corrosie van wapeningen in gewapend en ... - Febelcem

Corrosie omvat het geheel van chemische en elektrochemische fenomenen die materialen,meestal metalen, aantasten bij blootstelling aan de omgeving. Het is geweten dat staal oplostin aanwezigheid van water en van talrijke andere niet-oxiderende waterige oplossingen. Decorrosie is zeer sterk in zure oplossingen, verzwakt naarmate de pH van het medium stijgt enis praktisch onbestaande bij pH-waarden tussen ongeveer 9 tot 13. Bij pH-waarden hoger dan13 kunnen de oplossingen opnieuw corrosief worden.Een wapening omhuld door beton wordt door dit beton beschermd zolang de pH zich tussen 9en 13 situeert. Is dit niet het geval, zoals in gecarbonateerd beton, dan kan het oplosproces vanhet staal de betondekking doen barsten of afbrokkelen, indien deze onvoldoende dik is of vanslechte kwaliteit.Het betreft het meest voorkomende duurzaamheidsprobleem bij gewapend beton. Nochtans zijnde oorzaken ervan en de maatregelen om schade te voorkomen eenvoudig en perfect gekend.Herstellingen zijn daarentegen steeds omslachtig en duur. Duurzaamheid hoeft niet veel tekosten. Bij gewapend en voorgespannen beton volstaat het de nodige maatregelen in acht tenemen in het stadium van het ontwerp, tijdens de uitvoering van de werken en bij de controlevan de wapeningen.

1. BeSCHriJvinGWanneer wapening wordt ingebed in vers beton, ontstaat een materialencombinatie met gunstigeduurzaamheidskenmerken. Door zijn hoge pH-waarde behoedt het beton het wapeningsstaalinderdaad tegen zijn natuurlijke tendens tot verval onder invloed van vochtigheid.Staal heeft van nature de neiging om op te lossen in water. Op het metaal is er op de ene plaatsoxidatie (Fe → Fe n+ + ne - ) terwijl elders reductie plaatsvindt (in aanwezigheid van zuurstof :O 2 + 2H 2 O + 4e - → 4OH - ; indien geen zuurstof voorhanden is : 2H 2 O + 2e - → 2OH - + H 2 ).Tussen de twee locaties ontstaat een elektrisch potentiaalverschil, dat als aandrijfkracht fungeert.Indien de gevormde producten zouden worden afgevoerd, dan zou het proces in principe doorgaantot het staal volledig is opgelost. Gelukkig wordt in het geval van een door beton omhuldewapening het staal « gepassiveerd ». De ionen reageren met elkaar en vormen stabiele oxides.De hoofdreacties – oxidoreducties – worden gevolgd door secundaire reacties waarbij roest wordtgeproduceerd en afgezet op het oppervlak van het metaal :Fe n+ + 2OH - → Fe(OH) n2Fe(OH) n ↔ Fe x O y + H 2 ODe op het wapeningsoppervlak gevormde oxides Fe 3 O 4 en Fe 2 O 3 vertragen de reacties die hetmetaal doen oplossen, omdat ze een « scherm » vormen – tenminste voor zover het stabieleverbindingen betreft. Die zijn des te stabieler naarmate ze omgeven worden door hydroxides –in dit geval Ca(OH) 2 uit het beton – en het beton fungeert als scherm tegen andere agressievestoffen afkomstig uit de omgeving (Cl - - ionen…). Noteer dat het hier beton betreft waarvan depH-waarde een eind boven de 9 ligt.Wapeningscorrosie vangt aan wanneer het beton niet langer een doeltreffende beschermingbiedt. Dit is het geval in twee situaties :• Het beton dat de wapening bedekt, is gecarbonateerd, d.w.z. CO 2 uit de lucht heeft gereageerdmet Ca(OH) 2 in het beton ⇒ vorming van CaCO 3 en daling van de pH tot onder de 9.Dan is de stabiliteit van het scherm niet langer verzekerd en kan het ijzer beginnen oplossen. Tijdensdit oplosproces worden corrosieproducten (roest) gevormd die een veel groter volume hebben danhet oorspronkelijke ijzer. Deze uitzetting doet het beton afbrokkelen. Eenmaal die beschermendelaag beton fysiek geëlimineerd is, zal de wapening in versneld tempo verder corroderen.• Agressieve ionen (zoals chloriden) zijn doorheen de betondekking gedrongen en komen in aanrakingmet de wapening.Beide fenomenen die verantwoordelijk zijn voor wapeningscorrosie worden hierna meer in detailbesproken.diagraM van poUrbaiXvoor het stelsel Fe-H 2 o bij 25 °cIn gezond beton (pH van circa 13 ;temperatuur van 25 °C), bevindt de wapeningzich in een elektrochemische toestand diecorrosie verhindert (immuniteit of ontstaanvan een passiverende film). Daalt de pH ondereen waarde van ca. 9, dan kan corrosie op gangkomen, afhankelijk van de potentiaal. Gezondbeton vormt bijgevolg een beschermendmilieu voor stalen wapeningen. Een grotedaling van de pH maakt de weg vrij voorwapeningscorrosie.3 Technologie | coRRoSie VAn WAPeningen in geWAPenD en VooRgeSPAnnen BeTon

