Vormen van betonschade

Schadekenmerken

Aan het oppervlak van het beton kunnen uiterlijke schadekenmerken te zien zijn. Een ervaren iemand kan vaak aan deze kenmerken afleiden wat er mis is, hoewel in veel gevallen verder deskundig onderzoek nodig is. Voorbeelden van uiterlijke schadekenmerken zijn onder andere scheuren in het betonoppervlak, loszittende of hol klinkende betonstukken, afschilfering of slijtage van het beton, roestplekken aan het oppervlak, roestende wapening, mosgroei en verkleuringen.

Deze waarneembare kenmerken bieden een eerste indruk van de mogelijke schademechanismen. Schademechanismen zijn vaak onzichtbare processen die hebben geleid tot de waarneembare schadekenmerken. De daadwerkelijke oorzaken van deze mechanismen zijn meestal te vinden in fouten in het ontwerp van het betreffende bouwdeel, de uitvoering ervan tijdens de bouwfase, of in gebrekkig of ondeskundig onderhoud.

Enkele belangrijke schademechanismen zijn:

• Wapeningscorrosie door carbonatatie of chloriden
• Invloed van vorst en dooizouten
• Chemische aantasting van beton
• Scheurvorming als gevolg van te hoge spanningen

Bovendien kunnen tijdens de bouwfase al onvolkomenheden aan het licht komen, zoals:

• Grindnesten in het beton
• Craquelé (kleine haarscheurtjes) in het betonoppervlak.

Wapeningscorrosie door carbonatatie

In gewapend beton is het wapeningsstaal doorgaans effectief beschermd tegen corrosie. Dit komt omdat het uitgeharde cement een aanzienlijke hoeveelheid kalk bevat, wat resulteert in een sterk alkalische omgeving in de poriën van het beton. Dit leidt tot een hoge pH-waarde, waarbij een dunne beschermende laag op het wapeningsstaal ontstaat, bekend als de passiveringslaag.

Hoewel beton poreus is, zelfs als dat niet altijd met het blote oog zichtbaar is, kan bij droog beton CO2 uit de lucht de poriën binnendringen. Daar reageert het met de kalkachtige bestanddelen om kalksteen te vormen, een proces dat carbonatatie wordt genoemd. Helaas neemt door deze reactie de alkaliteit van het beton af, zij het langzaam en steeds trager van buiten naar binnen. Het carbonatatieproces verloopt trager wanneer het beton nat is, omdat CO2 dan niet kan doordringen. Als dit proces echter de wapeningsstaven direct onder het betonoppervlak bereikt, wordt de beschermende passiveringslaag daar instabiel. Onder gunstige omstandigheden van voldoende water en zuurstof kan dit leiden tot corrosie van het wapeningsstaal, waarbij de resulterende roest het beton verdringt en betonschade veroorzaakt.

 

Wapeningscorrosie door chloriden

Naast carbonatatie kan aantasting van de passiveringslaag rond de wapening ook gebeuren door chloriden: chemische verbindingen die chloor bevatten, zoals verschillende soorten zout (zoals keukenzout, zeezout, strooizout, enz.). Chloriden kunnen het beton op verschillende manieren binnendringen, bijvoorbeeld door langdurig contact met zeewater, zilte zeelucht, dooizouten of pekel.

De initiatie van wapeningscorrosie door chloriden is verraderlijk omdat de roestvorming oplosbaar is in water. Dit roestwater kan wegvloeien in de poriën van het beton zonder druk op te bouwen. Het corrosieproces vindt ook zeer lokaal en putvormig plaats, wat resulteert in een snelle, directe afname van de doorsnede van de wapening. Hoewel dit minder snel leidt tot zichtbare betonschade, wordt de structurele sterkte plaatselijk veel sneller aangetast. Kleine bruine vlekken op het betonoppervlak duiden op de aanwezigheid van dit corrosieproces en vereisen op dat moment deskundig nader onderzoek.

VBR-bedrijven beschikken over voldoende expertise om de ernst en omvang van betonschade door roestende wapening nauwkeurig in te schatten. Dat behoedt opdrachtgevers voor een onjuiste aanpak met mogelijk ernstige gevolgen.

