groter dan 12 zijn. Deze voor het staal gunstige omgeving kan echter veranderen in een aantastende omgeving t.g.v. Carbonatatie. Dit is de inwerking van koolzuur (co2) uit de lucht op beton, waarbij de vrije en de gebonden kalk worden omgezet in calciumcarbonaat (caco3) en water. Daardoor neemt de hoeveelheid basische bestanddelen in het beton af waardoor de ph daalt. Carbonatatie van beton is een normaal verschijnsel en onschadelijk voor het materiaal beton zelf. Wanneer ten gevolge van de carbonatatie deze ph echter daalt tot minder dan 9, wordt de passivering van het staal opgeheven. De snelheid waarmee de carbonatatie plaatsvindt is afhankelijk van de toegankelijkheid van het beton voor co2 uit de lucht. Hoe poreuzer het beton, des te sneller zal de carbonatatie plaatsvinden. Is het carbonatatie-front bij de wapening gekomen, dan gaat de wapening roesten. Of er corrosie plaats vindt, hangt nog af van de vochtigheid van het beton of zuurstof tot aan de wapening kan doordringen.

Uitvoeringsfouten  
Uitvoeringsfouten kunnen het gevolg zijn van:

• Slordigheid, met als gevolg onder meer: te weinig dekking; onvoldoende verdichting; grindnesten; vuile stortnaden; lekkende bekistingnaden, verontreinigingen in het beton, uitgewassen grindoppervlak.
• Onvoldoende kwaliteitszorg
• Productiesnelheid laten prevaleren boven betonkwaliteit. Door meer aanmaakwater te gebruiken wordt het beton beter verwerkbaar. Het eindresultaat is echter slechter, de betondruksterkte wordt minder en de porositeit van het beton neemt toe. Hierdoor neemt de bescherming van het wapeningsstaal af. Door het gebruiken van verhardingsversnellers kan sneller worden ontkist. Bevatten deze versnellers chloriden, dan kan de wapening aangetast worden.
• Onvoldoende nabehandeling, waardoor poreuze betonoppervlakken ontstaan en waardoor de constructie kan scheuren ten gevolge van uitdrogingskrimp.
• Te snel ontkisten, hetgeen scheurvorming en vervormingen tot gevolg kan hebben.
• Ook onjuist uitgevoerde reparaties kunnen grote gevolgen hebben.

Ontwerpfouten
Ontwerpfouten kunnen zijn:

• Onvoldoende dekking voorschrijven.
• Voorschrijven van verkeerde mengselsamenstelling*.
• Geen of onvoldoende rekening houden met bewegingen van de constructie (te weinig dilataties).
• Ontbreken van glij- of druklagen met als gevolg scheurvorming.
• Te weinig wapening met als gevolg scheuren of bezwijken van de constructie.

*Hierbij kan worden gedacht aan het voorschrijven van een betonkwaliteit, welke uitsluitend is gebaseerd op de gewenste sterkte en niet op de mogelijke aantasting (duurzaamheid) van het beton door agressieve bestanddelen in de omgeving.

Gebrek aan kennis
Gebrek aan kennis van het materiaal beton komt vaak tot uiting in het te dicht bij elkaar plaatsen van de wapening, waardoor de wapening als zeef gaat functioneren en het mengsel daardoor niet homogeen is. Ook het gebruik van chloriden in beton is vaak te wijten aan gebrek aan kennis omtrent de gevolgen van de toepassing ervan in gewapend beton.

Chloriden
Chloriden kunnen de passivering van wapeningsstaal opheffen zonder dat sprake is van carbonatatie. Indien voldoende zuurstof, water en chloriden aanwezig zijn, dan zal de wapening gaan corroderen met als gevolg schade aan het beton. Chloriden kunnen de wapening bovendien ook zeer plaatselijk ernstig aantasten (put corrosie) zonder dat er aan de buitenzijde iets zichtbaar wordt. Het gevaar hierbij is, dat de corrosieproducten zich kunnen verspreiden in het beton en de schade al zeer ernstige vormen kan hebben aangenomen voordat deze aan het betonoppervlak zichtbaar wordt. Chloriden zijn voor het beton zelf onschadelijk. Chloriden kunnen in beton voorkomen omdat deze als verhardingsversneller in het beton gemengd zijn (zoals bij de bekende kwaaitaalvloeren). De chloriden kunnen echter ook van buitenaf het beton binnendringen, bijv. Bij gebouwen aan zee of door indringing van dooizouten. Chloride is hygroscopisch (water vasthoudend). De snelheid van indringen is een functie van de dichtheid en de samenstelling van het gebruikte beton tegenover de toegepaste verschillende concentraties chloride.

Bij chloride schade gaat corrosie product zich in de beton “verspreiden”
(roest vlekken op het oppervlak)

Vorst -en dooizoutschade
Schade ten gevolge van vorst en dooizouten is terug te voeren op een temperatuurprobleem. Bij gebruik van dooizouten daalt de oppervlaktetemperatuur van de betonconstructie zeer snel, hetgeen spanningen met zich meebrengt aan de oppervlakte. In combinatie met vorst kan dan schade ontstaan.