1.1. Corrosie geïnitieerddoor carbonatatiea. Carbonatatieproces (initiatiefase)Onder carbonatatie wordt de reactie verstaantussen de koolstofdioxide (CO 2 ) uit de lucht ende alkalische (basische) bestanddelen van hetbeton. Koolstofdioxide en calciumhydroxide(ook wel « vrije kalk » of portlandiet genoemden afkomstig van de hydratatiereacties van hetcement) vormen samen calciumcarbonaat :Ca(OH) 2 + CO 2H 2 O→ CaCO 3 + H 2 ODeze reactie kan zich enkel in waterig milieuafspelen (figuur 1). Eerst moet de CO 2 oplossenin het poriënwater, hetgeen de pH doet dalenvan ongeveer 13 naar 9. Door deze daling gaatde calciumhydroxyde eveneens in oplossing.De twee verbindingen reageren met elkaar enzetten zich neer als calciumcarbonaat.De relatieve vochtigheid van het milieubepaalt het watergehalte van het beton en iseen fundamentele parameter. Om het procesgaande te houden is aanvoer van verse koolstofdioxidevereist. Welnu, de diffusie van hetdioxide gebeurt 10.000 keer sneller in de luchtdan in water. De relatieve vochtigheid moetbijgevolg voldoende laag zijn om diffusie vankoolzuurgas mogelijk te maken. Anderzijdsvergt de eigenlijke carbonatatie een voldoendehoge vochtigheid, vermits deze reactie alleenin waterige fase kan plaatsvinden.De carbonatatiesnelheid daalt met de tijd.Naarmate de carbonatatiezone zich uitbreidt(en het carbonatatiefront opschuift), doet hetgevormde calciumcarbonaat de poriën dichtslibbenen moet de CO 2 een steeds kronkeligerweg afleggen tot de alkalische bestanddelen.Hierdoor vertraagt het proces.Carbonatatie grijpt maximaal plaats bij eenrelatieve vochtigheid tussen 40 en 70 %. Bijhogere waarden verzwakt ze snel. Figuur 2 geeftde grootte-orde van de te verwachten carbonatatiedieptein functie van de W/C-factor vanhet beton. Merk op dat in slecht uitgevoerd, zeerporeus beton, grote carbonatatiedieptes (30 à40 mm) worden genoteerd.In beton dat constant ondergedompeld is, treedtomzeggens geen carbonatatie op. Het water biedteen te grote weerstand tegen de diffusie van koolstofdioxide.In normale binnenomgeving carbonateertbeton snel maar, bij gebrek aan vocht,oppervlakkig.In buitenklimaat moet een onderscheid wordengemaakt tussen de situatie waarbij het betonbeschut is tegen regen, en die waarbij het eraanis blootgesteld. In een niet beschutte buitenomgevingzijn de poriën regelmatig met watergevuld, zodat de aanvoer van koolzuur moeilijkloopt. In een beschutte buitenomgeving verloopthet carbonatatieproces daarentegen sneller. Deporiën zijn immers slechts zelden verzadigd metwater.Noteer dat de gehydrateerde silicaten (CSH) enaluminaten (CAH), en ook de klinkerbestanddelenin staat zijn te reageren met de koolstofdioxideen tot de vorming van calciumcarbonaatkunnen leiden.Figuur 1 -CarbonatatieprocesFiguur 2 - Invloed van de relatieve vochtigheid van delucht op de carbonatatiediepte(curve 1 : W/C = 0,60 ; curve 2 : W/C = 0,80)Bron : Universiteit Hannover4 Technologie | CORROSIE VAN WAPENINGEN IN GEWAPEND EN VOORGESPANNEN BETON

. Corrosieproces (propagatiefase)In ongewapend beton heeft carbonatatiegeen nadelige invloed op de duurzaamheid.Integendeel, de vorming van CaCO 3 doet deporositeit dalen.In gewapend beton kan carbonatatie nefastzijn door de daling van de pH. De alkalischebestanddelen verdwijnen inderdaad progressief,zodat het staal niet langer beschermd is – m.a.w.niet langer « gepassiveerd ».De vraag is nu of het staal zal corroderen, enindien ja, met welke snelheid. Het staal kanenkel corroderen wanneer tegelijk zowelwater als lucht aanwezig zijn (figuur 3).Figuur 3 - Corrosie ingeleid door carbonatatieEr bestaat een verband tussen de corrosiesnelheiden de relatieve vochtigheid in het gecarbonateerdebeton. Uit de ervaring blijkt dat corrosievooral te vrezen valt wanneer de wapeningregelmatig wordt bevochtigd (bedekt wordtmet water) en zuurstof gemakkelijk tot aan dewapening kan doordringen.In gecarbonateerd beton hangt de waarschijnlijkheiddat roest wordt gevormd af van deomgevingskenmerken. Wapening in beton blootgesteldaan een normaal binnenklimaat roestniet vermits water ontbreekt. Voor wapening inbeton blootgesteld aan het buitenklimaat moeteen onderscheid worden gemaakt tussen de drievolgende situaties. Die onderscheiden zich vanelkaar door hun vochtigheidsprofiel en de plaatsvan het carbonatatiefront :Wapeningen in gecarbonateerd beton en meerbepaald in de zone onderhevig aan variatiesin