Beton

Concrete

Het materiaal beton in monumenten; schade en herstel

Concrete as material in historie monuments; damage and restora- tion

Prof. dr. J, Bijen

1. Inleiding Beton, in de zin van een door een bindmiddel aaneengekitte fijne en grove toeslagdeeltjes, is een zeer oud materiaal. De natuur ‘maakte’ zelf reeds beton voordat de mens dat deed. De gesteenten arkose (een zandsteen) en breccie zijn ‘natuurlijke’ betonsoorten. Ook de mens heeft al lange tijd de kennis en kunde om beton te maken. De Egyptenaren en de Grieken kenden het mengen van kalk en gips met stukken steen en zand tot een soort beton. De ontwikkeling van beton in de vorm van wat we er tegenwoordig onder verstaan dateert uit de tijd van de Romeinen. Dezen ontdekten dat door het toevoegen van puzzo- laanaarde aan kalk een bindmiddel ontstond dat onder water kon verharden en watervast was. Het vertoont veel gelijkenis met ons tegenwoordige cement. De Romeinen gebruikten het voor hun gebouwen, kaden, aquaducten enzovoort. Puzzolaanaarde is een vulkanische as. De eerste soort die werd toegepast was afkomstig van Pozzuoli nabij Napels. Later gebruikten de Romeinen ook andere puzzolanen, zoals tras uit de Eifel. Met de ondergang van het Romeinse rijk ging ook de betontechnologie grotendeels verloren.

Bekend is dat vanaf het eind van de Middeleeuwen wel eens beton gemaakt werd met kalk en tras als bindmiddel. In de 19de eeuw werd de toepassingen van beton grootschaliger. Dat was aanvanke- lijk alleen ongewapend beton. In de tweede helft van de 19de eeuw werd daarvoor als bindmiddel meer en meer het ook nu nog veel toegepaste Portlandcement gebruikt.

De grote opgang van het materiaal beton kwam echter vooral met het uitvinden van het gewapend beton, dat rond 1900 in Nederland werd geïntroduceerd. In de 20ste eeuw werd de techniek van het voorgespannen beton ontdekt, dat na de tweede wereld- oorlog een grote rol in Nederland ging spelen.

Beton is ten opzichte van andere belangrijke bouwmaterialen een betrekkelijk nieuw materiaal, dat echter in relatief korte tijd is uitgegroeid tot het qua omvang meest toegepaste constructieve materiaal met een schier oneindige reeks van toepassingen. Beton treffen we aan bij veel monumenten van de 19de en 2Oste eeuw. Van de jonge betonmonumenten uit de 2Oste eeuw, zoals die daterend uit de tijd van de stroming ‘Het Nieuwe Bouwen’, zijn er vele die inmiddels aan restauratie toe zijn of reeds gerestaureerd zijn.

Beton is ook een materiaal dat kan worden gebruikt om er gebouwen mee te restaureren.

De thema’s die in deze bijdrage worden beschouwd zijn de mogelijkheden tot restauratie of reparatie van het materiaal beton in monumenten en hoe beton zelf als restauratiemiddel te gebruiken is. Deze thema’s worden behandeld vanuit de materiaalkundige achter- grond van de auteur. Construc- tieve aspecten worden soms wel aangestipt, maar niet grondig behandeld. Hiervoor wordt verwezen naar de RVbladen Bouwconstructies 07, 02. In dit artikel komen achtereenvol- gens aan de orde: - begrippen - de historie van het materiaal

beton in Nederland - ontwikkelingen in de betontech-

nologie - aantastingsmechanismen bij

beton - de diagnosestelling bij proble-

men

UDC 691.32

RVblad 01-1

- mogelijkheden om beton te repareren en te restaureren

- mogelijkheden om beton als vervangend materiaal te gebrui- ken.

