aantasting-van-betonconstructies-door

Ri
Werkdocument 1985 - 157 Cdw
ing. J.A. Bruinshorst
van
Rijksdienst voor de ijsselmeerpolders.
Smedinqhuis. Lelyslad
BiBLiorneCK
R10KVOOR Oe
M8£
_oeRS
datum: augustus 1985
Aantasting van betonconstructies door wegenzout
INHOUD
Biz.
1. SAMENVATTING
2
2. INLEIDING
3
3. SCHADE AAN BETONCONSTRUCTIES
4
4. DOOIZOUTSCHADE
5
5. REPARATIE VAN SCHADEN
8
6. KOSTEN
10
7. AANBEVELINGEN
11
BIJLAGEN:
Drie fotobladen met aangetaste betonconstructies.
De foto's zijn door de Heer G.P.Fransen van de afd. Beheer en
Onderhoud ter beschikking gesteld.
18275
3111
1
1.S_Z7_J5J^HI
•teavn.wws.tMHButen zijn als regel eerste versies van te schrijven rapporten
(uittypen geschreven tekst) en daardoor uitsluitend bestemd voor intern
gebruik. De verantwoordelijkheid voor de tekst berust bij de auteur.
2381/2-8-85/WH/pc-doc
., ' ir
1. SAMENVATTING
Op verzoek van de sectie Kunstwerken van de afdeling Civieltechnische
Werken is een onderzoek uitgevoerd naar oorzaken en middelen ter voorkoming van dooizoutschaden.
Contact is gezocht met:
-constructeurs bij de afdeling Bouwkundige- en Civieltechnische
Werken,
-TNO-Bouwkunde,
-Akzo-zout,
-Heidemij,
-Beheer en Onderhoud van de afd. CW.
Gebleken is dat onderhoud wordt gepleegd met de middelen die technisch
een hoog rendement leveren en tevens economisch zijn.
Hoewel hierover niet systematise!! gegevens zijn verzameld lijkt het mogelijk dat het onderhoud meer te beperken is door in het ontwerp en tijdens de uitvoering aandacht te besteden aan de in hoofdstuk 3 genoemde
"veroorzakers" van de schaden.
2. INLEIDING
Op verzoek van de afdeling Civieltechnische Werken is aandacht besteed
naar de aantasting van beton waarbij het gebruik van dooizout en de corroderende werking hiervan extra is belicht, gezien de schadebedragen die
hiermee zijn gemoeid.
Informatie is verkregen van het instituut T.N.O.-I.B.B.C. bij monde van
ir. J.G. Wiebenga hoofd van de afdeling "Keuring, onderzoek van mechanische en cheraische eigenschappen, duurzaamheid en niet destructief betononderzoek in de bouw."
Ook van Akzo-zout chemie te Hengelo is informatie verkregen. Tevens zijn
uit de publikaties van het bedrijfschap Stukadoors, Terrazzo- en
Steengaasstellersbedrijven suggesties overgenomen om betonschaden te repareren. Daarnaast is overleg gevoerd met de heren Jansen en Zwaanswijk,
resp constructeur bij de bouwkundige en civieltechnische afdeling van
DSOW, alsmede de heren Van Duursen en Fransen, beide werkzaam bij de
sectie beheer van de Civieltechnische afdeling.
3. SCHADE AAN BETONCONSTRUCTIES
Oorzaken van schade kunnen zijn:
-mechanische; overbelasting, danwel onjuiste dimensionering,
-fysische
; krimp, kruip, brand, vorst, vocht,
-chemische ; carbonaten, chloriden of sulfaten.
De schade is onder te verdelen in de volgende groepen:
-veiligheid; wanneer door beschadiging, vervorming of instabiliteit
bezwijken een rol speelt,
-duurzaamheld; wanneer er sprake is van scheurvorming, aantasting
of afbrokkeling van beton, aantasting van wapening of van verankeringen,
-doelmatigheid; zoals b.v. waterdoorlatendheid, porositeit, overmatige doorbuiging en dergelijke,
-aanzien; wanneer door afschilfering en corrosie grindnesten en
roestsporen zichtbaar worden.