vochtigheid (d.w.z. waar benatting endroging alterneren – zone A, figuur 4 ; dezezone strekt zich uit tot op een diepte van 15à 20 mm vanaf het betonoppervlak). In ditgeval zal de wapening corroderen. Het al ofniet beschut zijn van het beton bepaalt hoesnel de corrosie vordert. Op een beschutteplaats (b.v. aan de onderzijde van een balkon)zal roest sneller gevormd worden, vermits indie situatie de poriën slechts gedeeltelijk metwater gevuld zijn en zuurstof bijgevolg relatiefgemakkelijk kan binnendringen. (figuur 5-5).Het roestproces verloopt traag en uniform.Wapeningen in gecarbonateerd beton maarbuiten de zone die onderworpen is aan schommelingenin vochtigheid (zone B, figuur 4).In deze situatie zal het staal roesten als ervoldoende vocht en zuurstof is. Onderzoekvan praktijkgevallen heeft geleerd dat diekans eerder klein is. In de meerderheid vande gevallen moet tijdens de levensduur vanhet bouwwerk niet voor ernstige beschadigingdoor roest worden gevreesd.Wapeningen in de niet gecarbonateerde zone(zone C, figuur 4). Er is geen enkel gevaar voorcorrosie.Figuur 4 - Vochtprofielen carbonatatiefront5 Technologie | CORROSIE VAN WAPENINGEN IN GEWAPEND EN VOORGESPANNEN BETON

Er dient nog te worden genoteerd dat doorcarbonatatie geïnitieerde corrosie een vorm vanalgemene aantasting van het staal is, met eengeleidelijke vermindering van de wapeningssectietot gevolg. De ophoping van volumes corrosieproductenop de wapening leidt tot uitzettingen doet de betondekking barsten (bouwwerkenvertonen afschilferingen).Meting van decarbonatatiediepteDe carbonatatie van het beton gaatgepaard met een daling van de pH.Om de carbonatatiediepte te bepalen,wordt nagegaan op welke diepte de pHeen waarde van om en bij de 9 bereikt.De eenvoudigste techniek is gebaseerdop de test met fenolftaleïne. Daarbijwordt onderzocht hoe de kleur (violet)verandert enkele ogenblikken nadathet product op het beton is verstoven.In de gecarbonateerde zones wordt deindicator kleurloos. De kleuromslaggebeurt bij een pH van circa 9,5. Hetvaststellen van de carbonatatiedieptegebeurt op een genormaliseerde manierdoor het gemiddelde te nemen vanwaarden gemeten op verschillendepunten. Deze methode is vastgelegd inde norm NBN EN 14630.Figuur 5 - De kans op corrosie geïnitieerd doorcarbonatatie hangt af van de omgeving. De probabiliteitis beduidend kleiner onder de grond (1) en binnen in eengebouw (2 en 3). In buitenomgeving vergroot het risicoop die plaatsen waar het betonelement beschut is tegenregen (5) (bijvoorbeeld onderaan een balkon) en verkleintdaar waar het beton is blootgesteld aan weer en wind (4).Foto : labo CRIC-OCCN6 Technologie | CORROSIE VAN WAPENINGEN IN GEWAPEND EN VOORGESPANNEN BETON

1.2. Corrosiegeïnitieerd door chloridenChloride-ionen worden meegevoerd in water enkunnen via verschillende wegen in het betonaanwezig zijn : meegekomen met de betonbestanddelen(zeegranulaten…), ingebracht tijdenshet mengen (chloridehoudende versnellers…)of in de loop der tijd vanuit de omgeving inhet beton gedrongen door diffusie (zeewater,dooizouten… ).Vanaf een kritisch gehalte aan chloriden kaneen wapening plaatselijk beginnen roesten, voorzover ze is blootgesteld aan water en zuurstof.Aantasting van het staal gebeurt in de vormvan kleine maar geleidelijk dieper wordendekratertjes (figuur 6). De Cl - -ionen reagerenimmers met de Fe ++ -ionen en vormen ijzerchloride.Dit reageert met de hydroxylionen, migreerten oxideert een eindje verder. Daar wordt roestafgezet. Corrosie door chloride geeft daaromaanleiding tot typische roestvlekken op hetbetonoppervlak. De scheikundige reacties zijnde volgende :Fe ++ + Cl - → FeCl 2 (ijzerchloride)FeCl 2 + 2OH - → Fe(OH) 2 + 2Cl -Fe(OH) 2 + O 2 → roestMerk op dat de Cl - -ionen « gerecycleerd »worden. Dit verklaart waarom de roest geenchloride bevat, ook al is in een tussenstap ijzerchloridegevormd. Het corrosiemechanismekan zich bijgevolg op dezelfde plaats in standhouden. Door chloride geïnitieerde corrosieis een plaatselijke corrosie waarbij in hetstaal holtes worden uitgevreten. Dit is uiterstgevaarlijk want de wapeningssectie wordtlokaal veel kleiner. Wordt de sectie te klein, danbegeeft de wapening plots, hetgeen rampzaligegevolgen kan hebben.Voor wat het kritische chloridegehalte betreft, isvastgesteld dat er geen eenduidige grenswaardebestaat. De wapeningscorrosie vangt aan ophet ogenblik dat het gehalte chloorionen bij