2. Begrippen Alvorens in te gaan op het materi- aal beton is het zinvol om’een aantal begrippen uit de betontech- nologie te verklaren. Waar in deze bijdrage over beton wordt gesproken, wordt cementbe- ton bedoeld. Cementbeton is een samenstel van steenachtige materialen, bestaande uit toeslagmateriaal en cementsteen. Cementsteen is het reactieprodukt van cement en water. Het toeslagmateriaal bestaat meestal uit zand en grind. Althans een deel van het toeslagmateriaal in beton is grover dan 4 mm. Is het toeslagmateriaal als geheel fijner dan 4 mm dan spreken we niet van beton maar van mortel. Er zijn beton- en mortelsoorten waarbij andere bindmiddelen dan cement worden toegepast. Voorbeelden zijn asfaltbeton en kunstharsmortels. Ook bestaat polymeer cement beton, waarin polymeer en cement beide de rol van bindmiddel vervullen.

Cement is een hydraulisch bindmid- del, hetgeen wil zeggen dat het met water reageert tot watervaste verbindingen. De belangrijkste cementen in Nederland zijn Portlandcement, hoogovencement en Portlandvliegascement. Portlandcement wordt vervaardigd door kalksteen, tezamen met aluminiumoxyde, siliciumoxyde en ijzeroxyde houdende stoffen te sinteren tot Portlandklinker en deze laatste tezamen met gips en anhydriet te malen tot een poeder. Hoogovencement bestaat uit een gemalen mengsel van Portland- klinker, gegranuleerde hoogoven- slak en anhydriet. Portlandvliegascement wordt vervaardigd door gemalen Portlandklinker en gips en anhydriet te mengen met poeder- koolvliegas. Deze laatste cement- soort wordt in Nederland sinds

RDMZ RV 1992126 17

Beton

1984 op de markt gebracht. In beton worden soms vulstoffen, ook wel additieven genoemd, gebruikt. Dit zijn stoffen die meestal fijner zijn dan 125 Pm en bepaalde eigenschappen kunnen verbeteren. Belangrijke additieven zijn de puzzolanen. Dit zijn stoffen voorna- melijk bestaande uit silicium en aluminiumoxyden die met kalk en water reageren tot cementerende verbindingen. Bekende puzzolanen zijn tras (een gemalen tufsteen), poederkoolvliegas (een reststof van de poederkoolverbranding) en silica fume (een reststof bij de silicium bereiding).

Bij de bereiding van beton worden ook veelal hulpstoffen gebruikt. Onder een hulpstof voor beton wordt verstaan een produkt dat naast de normale bestanddelen (cement, toeslagmateriaal en water) tijdens het mengen aan betonspecie wordt toegevoegd, met het doel een of meer eigenschappen van deze specie of van het verharde beton te veranderen. De gedoseerde hoeveelheid hulpstof is meestal zo gering, dat deze ten opzichte van de hoofdbestanddelen van de specie kan worden verwaarloosd. Een veel gebruikte hulpstof is een plastificeerder. Deze hulpstof bezit de eigenschap de verwerkbaarheid van betonspecie te verbeteren zonder dat hiervoor een grotere hoeveelheid aanmaakwater moet worden toegevoegd. In het verleden is ook veel gebruik gemaakt van de versnellende hulpstof calciumchloride. Deze stof versnelt de reactie van cement met water, maar heeft boven een bepaalde concentratie een corrosieve werking.

De Voorschriften Beton Technolo- gie onderkennen zogenaamde milieuklassen. Dit betreft een indeling naar agressiviteit van de omgeving voor het beton. Bij deze milieuklassen worden eisen gesteld aan cementgehalte en water-cementfactor teneinde de duurzaamheid zeker te stellen. De laatste factor is de massaverhou-

ding tussen water en cement. De water-cementfactor is de belang- rijkste parameter met betrekking tot de eigenschappen van beton.