Het constateren van schade geschiedt veelal visiueel. Het bepalen van de
omvang van de schade Is minder eenvoudig hoewel een aantal eenvoudige
hulpmiddelen aanwezig zijn:
-drukhamer; voor het bepalen van de druksterkte van de beton,
-wapeningsdetector; om de dikte van de betondekking te bepalen,
-bevochtiging; opdrogend beton toont eventueel een scheuringspat roon,
-fenolftaleine; door met een plantenspuit deze vloeistof aan te
brengen op een uitgehakt betonoppervlak geeft de verkleuring aan
in hoeverre de carbonatiediepte is doorgedrongen,
-betonstof; verkregen met een spiraalboor. Van deze stof is 50 gram
voldoende om een onderzoek naar chloride, sulphaat- en magnesium
idringing te laten uitvoeren,
-het constateren van roestsporen behoeft nog geen schadesignaal in
te houden. Indien echter het wapeningsstramien zich gaat aftekenen
en het betonoppervlak ter plaatse zwellingen toont is er sprake
van belangrijke) schade.
Mechanische schade door erosie, slijtage of aanrijdingsschade wordt hier
buiten beschouwing gelaten.
3. DOOIZOUTSCHADE
De schade die wordt veroorzaakt door het gebruik van dooizout bestaat
uit het afschilferen van de betonhuid van:
-schampranden en de directe omgeving hiervan op kunstwerken,
-stoepen en trappen van openbare gebouwen (hoog zoutgebruik),
-vloeren van parkeergarages (druipwater van geparkeerde auto's).
De oorzaak van deze schade-vorm is dat bij het strooien van zout op ijs
het bevriezingspunt van water een aantal graden daalt. Hierdoor smelt
het ijs waardoor het doel, gladheidsbestrijding, wordt bereikt. De warmte, nodig om het ijs in water om te zetten, wordt aan de omgeving onttrokken en dus ook aan het betonoppervlak. Dit geeft temperatuursprongen
waar het beton niet tegen bestand is en waardoor deze plaatselijk sterk
deformeert zodat schillen van de betonhuid afspringen.
Dit proces zet zich door totdat een grindlaag is bereikt met grotere
dichtheid, afschilfering treedt daarna niet meer op. De betondekking
neemt af door dit proces zodat de wapening kan worden aangetast door
chloriden. Roestvorming zorgt dan voor een verdere afbraak van het beton. Voorkoming van dit doorgaande proces maakt dat reparatie van het
betonoppervlak vaak snel noodzakelijk is.
Bij opslag van strooizout treedt dit proces niet op maar zal schade ontstaan door het indringen van chemlcalign, waardoor een extra betondekking aanbeveling verdient.
De afd. Beheer en Onderhoud van de Civieltechnische Afdeling heeft reeds
veel ervaring in het repareren van betonschaden veroorzaakt door dooizout. Met de heer Fransen van deze afdeling is een aantal kunstwerken
bekeken in het gebied van Almere. De foto's door de heer Fransen ter beschikking gesteld, geven een goed beeld van de soorten schade (bijlage 1
t/m 3 ) . De kunstwerken worden aan de Gemeente overgedragen waarbij tijdens de schouw vastgestelde gebreken worden opgenomen en later hersteld.
Met name de schampranden dienden vrijwel overal te worden hersteld.