dewapening een zekere « depassiveringsdrempel »bereikt. Deze drempel kan variëren in functievan een groot aantal factoren (kation geassocieerdmet de chloride, zuurstofgehalte, relatievevochtigheid, temperatuur, hydratatiegraadvan het cement, gehalte aan C 3 A, porositeit,toevoegsels, samenstelling van het staal… ).Toch wordt vaak een verhouding [Cl - ] vrij /[OH - ]gelijk aan 0,6 aangenomen. Deze drempel voorhet chloridegehalte alleen volstaat niet om tebepalen of corrosie zal plaatsgrijpen. Vermitszij afhangt van de pH bestaat er indirect eenverband met carbonatatie. In vergelijking metniet-gecarbonateerd beton kan in gecarbonateerdbeton corrosie optreden vanaf lagere choridegehaltes.Een verhouding [Cl - ] vrij /[OH - ] begrepen tussen 0,6en 1 leidt over het algemeen tot een « kritische »totale chlorideconcentratie van ongeveer 0,4 %van de cementmassa in niet-gecarbonateerdbeton, en bijgevolg, tot « kritische » concentratiesvan 0,04 à 0,1 % van de betonmassa, afhankelijkvan de betonsamenstelling.Vrije chloriden en totaal chloridegehalte- Vrije chloriden bevinden zich in de gedaante van ionen in deinterstitiële oplossing. Zij kunnen aan het water onttrokkenworden en worden daarom ook « wateroplosbare chloriden»genoemd.- Het totale chloridegehalte omvat, behalve de vrije, ook dechloorionen die sterk geadsorbeerd zijn aan de C-S-H en dechemisch gebonden chloorionen in de cementmatrix, b.v. inverbindingen zoals de calcium-chloro-aluminaten.Alleen de vrije chloorionen kunnen diffunderen en een actieverol spelen in de « depassivering » en corrosie van wapeningen.Figuur 6 - Door chloride geïnitieerde corrosie7 Technologie | CORROSIE VAN WAPENINGEN IN GEWAPEND EN VOORGESPANNEN BETON

2. PreventieDe kans dat wapening aangetast wordt door corrosie geïnitieerd door carbonatatie wordt kleinernaarmate :• het carbonatatiefront meer tijd nodig heeft om de wapening te bereiken. Dit impliceert dat deaanvoer van CO 2 en vocht traag is en bijgevolg dat het beton weinig poreus is. Enerzijds moetde W/C-factor van het omhullende beton laag zijn (< 0,55 of zelfs 0,50), moet het cementgehaltevoldoende hoog zijn (≥ 340 kg per m 3 beton) en moet de verwerking optimaal gebeuren(maximum diameter van de granulaten afgestemd op de betondekking, correct trillen, enz.).Anderzijds moet de betondekking voldoende dik zijn.• de propagatiefase langer duurt. Dit kan door de aanvoer van water en zuurstof te beperken(d.w.z. lage porositeit) en de af te leggen weg zo lang mogelijk te maken (m.a.w. voldoendedikke betondekking).Noteer dat de kwaliteit van de betondekking rechtstreeks afhangt van de nabehandelingscondities.De hydratatie van cement houdt praktisch op zodra de interne relatieve vochtigheid daaltonder de 80 %. Het inkorten van de nabehandelingstermijn doet de carbonatatiediepte dan ookduidelijk toenemen.Op dezelfde manier zal ook de probabiliteit van corrosie geïniteerd door chloride dalen indien dehoeveelheid chloride ingebracht in het beton tijdens het mengen en de hoeveelheid chloorionenen zuurstof die het beton binnendringen zoveel mogelijk worden beperkt. Belangrijke parameterszijn hier eveneens de betonkwaliteit (lage W/C, voldoende cement, optimale verwerking) en debetondekking. Bovendien stelt de norm NBN EN 2061:2001 dat calciumchloride of hulpstoffendie chloriden bevatten niet mogen worden toegevoegd aan het beton waarin wapening, voorspanwapeningof andere metalen onderdelen voorzien zijn.2.1 BetonkwaliteitDe norm NBN EN 206-1:2001 definieert viermilieuklassen met betrekking tot corrosiegeïnitieerd door carbonatatie. Ze wordenaangeduid met XC. Al naargelang het betonblijvend droog of nat is (XC1), zelden droog (XC2),matig vochtig (XC3) of afwisselend nat en droog(XC4), gelden strengere duurzaamheidseisen.Met betrekking tot corrosie geïnitieerd doorchloride, definieert de NBN EN 206-1 zes milieuklassen.Drie ervan, afgekort XS, slaan opchloriden in zeewater en brak water : betonblootgesteld aan zeelucht, maar niet in rechtstreekscontact met zeewater (XS1), betonpermanent ondergedompeld in zeewater (XS2)of beton blootgesteld aan spatwater of schuim,of gesitueerd in de getijdenzone (XS3).Drie andere klassen, aangeduid met XD,verwijzen naar chloriden van andereorigine, zoals dooizouten, chloridehoudendeoplossingen, etc. : matig vochtig (XD1), nat enzelden droog (XD2) en afwisselend nat en droog(XD3). De duurzaamheidseisen zijn het strengstvoor