Naast de sterkte van beton zijn ook andere eigenschappen van groot belang, zoals de stuikcapaci- teit (de vervorming van beton bij maximale drukbelasting), de elasti- citeitsmodulus (de verhouding tussen spanning en vervorming, een maat voor de stijfheid), de droogkrimp (de verkorting van het beton bij drogen en omgekeerd de vochtzwelling bij nat worden), de thermische uitzettingscoëfficiënt (de verhouding tussen vervorming en temperatuurverandering) en de permeabiliteit (de doorlaatbaarheid voor gassen en vloeistoffen). Voor de bescherming van staal in beton is verder van belang het verschijnsel dat de wapening gepassiveerd is, dat wil zeggen dat een dun laagje van ijzeroxyden en hydroxyden de doorgang van ijzerionen belet, waardoor de corrosiesnelheid nihil is.

Met betrekking tot de duurzaam- heid zijn de volgende degradatie- factoren van belang, te weten: - Carbonatatie, het proces waarbij de cementsteen in beton door binnendringend koolzuur uit de lucht geneutraliseerd wordt, waardoor de passivering van het staal verloren gaat en corrosie kan optreden. - Corrosie door chloride-ionen. Chloride-ionen kunnen boven een bepaalde concentratie aanleiding geven tot een plaatselijk doorbre- ken van de passiveringslaag. Op deze plaatsen kan dan een snelle corrosie optreden, die als het ware een put slaat, putcorrosie. - Biogene zwavelzuur aantasting. Dit treedt op in afgesloten afvalwater-verwijderingsinstalla- ties en in mestsilo’s. Uit het afvalwater ontwijkt zwavelwater- stof (HzS)-gas, dat aan het plafond en wanden boven de afvalwater- spiegel condenseert en vervolgens wordt omgezet door aërobe (zuurstof minnende) bacteriën tot zwavelzuur. Dit laatste zuur lost

RVblad 01-2

de cementsteen op. - Sulfaataantasting. Aantasting van beton door sulfaatzouthoudend water waarbij expansieve zouten worden gevormd zoals ettringiet, thaumasiet en gips. Het beton kan daardoor scheuren. Een bijzonder geval van corrosie kan optreden bij voorgespannen kabels of staven. Bij voorgespan- nen beton wordt het beton onder druk gezet door de kabels of staven op trek te brengen. Dit geval betreft spanningscorrosie. De aanwezige trekspanning bevordert de corrosie indien de passivering is opgeheven.

3. Historie beton Uit de Romeinse tijd zijn in Nederland nog enige restanten gevonden die duiden op de toepas- sing van beton. Zo wordt in de literatuur melding gemaakt van een fundering bij het kasteel van Kessel (L.) bestaande uit een mengsel van Maaskiezel en mortel. In een proefschrift over Gallo-Romeinse tempels wordt melding gemaakt van betonachtig materiaal in Elst (Gld.) door de auteur ‘opus cementicium’ genoemd. Met het ineenstorten van het Westromeinse Rijk verdween de betontechnologie in West-Europa vrijwel geheel. Ook het hydrauli- sche bindmiddel van de Romeinen, kalk met toevoeging van puzzo- laanaarde, verdween. Zelfs kalk werd minder gebruikt in onze streek; men bouwde met produk- ten die in de omgeving voor handen waren, hout, leem, klei, mest, stro en riet, graszoden en heideplaggen. Kalk werd in de Middeleeuwen weer belangrijk toen door de bevolkingstoename en de grote branden in de steden, het bouwen in steen meer en meer gebruikelijk werd. De kalk werd in Nederland uit schelpen gebrand. Ook werd steenkalk gebruikt, vervaardigd uit kalksteen welke uit de zuidelijke Nederlanden werd aangevoerd. De Nederlanders introduceerden het gebruik van tras uit de Eifel opnieuw. In de 17de eeuw werd op grote schaal