Deze schade wordt veroorzaakt door:
-minder goede uitvoering (laatste onderdeel van het kunstwerk); te
kleine betondekking en te snelle verdamping van het water nodig
voor het verhardingsproces,
-onvolledige detaillering; regenwater wordt langs en over de hoofdliggers van de brug gevoerd. Dit zoute druipwater tast deze liggers aan,
-cobrdinatie van de sectie Kunstwerken en de sectie Wegen is niet
altijd optimaal; de verkanting en de gootoplossingen komen niet
altijd tot hun recht. Dit levert plasvorming en dus extra zoutbelasting,
-het tijdstip van gereedkomen is ongelukkig; wordt de brug bij
voorbeeld in december opengesteld dan worden de "verse" schampranden blootgesteld aan forse chemlsche aanvallen in de vorm van
strooizout,
-vandalisme; de plastic beschermhoesjes over de moeren worden bij
lage temperaturen en na enige verwering bros en springen kapot bij
enig slagwerk. De bouten gaan daardoor sneller roesten en tasten
daarmee ook het beton aan.
Gezien het voorgaande kunnen enige aanbevelingen worden gedaan om de
schade te beperken:
1. Een betonmengsel aanbrengen dat meer consistent is tegen deze schade.
2.
3.
4.
5.
De wapening voldoende beschermen.
Plasvorming tegengaan door een goede waterafvoer
Het gebruik van dooizout beperken.
Zout regelmatiger opbrengen om "pit"vorming tegen te gaan (sproeien).
Ad 1.
T.N.O. heeft proeven uitgevoerd met diverse betonmengsels om na te gaan
welk mengsel het meest resistent is tegen dooizout. Gebleken Is dat
Portlandcement meer resistent is dan Hoogovencement, dat de watercementfactor een belangrijke factor is en dat toeslagstoffen zoals vliegas
gunstige resultaten geven. Andere toeslagstoffen nodig om een dichter
betonoppervlak te verkrijgen hebben tot heden (zomer 1984) geen resultaat. In hoeverre een polymeerdispersie, toegevoegd aan het aanmaakwater, beton van een dichtere samenstelling levert is niet duidelijk daar
de beproevingsresultaten mij niet bekend zijn.
Het stellen van prefab, elementen als schampranden hebben het voordeel
een fabrieksmatige goede betonkwaliteit te kunnen aanbrengen, die meer
resistent is.
Tevens kan het betonoppervlak resistent gemaakt worden door;
-het oppervlak te voorzien van een (fijn)grindmengsel met dichte pakking
en dit oppervlak uit te wassen, zodat een oppervlak ontstaat dat onder
invloed van strooizout niet verder wordt aangetast. Daarnaast is een
dergelijke uitvoering ook om schoonheidsredenen mogelijk acceptabel,
-het te beschermen oppervlak te voorzien van een laag latex-cementmortel. Deze mortel is vrijwel waterdicht zodat geen beschadiging zal optreden door indringing van agressief water.
Ad 2.
De wapening dient voldoende beschermd te worden door:
-de betondekking ruim aan te houden( * 4cm)
-scheurtjes in het beton te vermijden door de temperatuur in het
beton tijdens het verharden laag te houden,
-vloeren in te schuren met een zand-cementmengsel. Dit inschuren
van vloeroppervlakken heeft als bijkomend voordeel dat stofoverlast wordt tegengegaan.
Ad 3.
Het tegengaan van plasvorming heeft een aantal voordelen:
-de anders opspultende waternevel verontreinigd niet het kunstwerk
of de andere weggebruikers,
-het zoutgehalte blijft langer hoog zodat het aantal vorst/dooicycli minder vaak voorkomt.
Plasvorming kan mogelijk worden voorkomen door:
-het instandhouden van een zeker verhang naar waterafvoerpunten
door de wegfundering voldoende zwaar te dimensioneren, zodat verticale deformatie wordt vermeden en spoorvorming of andere deformaties de waterafvoer niet hindert,
-de afstand tussen waterafvoerpunten kort te houden,
-tijdens het aanbrengen van de asfaltlaag een goot mee te proflleren.
Ad 4.
Het gebruik van dooizout te beperken zal in ons klimaat niet eenvoudig
zijn. Het strooien van split in een sneeuw-periode kan mogelijk aanbeveling verdienen, vooral omdat dan het aantal dooi-vorstbewegingen wordt
beperkt. Stoepen en traptreden van openbare gebouwen kunnen worden verwarmd d.m.v. vloerverwarming.