beton dat afwisselend nat en droog is.Van haar kant beschouwt de Belgischeaanvulling op de NBN EN 206-1, d.w.z. de normNBN B15-001:2004, een aantal courante omgevingstypesin België. Deze omgevingsklassenzijn onlosmakelijk gelinkt aan de milieuklassenvan de NBN EN 206-1. In tabel 1 worden de omgevingsklassengedefinieerd en de ermee corresponderendemilieuklassen. Voor gewapendbeton kunnen daarmee de duurzaamheidseisenworden gespecificeerd met betrekking tot wapeningscorrosie.De duurzaamheidseisen wordenvertaald in betontypes. Een betontype wordtgekenmerkt door een maximum W/C-factor,een minimum cementgehalte en een minimumsterkteklasse. In tabel 2 staan de betontypes inrelatie tot wapeningscorrosie en de overeenkomstigeduurzaamheidseisen.Ervan uitgaand dat in het beton chloridenkunnen worden ingebracht tijdens de productiefase,voorziet de NBN EN 2061:2001 chloridegehalteklassen.Deze worden aangeduid met« Cl » gevolgd door een getal dat slaat op hetmaximaal toegelaten gehalte chloorionen inverhouding tot de massa cement in het beton. InBelgië worden de van toepassing zijnde chloridegehalteklassenopgegeven in NBN B15-001:2004(tabel 3). Bij het specificeren van het betonvermeldt de voorschrijver het gebruiksdomeinvan het beton : ongewapend beton (OB),gewapend beton (GB) of voorgespannen beton(VB). Impliciet definieert hij zo het maximumtoegelaten chloridegehalte.8 Technologie | CORROSIE VAN WAPENINGEN IN GEWAPEND EN VOORGESPANNEN BETON

OMGEVINGSKLASSENKlasse Omschrijving VoorbeeldenEI Binnenomgeving Binnenmuren van woningenen bureau’sEE BuitenomgevingMILIEUKLASSEN voorgewapend beton (GB)en voorgespannenbeton (VB)XC1EE1 Geen vorst Funderingen onder vorstgrens XC2EE2 Vorst,Overdekte open parkeergarage,XC3geen contact met regen kruipkelder, open doorgang ingebouwEE3 Vorst, contact met regen Buitenmuren blootgesteldaan regenXC4EE4ESVorst en dooizouten(aanwezigheid van ter plaatseontdooid of opspattend ofafløopend dooizouthoudendwater)ZeeomgevingInfrastructuurelementenin de wegenbouwXC4, XD3Geen contact met zeewater, wel met zeelucht(tot 3 km van de kust) en/of brak water (1)ES1 Geen vorst Fundering onder vorstgrens inXC2, XS2contact met brak waterES2 Vorst Buitenmuur van gebouw aan deXC4, XS1kust in contact met regenContact met zeewaterES3 Ondergedompeld XC1, XS2ES4 Getijden- enspatzoneKaaimurenXC4, XS3Tabel 1 – Omgevings- enmilieuklassen in relatietot wapeningscorrosieNB : Behalve deze zijn ernog andere omgevingsenmilieuklassen,maar deze hebbengeen betrekking opwapeningscorrosiebij gewapend beton.(1) Ondiep brak water komt voornamelijk voor in de kustvlakte, het poldergebied in de omgeving van Diksmuide, sommige Oost-Vlaamsepolders en rond de haven van Antwerpen. De hoogtelijn van 6 m wordt vastgesteld als de grens tot waar deze gebieden zich uitstrekken..Betontypes T(0,65) T(0,60) T(0,55) T(0,50) T(0,45)Milieuklassen XC1 XC2 XC3 XC4XD1XD2XS1XS2*Omgevingsklassen (GB of VB) EI EE1 EE2 EE3ES1ES2XD3XS2*XS3Maximum water-cementfactor 0,65 0,60 0,55 0,50 0,45Minimum cementgehalte (kg/m 3 ) 260 280 300 320 340Minimum sterkteklasse C16/20 C20/25 C25/30 C30/37 C35/45EE4ES3ES4Tabel 2 – Betontypes enermee corresponderendeduurzaamheidseisenvolgens de normNBN B15-001:2004XS2* : T(0,50) voor beton ondergedompeld in brak waterGebruiksdomeinOngewapend beton(OB)Gewapend beton (BA)Voorgespannenbeton (BP)Klasse voorchloridegehalteMaximumgehalteaan Clin% van decementmassa (*)Beton zonder wapening ofingesloten metalenCl 1,0 1,0 %Beton met wapening ofCl 0,40 0,40 %ingesloten metalenBeton met voorspanwapening Cl 0,20 0,20 %Tabel 3 –Gebruiksdomein enmaximum gehalte aanchloriden volgens denorm NBN B15-001:2004(*) indien type II toevoegsels worden gebruikt : in % van de som van de massa cement en de massa toevoegsel9 Technologie | CORROSIE VAN WAPENINGEN IN GEWAPEND EN VOORGESPANNEN BETON