Een directe mechanische corrosie is vorstschade van materialen met een poreuze structuur. Ook beton kan poreus zijn. Het water in de poriën bevriest en ten gevolge van uitzetting van het bevroren water (ijs) komen er krachten vrij waardoor de wanden van de poriën worden beschadigd. Tijdens de daaropvolgende dooi worden de beschadigde, losgeraakte, deeltjes meegenomen en worden de poriën langzaam vergroot. Door de grotere poriën wordt het afbraak proces versnelt.

Ook inwerking van natuurlijke zouten veroorzaakt schade (zouten vormen een chemische verbinding van water met het bouwmateriaal). Er vinden verschillende chemische reacties en bindingen plaatst zoals kristallisatie, hydratatie en toename van hygroscopie (verhoging van het evenwichtsvochtgehalte). De inwerking van de zouten tast de structuur van het bouwmateriaal zodanig aan dat er een toename ontstaat van het vochtopnemend vermogen. Daardoor neemt het warmte – isolerend vermogen af. Intreding is gemakkelijker bij het bovengenoemde vorstschadeproces. Dooizouten bevatten veelal chloride.

Brandschade
De oorzaak van schade bij brand is duidelijk. De gevolgen en omvang zijn minder duidelijk. Zeker bij een voorgespannen constructie. Het voorspanstaal kan door te hoge temperaturen worden aangetast, waardoor de voorspanning geheel of gedeeltelijk verdwijnt. Ook de betondekking kan tengevolge van de grote temperatuurverschillen in de constructie losgedrukt worden. Het is raadzaam om na brand een diepgaand onderzoek te laten uitvoeren.

Sulfaataantasting
Bij een verkeerde cementkeuze of in een gebied waar sulfaten van buiten (via zouten) in het beton kunnen doordringen, kunnen de sulfaten reageren met bepaalde cementmineralen. De gevormde producten, ettringiet en thaumasiet, hebben een groter volume dan het oorspronkelijke cementmineraal, onder meer door opname van water. Het beton wordt uiteengedrukt, met alle gevolgen van dien. Ook kan er sprake zijn van een afbraak van het cementskelet, bijv. Bij reactie met magnesiumsulfaat. Hierdoor kan de cementsteen ernstig verzwakt worden. Sulfaataantasting komt in de praktijk vaker voor in koude gebieden dan in warme gebieden. In warme gebieden worden oplosbare sulfaatzouten gevormd welke naar het betonoppervlak worden afgevoerd en daar uitkristalliseren. Bij mestkelders en riolen kan dit verschijnsel eveneens optreden.


Door kirstallen uit elkaar gedrukte beton

Expansieve reacties tussen cement en toeslagmaterialen
De alkaliën in het beton kunnen reageren met sommige soorten toeslagmateriaal. Deze schade komt in nederland gelukkig zelden voor. De reactieproducten van cement en toeslagmaterialen zijn zeer expansief en vernietigen het beton volledig van binnenuit. Wordt een dergelijke reactie geconstateerd, dan zal vrijwel altijd aanbevolen worden tot afbraak over te gaan. Het optreden van expansieve reacties is afhankelijk van de aanwezigheid van water. Het water wordt opgenomen in de reactieproducten. Is de expansiereactie eenmaal op gang gekomen, dan bevat de buitenlucht voldoende water om de reactie op gang te houden.

In bepaalde gebieden kunnen betonconstructies, die met zacht grondwater in aanraking komen, door kalkagressief water worden aangetast. Kalk uit het cementsteen lost op waardoor de constructie verzwakt. Eenzelfde soort aantasting van beton of mortel kan optreden bij zwembaden als het zwemwater, voor beton, de verkeerde samenstelling heeft.

Veranderd gebruik
Indien de gebruiksbelasting wordt overschreden kan schade optreden.

Combinaties
Vooral de combinatie van carbonatatie en chloride kan tot ernstige schade leiden. Het aan het cement gebonden chloride komt bij carbonatatie weer vrij en kan naar de wapening migreren, waardoor het chloride gehalte ter plaatse van de wapening hoger wordt en schade sneller kan optreden. Bovendien is bij diepgaande carbonatatie het beton meestal poreus, waardoor het corrosieproces, eenmaal op gang gekomen, sneller verloopt.

De oplossingen van Ervas
Het werkterrein van Ervas strekt zich uit van gevelrenovatie tot betonrenovatie en vochtwering. Met behulp van de gecombineerde kennis op deze terreinen kunnen vrijwel alle zich voordoende problemen met beton worden opgelost.

De oplossingen van Ervas op het gebied van problemen met beton zijn onderverdeeld in vijf hoofdgroepen:

• Betonreparatie
• Versterken van beton
• Afwerken van beton (coatings, voegen, vloeren, dilataties)
• Balkonhekwerken (repareren, aanpassen, vervangen)
• Herstel van kwaaitaal- en mantavloeren

Daarnaast is Ervas tevens specialist op de terreinen

• Vochtwering
• Gevelonderhoud

Ervas heeft een breed scala aan mogelijkheden om zowel oorzaken als de gevolgen van betonschade op te sporen. Daarnaast heeft Ervas verschillende doeltreffende methoden ontwikkeld om deze problemen te verhelpen. Ook preventief indien gewenst. Ervas heeft gedegen ervaring opgedaan met betrouwbare en innoverende, uitgeteste technieken bij het uitvoeren van projecten op dit terrein. Die ervaring en kunde leidt ertoe dat er weer een veilige constructie ontstaat en dat de levensduur van het gebouw wordt verlengd.