IB eton

tras geïmporteerd. Toevoeging van tras aan kalk gaf een watervast bindmiddel wat voor de waterwer- ken in Nederland een belangrijk voordeel vormde. Dordrecht was het centrum van de bloeiende trashandel. Er waren vele trasmo- lens die trassteen, een soort tufsteen, fijnmaalden tot tras. Ook werd wel uit sloopwerken vrijko- mende tufsteen tot tras gemalen. Tras werd niet alleen binnenslands gebruikt maar ook naar het buiten- land geëxporteerd. Niet alleen werd met tras en kalk gemetseld, er werden ook stenen van gemaakt, de zogenaamde drijfsteen. Deze bevatte als toeslagmateriaal meestal bims; een poreus vulkanisch gesteente dat evenals tras uit de Eifel werd aangevoerd. Met tras en kalk werd in de 18de eeuw tot in de 19de eeuw ook wel beton gemaakt, doch dit was nog van zeer geringe betekenis voor de bouwwereld. De grote opkomst van het beton wachtte op betere en sneller hardende bindmiddelen dan kalk met tras. Nog altijd is tras echter verkrijgbaar. De combinatie van tras en kalk wordt echter niet meer voor beton gebruikt; wel wordt met name bij restauraties nog wel eens met tras en kalk gemetseld. Voor beton is een tras bevattend cement leverbaar.

Aan het eind van de 18de eeuw en begin van de 19de eeuw werd er in Europese landen gezocht naar alternatieve hydraulische bindmid- delen. Ook in Nederland werden er experimenten uitgevoerd. Een van de redenen dat men in Nederland onderzoek deed, was dat de invoer van tras afhankelijk was van Duitse exportheffingen en bovendien de kwaliteit van de tras was terugge- lopen omdat de beschikbare delfplaatsen aan vaarwater uitgeput raakten. Eind 18de eeuw slaagde de Amsterdammer Booys (1721-1804) erin om zo’n alterna- tief te ontwikkelen. Hij brandde een blauwe klei uit het IJ tot een chamotte-achtig produkt dat puzzolane eigenschappen bleek te hebben. In gemalen toestand werd

Het Amsterdamsch Cement was een vervanger van tras, maar vormde door allerlei oorzaken geen blijvend alternatief. Dat was wel het geval toen Portlandcement op de markt kwam. In 1824 werd door de Engelse metselaar Aspdin voor het eerst Portlandcement gemaakt. Hij verkreeg er octrooi op en rondom 1840 werden de eerste Portland- cementfabrieken in Engeland geopend. Daarna ging het snel. In ons land zou eerst in 1870 een kleine Portlandcementfabriek in Delfzijl worden geopend. Deze hield echter niet lang stand. Daarna kwamen er meer kleine cementfabrieken die korte tijd kleine hoeveelheden produceer- den. Pas in 1924 kwam de Nederlandse cementindustrie grootschalig van de grond. Eerst door de opening van de Portland- cementfabriek van de ENCI te Maastricht en later door de fabriek van hoogovencement, de CEMIJ te IJmuiden. Hoogovencement is een gemalen mengsel van gegranu- leerd hoogovenslak en Portland- klinker tezamen met anhydriet als bindtijdregelaar. Doch tot 1924 hoefden we niet te wachten voordat in Nederland Portlandcement werd toegepast. Het werd al eerder geïmporteerd uit het buitenland.

In de 19de eeuw begonnen meer

dit materiaal Amsterdamsch Cement genoemd. Uit onderzoe- kingen is gebleken dat tras er goed door kon worden vervangen. Volgens sommige onderzoekers was het zelfs een beter materiaal dan tras. In sommige plaatsen, zoals Amsterdam, werd dit Amsterdamsch Cement de vervan- ger van tras. Deze kunstmatige puzzolane stof is tot het midden van de 19de eeuw in gebruik geweest. Ook heden ten dage zijn er nog landen waar kunstmatige puzzolanen worden bereid uit klei, zoals Surki in India en Metakaoline in Frankrijk. Ook de tegenwoordig in Nederland gebruikte poeder- koolvliegas is een puzzolaan.

