Betonschades zijn zeer divers maar kunnen uiterlijk sterk op elkaar lijken. Het ontdekken van de schadeoorzaak of -oorzaken is een belangrijk onderdeel voor het herstellen van beton. De levensduur van beton kan door verschillende schade-mechanismen worden verkort. Schade kan onder andere ontstaan door roestende wapening, chemische aantasting van de cementsteen, fysische en mechanische aantasting van het beton door vorst.
Of er uiteindelijk schade optreed is afhankelijk van diverse factoren:
- Het wel of niet binnendringen van water, kooldioxide, zuurstof en zouten in het beton.
- De snelheid waarmee ze binnendringen, heeft invloed op de ontwikkeling van de schade en de levensduur van het beton.
- Het milieu rondom het beton, zoals de klimatologische omstandigheden, in combinatie met de eigenschappen van beton, zoals de porositeit, zijn bepalend voor de kans op schade en de snelheid waarmee die zich kan ontwikkelen.
Carbonatatie
Er kunnen echter omstandigheden ontstaan waardoor het staal inwendig toch kan gaan corroderen (roesten). Eén van de oorzaken waardoor de pH in het beton afneemt is de zogenaamde carbonatatie. Carbonatatie treedt van nature op in beton. Tijdens de verharding van het beton ontstaat calciumhydroxide (uit cement) wat reageert met kooldioxide uit de atmosfeer. Calciumhydroxide zorgt voor het alkalische milieu in het beton en beschermt zo de wapening maar er kan tevens een reactie optreden waarbij vrije en gebonden kalk door het koolzuur uit de lucht omgezet word in calciumcarbonaat, waardoor de pH van het beton afneemt. Door de carbonatatiereactie daalt de pH-waarde uiteindelijk tot onder de 8 à 9, waardoor corrosie van de wapening (betonrot) mogelijk wordt. De ernst en snelheid van carbonatatie is afhankelijk van verschillende factoren:
- De mate waarin vocht en zuurstof kunnen binnendringen
- De kwaliteit en samenstelling van het beton
- De dekking van het beton
Hoe herken je carbonatatie?
- Roestsporen aan het oppervlak
- Scheurvorming evenwijdig aan de wapeningsstaven
- Holklinkend beton bij het bekloppen met een hamer
- Losgedrukte betondekking
- Egale roestvorming langs de gehele staaf die in gecarbonateerd beton is gelegen
- Gevoelige plaatsen ten aanzien van betondekking (waterhol, gootjes, randen en dergelijke)
Chloride in beton
Een andere oorzaak voor het optreden van corrosie van de staalwapening in betonconstructies is de aanwezigheid van chloride. Chloride-indringing komt meestal voor in zeeklimaat (zeewater) of op plaatsen waar zout gestrooid wordt zoals bruggen. Betonrot komt ook voor in betonsoorten waar er sprake is van verontreiniging in de toeslagstoffen of bij toepassing van calciumchloride (CaCl2) als verhardingsversneller waarbij de hoeveelheid overschreden werd. De chloride werd in dat geval bij het maken van het element toegevoegd als bindingsversneller, de zgn. kwaaitaal- en mantavloeren. Dit is in de hedendaagse bouw niet meer toegestaan.
Chlorideschade is herkenbaar aan donkerbruine roestvlekken op het oppervlak van het beton. De roestproducten vloeien uit via poriën of door scheuren in het beton. In een verder gevorderd stadium raakt ook het beton beschadigd en kunnen roestputten (putcorrosie) in de wapening zichtbaar zijn. De schade aan de wapening vormt vaak een groter probleem dan de schade aan het beton.Hoe herken je chlorideschade?