2.2 Betondekking op wapeningIn alle gewapend beton met klassiekewapeningen moeten de compactheid en dedikte van de betondekking (afstand tussenhet wapeningsoppervlak en het dichtstbijebetonoppervlak) in verhouding staan tothet potentiële corrosierisico, uitgedrukt doorde omgevings- of milieuklasse. Betondekkingen compactheid hebben een onmiddellijkeimpact op de initiatiefase vanwapeningscorrosie en op de verdere ontwikkelingervan. Zo wordt bijvoorbeeld algemeenaangenomen dat een verhoging van de betondekkingmet 10 mm de gebruiksduur van hetbouwwerk met 50 à 100 jaar verlengt. Debetondekking wordt gedefinieerd in de normNBN EN 199211:2005 (Eurocode 2) en haarNationale Annex of Bijlage (ANB). Zij moetin het bijzonder voldoen aan de eisen inzakekrachtoverbrenging (aanhechting) en aan deomgevingsvoorwaarden. Eurocode 2 voorzietook de mogelijkheid om de betondekking teverminderen, indien de sterkte van het betoneen voorgeschreven niveau haalt..• Vooreerst dient een onderscheid te wordengemaakt tussen nominale en minimalebetondekking. De nominale betondekking(c nom ) is weergegeven op de plannen en stemtovereen met de hoogte van de afstandhoudersrond de wapeningen. Ze wordt gedefinieerdals de minimale betondekking (c min )vermeerderd met de tolerantie (Δc dev ) nodigom sommige moeilijk te vermijden maatafwijkingenin te calculeren (rechtheid vande wapeningen, verplaatsingen tijdens hetstorten van het beton...)c nom = c min + Δc dev• De minimale betondekking (c min ) is nooitkleiner dan 10 mm en is de grootste vanvolgende waarden :• c min, b : d.i. de minimum betondekking vanuithet oogpunt van aanhechtingseisen ;• c min, dur + Δc dur, g - Δc dur, st - Δc dur, addHierin is :p c min, dur : de minimale betondekking metbetrekking tot de milieuvoorwaarden ;p Δc dur, g : een veiligheidsmarge (de waardeΔc dur, g = 0 mm is normatief)p Δc dur, st : de vermindering van de betondekkingindien staal wordt aangewendwaarvan de bestandheid tegen corrosiebewezen is (b.v. sommige inox staaltypes)(Δc dur, st = 0 mm tenzij een bijzonderemotivering kan worden ingeroepen – zieartikel 4.4.1.2 (7) van de Nationale Bijlage) ;p Δc dur, add : de vermindering van de betondekkingindien een bijkomende beschermingwordt voorzien, zoals b.v. een bekleding(de waarde Δc dur, add = 0 mm is normatief).Met betrekking tot de de eisen inzake hechtingtussen beton en staal is c min, b , gelijk aan :• de staafdiameter in het geval van eenindividuele wapening ;• de equivalente diameter in het geval van eengroep wapeningen ;en wordt vermeerderd met 5 mm als dediameter van de grootste betongranulatengroter is dan 32 mm.Betreft het voorspanwapeningen dan is c min, bgelijk aan 2 maal de diameter van de strengenof gladde draden, en 3 maal de diameter vangeprofileerde draden.Voor elke milieuklasse wordt de minimumbetondekking (c min, dur ) opgegeven rekeninghoudend met de verwachte levensduur vanhet bouwwerk. Deze verwachte levensduurwordt weergegeven door de “constructieklasse”,aangeduid met een cijfer. Hoe lagerdit cijfer, hoe korter de verwachte levensduuren des te kleiner de vereiste c min, dur . Klasse S4komt overeen met een verwachte levensduurvan 50 jaar. In de tabellen 4 en 5 staan dewaarden van c min, dur voor respectievelijkgewapend en voorgespannen beton. Als minimumwaardenworden die van constructieklasseS4 aanbevolen. Vanaf een hogereminimum druksterkteklasse is het mogelijkde constructieklasse 1 rang lager te nemen.Voor een levensduur van 100 jaar moet deconstructieklasse daarentegen 2 rangenhoger genomen worden. Zie tabel 6 voor meerdetails.Noteer dat voor gewapend of voorgespannenbeton blootgesteld aan een chemischagressieve omgeving (klassen XA en EA), dehoogste waarde c min,dur vereist voor de anderemilieu- en omgevingsklassen waaraan hetbeton is blootgesteld, van toepassing is.Bovendien is een minimum betondekkingnoodzakelijk voor structuren met een voorgeschrevenbrandweerstand. Meer informatiein de NBN EN 1992-1-2:2005.10 Technologie | CORROSIE VAN WAPENINGEN IN GEWAPEND EN VOORGESPANNEN BETON

ConstructieklasseMilieuklassen en omgevingsklassenXC1 XC2, XC3 XC4 XD1, XS1 XD2, XS2 XD3, XS3EI EE1, EE2 EE3 ES2 ES1, ES3 EE4, ES4S1 10 10 15 20 25 30S2 10 15 20 25 30 35S3 10 20 25 30 35 40S4 15 25 30 35 40 45S5 20 30 35 40 45 50S6 25 35 40 45 50 55Tabel 4 – Minimalebetondekkingen c min, dur(mm) met betrekking totde duurzaamheid, voorgewapend beton (volgensprNBN EN 1992‐1‐1‐ANB:2007,aanpassingen momenteelin voorbereiding)ConstructieklasseMilieuklassen en omgevingsklassenXC1 XC2, XC3 XC4 XD1, XS1 XD2, XS2 XD3, XS3EI EE1, EE2 EE3 ES2 ES1, ES3 EE4, ES4S1 15 20 25 30 35 40S2 15 25 30 35 40 45S3 20 30 35 40 45 50S4 25 35 40 45 50 55S5 30 40 45 50 55 60S6 35 45 50 55 60 65Tabel 5 – Minimalebetondekkingenc min, dur (mm) met betrekkingtot de duurzaamheid,voor voorgespannenbeton (volgensprNBN EN 1992‐1‐1‐ANB:2007,aanpassingen momenteelin voorbereiding)Criterium (1)Gebruiksduur vanhet bouwwerk100 jaarMilieu- en blootstellingsklassenXC1 XC2, XC3 