 

Invloed van vorst en gebruik van dooizouten

Het gebruik van dooizouten in de winter op wegen, brugdekken, galerijen, betonnen trappen en hellingbanen vormt om twee redenen een aanzienlijke bedreiging voor de kwaliteit van betonoppervlakken.

Naast de langetermijneffecten, zoals de indringing van chloriden in het beton, resulteert het gebruik van dooizouten op bevroren betonoppervlakken in een abrupte temperatuurschok. Dit kan, afhankelijk van de samenstelling van het beton, leiden tot afschilfering van het oppervlak. Bij herhaaldelijke incidenten neemt bovendien de betondekking op de wapening af, wordt het oppervlak ruwer en vertoont het een grotere neiging tot vervuiling.

VBR-bedrijven beschikken over de nodige expertise om de ernst en omvang van vorstschade nauwkeurig te beoordelen. Dit voorkomt dat de opdrachtgever een onjuiste aanpak kiest met mogelijk ernstigere gevolgen.

 

Chemische aantasting van beton

Cementsteen kan worden aangetast door de invloed van agressieve stoffen die voorkomen in de natuurlijke bodem en/of het grondwater. Daarnaast kunnen agressieve stoffen, zoals die gebruikt worden in de chemische of agrarische industrie, het beton binnendringen. Zuren kunnen de cementsteen aantasten, terwijl andere stoffen in de poriën kristalliseren of reageren met bestanddelen uit het cement, wat resulteert in verzwakking van de cementsteen.

De voornaamste vormen van chemische aantasting zijn:

• Alkali-silica reactie (ASR)
• Aantasting door zuren
• Aantasting door sulfaten

 

Alkali-silica reactie (ASR)

Bij een alkali-silica-reactie (ASR) vindt er een chemische reactie plaats tussen de bestanddelen van de grove toeslagmaterialen, zoals grind, en de bestanddelen van het cement. Meer specifiek betreft het de reactie tussen reactief silica, dat aanwezig is in bepaalde soorten grind, en alkaliën. De resulterende reactieproducten hebben de eigenschap poriënwater te absorberen, wat leidt tot zwelling en het uitoefenen van interne druk. Als gevolg hiervan ontstaan er scheuren in het beton.

De waarneembare effecten van ASR zijn onder andere:

• Uitzetting en vervorming van het beton, gekenmerkt door 'zwelling'.
• Oppervlaktescheuren, vaak in een karakteristiek landkaartpatroon.
• Vorming van alkali-kiezelzuurpegels, die eruitzien als witachtige uitbloedingen en niet verward moeten worden met uitloging van kalkwater en stalactietvorming.
• Afdrukken van betonstukken van binnenuit.

ASR-schade ontstaat zelden door externe invloeden. Soms worden reactieve silica bevattende toeslagmaterialen gebruikt, of worden ze ingezet als grindvervanger in tijden van grindtekort. ASR-schade manifesteert zich meestal op plaatsen met langdurige vochtigheid, zoals gebieden met slechte afwatering.

Het vooraf bepalen van de diepte van betonscheuren is essentieel om inzicht te krijgen in de mate van sanering die nodig is. Vaak verkeert de wapening nog in goede staat, maar doordat het beton geen drukspanning meer kan opnemen, kan de constructie uiteindelijk toch bezwijken.

 

Aantasting door zuren

Beton kan blootstaan aan zuren, met name in agrarische en chemische toepassingen en de voedingsmiddelenindustrie. In riolen komt een specifieke vorm van zuuraantasting voor, bekend als biogene zwavelzuuraantasting. Micro-organismen boven de waterlijn produceren zwavelzuur dat de cementsteen geleidelijk oplost. Hierdoor verliest het beton zijn samenhang tussen de korrels en valt het langzaam uiteen. VBR-bedrijven hebben de benodigde deskundigheid om zuuraantasting te identificeren en effectieve reparatie- en beschermingsmaatregelen toe te passen.

Voor meer informatie, raadpleeg het informatieblad ‘Aantasting van Beton door Zuren’.