- Roestsporen op het oppervlak in de vorm van donkere, zwarte vlekken
- Over het algemeen een beperkte scheurvorming ter plaatse van de staven
- Meestal weinig losgedrukte betondekking
- De wapening is plaatselijk geroest en vertoont zwarte roestputten (putcorrosie)
Chemische aantasting
Schade aan beton kan ook worden veroorzaakt door chemische reacties tussen stoffen die aanwezig zijn in de cementsteen en de toeslagstoffen. Een hoge vochtigheid is daarbij een voorwaarde. De aantasting leidt onder andere tot uitzetting, scheurvorming en uitspoeling van reactieproducten. Ettringietvorming en alkali-silicareactie zijn de belangrijkste vorm van chemische aantasting.
Ettrringietschade is herkenbaar aan microscheuren in de cementsteen en aan het verlies van samenhang. De cementsteen krijgt een wittig uiterlijk en verpulvert, waarbij er grindkorrels los komen te liggen. Ook kunnen grotere scheuren ontstaan, die het beton een gelaagd uiterlijk geven.
Bij de reactie tussen granulaten en alkaliën (NaOH en KOH) in cement wordt een silica-gel gevormd. Deze gel neemt veel water op, en zet dus sterk uit. Het kan het beton beschadigen. Alkali-silicareactie is herkenbaar door verlies van samenhang. De aantasting begint aan het grensvlak van bepaalde toeslagkorrels, waardoor er gescheurde korrels zichtbaar worden. Door de uitzetting van het beton ontstaat er een karakteristiek scheurpatroon, een craquelé van min of meer evenwijdig lopende scheuren, die onderling zijn verbonden via dwarsscheuren. Vanuit de scheuren vindt vaak uitscheiding van witachtige gel plaats.
Fysische en mechanische aantasting
Scheuren in beton kunnen verschillende oorzaken hebben. Er kunnen scheuren ontstaan door thermische werking als er vervormingen worden verhinderd (ontbreken dilataties). Het uitzetten en krimpen van beton (overigens minimaal) is normaal en moet in de constructie ruimte krijgen. Om deze bewegingen te maken, zijn bijvoorbeeld prefab balkonplaten ook altijd op vilt opgelegd. Uitdrogingskrimp kort na de bouw is een andere mogelijkheid. Ook mechanische overbelasting kan een oorzaak zijn voor het optreden van scheuren in het beton of de combinatie met andere materialen, zoals stalen delen, bevestigingsmiddelen en metselwerk.
Vorstschade
Afgesprongen betonschilfers en scheuren kunnen wijzen op vorstschade of dooizoutschade. Doordat er door middel van scheuren water kan indringen in het beton, kan dit water in de winterperiode bevriezen. Het bevriezen van water heeft een volumevergroting van het water tot gevolg, waardoor, als het water/ijs niet op een andere manier zijn weg kan vinden uit het beton, het bevriezen ervoor zorgt dat er betonschilfers afgedrukt worden.
Vaststelling en onderzoek
Aan de hand van bovengenoemde schade-kenmerken kan betonschade tijdens periodieke inspecties door professioneel technisch beheer worden onderkend. Constructief inzicht is nodig om de omvang en de gevolgen van geconstateerde betonschade te kunnen beoordelen. In voorkomende gevallen is het nodig dat de technisch beheerder een gespecialiseerd onderzoeksbureau een gerichte inspectie laat uitvoeren op beton technologisch gebied. Een dergelijk onderzoek gaat vaak gepaard met monstername en laboratoriumonderzoek. Op grond van de onderzoeksbevindingen wordt de gebouweigenaar doeltreffend geadviseerd tot het nemen van herstelmaatregelen.
Herstel van betonschade
De juiste herstelmethode hangt af van de geconstateerde soort betonschade, de aard en omvang ervan en de noodzakelijke instandhoudingstermijn. Van cruciaal belang zijn de te volgen werkmethoden en de toe te passen materiaalsystemen. Er is een veelheid aan materiaalsoorten aanwezig op de markt. Het gevaar van ondeskundige en onjuiste materiaalapplicaties is reëel aanwezig.