XC4 XD1 XD2, XS1 XD3, XS2,XS3EI EE1, EE2 EE3 ES1, ES2 ES3, EE4,ES4vermeerderingmet2 klassenSterkteklasse ≥ C30/37verminderingmet 1 klassePrefab elementvergelijkbaar meteen vloerplaat enhorizontaal gestort(2)(3)Prefab elementmet bijzonderebeheersing van hetbetonproductieproces(2)verminderingmet 1 klasseverminderingmet 1 klassevermeerderingmet2 klassen≥ C35/45verminderingmet 1 klasseverminderingmet 1 klasseverminderingmet 1 klassevermeerderingmet2 klassen≥ C40/50verminderingmet 1 klasseverminderingmet 1 klasseverminderingmet 1 klassevermeerderingmet2 klassen≥ C40/50verminderingmet 1 klasseverminderingmet 1 klasseverminderingmet 1 klassevermeerderingmet2 klassen≥ C40/50verminderingmet 1 klasseverminderingmet 1 klasseverminderingmet 1 klassevermeerderingmet2 klassen≥ C45/55verminderingmet 1 klasseverminderingmet 1 klasseverminderingmet 1 klasseTabel 6 – Wijziging vande constructieklasse(1) Verminderingen van klasse volgens verschillende criteria zijn cumuleerbaar(2) Vermindering van klasse is alleen mogelijk indien de volgende 3 voorwaarden gelijktijdig vervuld zijn :• het kwaliteitsborgingssysteem en de industriële zelfcontrole zijn conform met § 6 vanNBN EN 13369:2004 en worden beoordeeld door een derde partij die continu toezicht houdt ;• de procedure en de praktische modaliteiten van de toepassing van § 4.2.1.3 van NBN EN 13369:2004(curing – bescherming tegen uitdroging) worden gevalideerd door een derde partij ;• het kwaliteitsborgingssysteem en de industriële zelfcontrole impliceren dat de betondekkinggemeten wordt en dat niet-conforme elementen worden geweerd.(3) Het kan ook een deel van een prefab element zijn.11 Technologie | CORROSIE VAN WAPENINGEN IN GEWAPEND EN VOORGESPANNEN BETON

De minimale betondekking moet vermeerderdworden om rekening te houden mettoleranties tijdens de uitvoering (Δc dev ) :Δc dev = 10 mmVolgens NBN EN 1992-1-1:2005 mag vandeze waarde worden afgeweken afhankelijkvan het kwaliteitscontrolesysteem op debouwplaats.• Als dit kwaliteitscontrolesysteem ook hetmeten van de betondekking inhoudt, magde uitvoeringstolerantie als volgt wordenverminderd : 10 mm ≥ Δc dev ≥ 5 mm.• Voor elementen in prefab beton mag deuitvoeringstolerantie worden verminderdzodat voldaan is aan : 10 mm ≥ Δc dev ≥ 0 mm.Deze vermindering mag alleen wordentoegepast indien gelijktijdig aan de volgende3 voorwaarden wordt voldaan :--het kwaliteitsborgingssysteem en deindustriële zelfcontrole worden beoordeelddoor een derde partij die continutoezicht houdt ;--het kwaliteitsborgingssysteem en deindustriële zelfcontrole houden in dat debetondekking gemeten wordt en dat nietconformeelementen worden afgekeurd ;--tijdens de productie worden passendemaatregelen, goedgekeurd door de derdepartij, toegepast om te waarborgen dat dedoor de producent opgegeven tolerantieniet wordt overschredenWordt het beton tegen een onregelmatigoppervlak gestort, dan moet de betondekkingbijkomend vermeerderd worden meteen ruimere marge. De vermeerdering wordtgekozen in functie van de oneffenheden ophet oppervlak. De nominale betondekking(c nom ) zal minstens 40 mm zijn indien hetbeton wordt gestort op een bodem die eenvoorbereiding heeft ondergaan – bijvoorbeeldeen laag zuiverheidsbeton – en 75 mm indienhet beton rechtstreeks in contact komt metde grond.De betondekking moet eveneens metminstens 5 mm vermeerderd worden in aldie gevallen waarin het betonoppervlak eenoneffen textuur heeft, zoals b.v. gegroefdbeton, uitgewassen beton...Foto’s PHA12 Technologie | CORROSIE VAN WAPENINGEN IN GEWAPEND EN VOORGESPANNEN BETON

etondeKKing van preFab betoneleMentenDe betonprefab industrie biedt bijzonderetechnische mogelijkheden met betrekking totde duurzaamheidsaspecten van het beton. Hetis bijgevolg logisch dat voorschriften deze mogelijkhedenvaloriseren. De technische specificatiesvan prefab betonelementen en bijgevolgook de minimum betondekkingen makenhet voorwerp uit van de Europese norm NBNEN 13369:2004 (Algemene bepalingen voorgeprefabriceerde betonproducten), en haarnationale aanvulling die alsnog het statuutvan normontwerp heeft (prNBN B 21 600:2007,aanpassingen momenteel in voorbereiding).Bovendien hebben sommige prefab productenhun eigen referentienorm en bijgevolg huneigen specificaties. Deze laatste omvattenonder meer voorschriften inzake minimumbetondekking.De betonindustrie respecteert nauwgezetde nationale en internationale normen.Wanneer de gebruiker een prefab betonelementvoorschrijft en daarbij de ermeecorresponderende norm en de milieuklasseopgeeft, dan kan hij er bijgevolgzeker van zijn dat de kenmerken van hetgeleverde element conform zullen zijn aande normeisen.D e we b s i t e w w w. f e b e . b e ( m e nu‘producten’) geeft voor elk type productde voor te schrijven referentienorm.Bestaat er voor een bepaald productgeen dergelijke norm, dan moet de voorschrijvereisen dat wordt voldaan aan dealgemene bepalingen van de norm NBN EN13369:2004 en zijn nationale aanvulling.