5. REPARATIE VAN SCHADEN
Voordat schade wordt gerepareerd dient nagegaan te worden in hoeverre
het pH-gehalte van het beton is gedaald. Dit om de wapening veilig te
stellen. Een hulpmiddel hierbij is het besproeien van een ruw gehakt betonoppervlak in het beschadigingsgebied van fenolftaleine. Indien een
deel van de betondoorsnede niet paarskleurt dan Is dat deel aangetast
door koolzuur (luchtverontreiniging) of chloriden, kortom toont een lagere pH dan 10. Dit is van belang daar wapeningsstaal niet corrodeert in
beton met een pH van 12 tot 14. Daalt de pH dan is gevaar voor corrosie
aanwezig.
Een goede diagnose van de oorzaak van de schade is onontbeerlijk voor de
bepaling van de reparatiemiddelen. Hulp van specialisten kan in sommige
gevallen noodzakelijk zijn.
De vraag is wat voor soort reparatie het hier betreft en welke eisen aan
het resultaat worden gesteld. Algemeen stelt men dat bij een reparatie
in eerste instantie gedacht moet worden aan een cementgebonden specie en
dat nog slechts in die gevallen waarbij uitzonderlijke eisen aan het resultaat worden gesteld, moet worden gedacht aan een kunstharsmortel.
Uitzonderlijke eisen kunnen zijn:
-snelle mechanische belasting,
-zeer hoge sterkte eigenschappen.
Voor het uitvoeren van betonreparaties zijn de kant en klare species het
meest geschikt. Samenstellingsfouten worden hiermede voorkomen. Tevens
is de kwaliteit van zand en toeslagstoffen constant. Door het gebruik
van een polymeerdispersie, die aan het aanmaakwater wordt toegevoegd
worden gunstige resultaten geclaimd. De verbetering van de eigenschappen
van de cement-en/of betonmortel is gebaseerd op de waterretentie-eigenschap (vermogen om water vast te houden). Dat resulteert in een vermindering van de waterbehoefte; verbetering van de verwerkbaarheid en een
lage watercement-factor. Door de hierdoor verkregen grotere dichtheid
van de mortel constateert men volgens de fabrikant aanmerkelijke verbetering van de buigsterkte, deformatie-capaciteit, hechting, scheurgevoeligheid, chemlsche- en vorstdooibestendigheid, slijt- en slagvastheid.
Door toepassing van deze polymeerdispersie behoeft men geen angst meer
te hebben voor het te snel uitdrogen van de vers aangebrachte specie.
Een dergelijke specie heeft een hoge alkaliteit (pH ca. 12 a 13) en een
goede waterdampdoorlatendheid.
Als men te maken heeft met betonschade, als gevolg van corrosie (roesten
van de wapening), zal men volgens systeem moeten repareren. Men kan dan
niet volstaan met het slmpelweg uitvullen van de schadeplek; want ook al
wordt de meest wonderbaarlijke specie ingezet, na verloop van tijd wordt
deze er toch weer afgedrukt. Als voor een goede duurzame oplossing wordt
gekozen, zal men grondig te werk moeten gaan; in stappen:
-los, holklinkend, gescheurd beton verwijderen,
-gecarbonateerd beton (pH«10) weghakken tot achter de wapening,
-wapening ontroesten, bij voorbeeld door middel van zand- of gritstralen,
-wapening behandelen met een alkali/silikaatoplossing om een hoge
pH-waarde (»14) te bereiken,
-wapening tweevoudlg behandelen met een roestwerend produkt op basis van een akrilaatdispersie,
-ondergrond licht bevochtigen met water,
-ondergrond "aanbranden" met een papje, samengesteld uit de kant en
klare mortel met de polymeerdispersie,
-nat in nat de staande specie aanbrengen.