 

Aantasting door sulfaten

Een typische vorm van chemische aantasting van beton is de impact van sulfaten. Sulfaten, zwavelverbindingen die voorkomen in rioleringen, mestkelders, zeewater en de bodem, dringen de poriën van het beton binnen. Ze reageren met gipsachtige componenten die ontstaan zijn tijdens de uitharding van het cement, waarbij reactieproducten ontstaan die water aantrekken. Hierdoor worden sterke, steeds groter wordende kristallen (ettringiet) gevormd. Dit expansieve ettringiet oefent druk uit op de cementsteen, waardoor het beton langzaam uiteenvalt.

VBR-bedrijven hebben de benodigde deskundigheid om chemische aantasting door sulfaten te identificeren en zorgen voor adequate reparatie en bescherming.

 

Scheurvorming door overspanning

Scheuren in betonconstructies treden op bij overschrijding van de toelaatbare trekspanning van het betonmateriaal. Dit kan bijvoorbeeld gebeuren door:

• Overmatige mechanische belasting, bijvoorbeeld door zwaar verkeer of geconcentreerde belastingen tijdens verbouwingen. Scheuren als gevolg van dergelijke overbelastingen komen voor in de trekzone van de constructie en strekken zich meestal uit tot aan de wapening.
• Belemmerde vervorming: wanneer een betonconstructie wil vervormen (bijvoorbeeld krimpen door afkoeling of uitdroging), maar hierin wordt gehinderd, ontstaan hoge trekspanningen. Dit doet zich bijvoorbeeld voor tijdens de bouwfase wanneer wanden op reeds uitgeharde vloeren worden gestort en verbonden zijn via de wapening.

Doorgaans houden constructeurs al rekening met dergelijke omstandigheden tijdens het ontwerp. Scheuren in beton hoeven niet ernstig te zijn, zolang de scheurwijdte beperkt blijft en er geen risico is op lekkage of indringing van agressieve stoffen. Desondanks kunnen er tijdens de bouw of gebruiksfase situaties ontstaan die afwijken van de aannames.

Het analyseren van de exacte oorzaak van betonscheuren kan soms complex zijn, maar het is noodzakelijk voor het opstellen van een effectief herstelplan. VBR-bedrijven beschikken over ervaren en deskundig personeel om de oorzaak van scheuren te beoordelen en indien nodig de beste reparatie- of beschermingsmethoden toe te passen. Voor meer informatie over het ontstaan van scheuren, zie 'Scheurvorming in jong beton'.

 

Grindnesten in beton

Grindnesten in beton zijn plekken waar weinig of geen cementsteen rondom de grotere korrels zit, wat resulteert in relatief grote holle ruimten in het beton. Ze kunnen ontstaan door:

Een onjuiste samenstelling van het beton, met onvoldoende fijn materiaal waardoor het beton niet goed 'vloeit' tijdens het storten.

Onvolledige verdichting, vooral op plaatsen waar de wapening dicht op elkaar ligt of meerdere wapeningsstaven samenkomen. Het is lastig om het beton goed rondom alle staven te laten vloeien, zelfs met trillen. Onvoldoende trillen vergroot de kans op grindnesten.

Vervuiling of achtergebleven water in de bekisting.

Lekkende bekisting of bekistingsnaden, waardoor cementpasta weglekt.

Op locaties van grindnesten wordt de wapening onvoldoende beschermd tegen corrosie. Het is daarom essentieel om dergelijke onvolkomenheden direct na het ontkisten te herstellen.

 

Craquelé

Craquelé is een patroon van kleine haarscheurtjes in het oppervlak van beton, meestal in een grillig patroon. Het komt vaak voor bij betonoppervlakken die direct na het storten worden nabewerkt, zoals afwerken met een gladde spaan of machinaal vlinderen van vloeren. Hierbij ontstaat aan het oppervlak een zeer cementrijke toplaag. Hoewel dit visueel niet aantrekkelijk is, heeft dit fenomeen vanwege de beperkte diepte van de haarscheurtjes geen significante invloed op de duurzaamheid van de constructie.