* De betondekking volgens NBN EN 13369:2004 is 5 mm kleiner dan in de norm NBN EN 1992-1-1en haar Belgische nationale bijlage (constructieklasse S4).Kwaliteitsbeheersing en -controle gebeuren hier evenwel in het kader van het BENOR-merk.13 Technologie | coRRoSie VAn WAPeningen in geWAPenD en VooRgeSPAnnen BeTon

Rekenvoorbeelden van betondekkingen1. Wand blootgesteld aan dooizoutenGegeven een wand in gewapend beton met een dubbelwapeningsnet Ø 12 mm. Dooiwater kan tegen de wandopspatten. Het beton is van sterkteklasse C35/45. Er isgeen kwaliteitsborgingssysteem of zelfcontrole datmaatregelen voorziet omtrent de betondekking van dewapeningen. De geplande gebruiksduur is 50 jaar.c nom = c min + Δc devc min is groter dan of gelijk aan 10 mm en de grootste vanvolgende waarden :• c min, b (minimum betondekking in verband metaanhechtingseisen) :In het geval van individuele wapeningen is c min, bgelijk aan de staafdiameter, in het geval van een groepwapeningen aan de equivalente diameter. Indien dediameter van de grootste korrel groter is dan 32 mmmoet c min, b vermeerderd worden met 5 mm.⇒ c min, b = 12 mm• c min, dur + Δc dur, g - Δc dur, st - Δc dur, addHierbij is :--c min, dur : de minimum betondekking metbetrekking tot de omgevingscondities--(EE4 : vorst en regen ⇒ tabellen 4 en 6,constructieklasse S4, c min, dur = 45 mm) ;--Δc dur, g : de veiligheidsmarge (Δc dur, g = 0 mm);--Δc dur, st : de vermindering van de betondekking bijgebruik van inox wapeningen (Δc dur, st = 0 mm);--Δc dur, add : de vermindering van de betondekkingindien een bijkomende bescherming wordtvoorzien, b.v. een bekleding (Δc dur, add = 0 mm).⇒ c min = 45 mmEr is geen kwaliteitscontrolesysteem op de bouwplaats⇒ Δc dev = 10 mm⇒ c nom = 55 mmFoto PHA14 Technologie | CORROSIE VAN WAPENINGEN IN GEWAPEND EN VOORGESPANNEN BETON

Rekenvoorbeelden van betondekkingen2. Bodemverharding voor een opslagzone vanchemisch agressieve productenGegeven een betonverharding voor maïskuilvoederaangelegd rechtstreeks op de grond na verwijderingvan de teelaarde. Het beton is als volgt voorgeschreven :• beton in overeenstemming met de normen NBN EN206-1 en NBN B15-001 ;• druksterkteklasse : C35/45 ;• omgevingsklasse : EE3 en EA3 ;• consistentieklasse : S3 ;• grootste diameter : 20 mm ;• aanvullende eisen : minimum 375 kg LA-cement per m 3beton.Als wapening worden netten gebruikt met maaswijdte100 mm en diameter 8 mm.c nom = c min + Δc devc min is groter dan of gelijk aan 10 mm en de grootste vanvolgende waarden :• c min, b (minimum betondekking in verband met aanhechtingseisen): in het geval van individuele wapeningen isc min, b gelijk aan de staafdiameter, in het geval van eengroep wapeningen aan de equivalente diameter. Indiende diameter van de grootste korrel groter is dan 32 mmmoet c min, b vermeerderd worden met 5 mm.⇒ c min, b = 8 mm• c min, dur + Δc dur, g - Δc dur, st - Δc dur, addHierbij is :--c min, dur : de minimum betondekking metbetrekking tot de omgevingscondities--(EE3 : vorst en regen ⇒ tabellen 4 en 6, constructieklasseS4, c min, dur = 30 mm) ;EA3 : sterk agressieve chemische omgeving= risico van aantasting van het beton door zuren⇒ zonder invloed op wapening en betondekking;betonplaat horizontaal gestort, maar geenprefab ⇒ geen vermindering van klasse,--Δc dur, g : de veiligheidsmarge (Δc dur, g = 0 mm);--Δc dur, st : de vermindering van de betondekking bijgebruik van inox wapeningen (Δc dur, st = 0 mm) ;--Δc dur, add : de vermindering van debetondekking indien een bijkomende beschermingwordt voorzien, b.v. een bekleding (Δc dur, add = 0 mm).⇒ c min = 30 mmEr is geen kwaliteitscontrolesysteem op de bouwplaats⇒ Δc dev = 10 mm⇒c nom = 40 mm voor de betondekking aan debovenkant, en c nom = 75 mm aan de onderkant vermitshet beton op volle grond wordt gestortFoto CLP15 Technologie | CORROSIE VAN WAPENINGEN IN GEWAPEND EN VOORGESPANNEN BETON