De twee-componentenmortel of kunstharsmortel wordt met name toegepast
bij kleine beschadigingen, en daar waar hoge mechanische en chemische
eisen worden gesteld aan het te repareren oppervlak. Een nadeel van deze
mortel is:
-de prijs is een factor 4 hoger,
-in besloten ruimten mogelijk schadelijk voor de gezondheid,
-temperatuur- en vochtgevoelig tijdens het aanbrengen,
-de ondergrond moet droog en stofvrij zijn.
b. KOSTEN
Om betonschaden te repareren is toch een aantal handelingen nodig die de
aannemer dient uit te voeren opdat de reparatie van blijvende duur zal
zijn. Dit houdt in dat de prijs per m behanded oppervlak dan wel per m
schamprand redelijk hoog moet zijn.
Enige prijzen:
-reparatie stoepen, trappen ca. f IbO.-per m ,
-latex-cemencmortel ca. f 400,- per m (ca. f 0,20 per k g ) ,
-cement-mortel f 3,10 per kg aankoop + verwerken,
-kunstharsmortel f 13,- a f 14,- per kg aankoop + verwerken,
-polymeerdispersie, merk Ombran ca. f 10,- per kg.
10
7. AANBEVELINGEN
Daar schade relatief veel Is opgetreden en mogelijk ook nu nog optreedt
loont het de moeite om aandacht te schenken aan de volgende punten zowel
In de ontwerpfase als in de uitvoering:
-betonsamenstelling, wcf, betondekking, droogsnelheid,
-het bewerken van de beton na verharding (inschuren of schoonwassen),
-het meer toepassen van prefab-elementen,
-het beton de tijd geven om resistent te worden tegen chemische en
thermische aanvallen,
-waterafvoerdetaillering zodanig met alle betrokkenen te evalueren
dat plasvorming niet optreedt,
-bij het aanbrengen van een nieuwe asfalttoplaag een goot meenemen.
-waterafvoerpunten zodanig inrichten dat het af te voeren water
niet over de constructie-elementen stroomt,
-de bevestiging van het ijzerwerk op de constructie te beschermen
met gietasfalt of iets dergelijks omdat deze methode mogelijk beter bestand bestais tegen verwering,
-niewe materialen, vliegas als toeslagstof, latex-cement mortel,
polymeerdipersie overwegen toe te passen.
Met betrekking tot het beheer kan gelden dat bij sneeuwval van enige betekenis wegschuiven het meest efficient is en dat bij het opbrengen van
dooizout de schade mogelijk wordt beperkt indien het zout regelmatig
wordt opgebracht en bij voorkeur door middel van sproeien.
11
BIJLAGE AANTASTING VAN BETON OP DE KUNSTWERKEN IN ALMERE-HAVEN VEROORZAAKT
DOOR HET STROOIEN VAN DOOIZOUT.
Foto 1.
In de praktijk is gebleken dat stootranden afgesloten door een prefab
betonband beter bestand zijn tegen invloeden van dooizout.
De band op deze foto is +_ 5 jaar geleden aangebracht en er is nog geen
spoor van zoutaantasting te zien.
F ^ "
J7%
^Ja\^C
Foto 2
Foto 3
Duidelijk is op deze
foto (nr. 2) te zien
welke invloed het
strooien van dooizout
heeft op de stootranden
van de kunstwerken.
Deze beton zal gestraald
en behandeld moeten
worden met een reparatiemortel.
Tijdens het stralen
(nr. 3) blijkt er meer
beton te zijn aangetast
als ogenschijnlijk verwacht zou worden. Op deze foto's is duidelijk te zien
dat tijdens het stralen de wapening is vrijgekomen, zodat reparatie hier wel
nodig is.
Foto 4
Hier nog enkele foto's van reeds gestraald beton.
Ook hier is snel reparatie nodig, daar anders op
korte termijn de wapening zal uitroesten, omdat er
geen voldoende betondekking meer aanwezig is.
Foto 5
a.

Download Report