RVblad 01-3

en meer betonprodukten op de markt te verschijnen. Het betrof ongewapend beton, met name in de vorm van ornamenten, kleinschalige waterbouwkundige werken, zoals sluizen, kademuren, brugpijlers en verder ook betonwa- ren zoals ongewapende rioolbui- zen. Voor vloeren werden er ongewapende betonnen gewelfjes tussen stalen balken gelegd. De grote doorbraak kwam echter met de introductie van gewapend beton. Het was de Franse tuinman Monier die omstreeks 1850 begon met het wapenen van beton door middel van netwerken van ijzeren staven. Eerst nog voor eenvoudige produkten zoals bloembakken, later werd de vinding van Monier ook gebruikt voor bruggen, gewelven en vele andere produk- ten. In ons land werd het eerste gewapende beton in 1880 gemaakt door de Belgische firma Pichat et Frère te Gent die in Zeeuws-Vlaanderen waterreser- voirs van gewapend beton bouwde. Het gebruik van gewapend beton beperkte zich in de beginjaren voornamelijk tot twee toepassings- gebieden: het werd gebruikt voor kleine gebouwen en onderdelen en voor constructies onder de grond, zoals funderingen en kelders. Eerst in de 2Oste eeuw begon beton als universeel constructiemateriaal zijn opmars. Het werd geadopteerd door de architecten en constructeurs van ‘Het Nieuwe Bouwen’ via voor die tijd moderne constructies, zoals de Van Nelle fabriek te Rotterdam, het Dresselhuys paviljoen van het sanatorium Zonnestraal in Hilversum en de hallen van de Sphinx op het ceramique-terrein te Maastricht afb. 1 en 2.

Een derde belangrijke ontwikke- ling op betongebied was die van het voorgespannen beton. In 1928 kreeg de Franse ingenieur Freysinet octrooi op een uitvinding om beton met stalen draden van een zeer hoge treksterkte voor te spannen en daardoor het draagvermogen van de betoncon-

RDMZ RV 1992/26-1X

Beton

1. Wlebengahal van de Sphinx op het Ceramlque-terrein te Maastricht

structie te vergroten. Het beton wordt onder drukspanning gebracht. Scheurvorming bij belasting op trekkrachten kan zo worden vermeden en doorbuigin- gen worden verminderd. Hierdoor worden grotere overspanningen mogelijk. Voorgespannen beton is voor de tweede helft van de 20ste eeuw van groot belang. In 1947 werd het voor het eerst in Nederland in de praktijk gebracht. Het betrof ondermeer een fabrieks- loods van de Nederlandse Spanbe- ton Mij., loodsen voor de Holland-Amerika-Lijn te Rotterdam, bovenleiding-portalen van de Nederlandse Spoorwegen en

2. Als 1.

trolleybus-masten te Arnhem. Ook daarna hebben de ontwikke- lingen op het gebied van beton niet stilgestaan. Door verbeterin- gen van de constructieve inzichten werden steeds nieuwe produkten mogelijk en kon er steeds verfijn- der gedimensioneerd worden.

De betontechnologie-ontwikkeling gaat nog steeds verder, zij het niet meer zo spectaculair als in de eerste eeuw van het beton. Ontwikkelingen die genoemd kunnen worden zijn die van vezelversterkt beton waarbij de vezels in het algemeen er toe dienen om scheurvorming van

RVblad 01-4

beton door plastische krimp te verminderen en de slag- en stootvastheid te verhogen. Vezelversterkt beton wordt gebruikt voor ondermeer vloeren (staalvezelbeton) en gevelelemen- ten (glasvezelversterkt beton). Een nieuwe ontwikkeling is verder beton met een druksterkte tot een niveau van 100 MPa (N/mm’), dat onder andere wordt gebruikt voor zogenaamde ‘high rise buildings’, wolkenkrabbers. Ook zijn er veel ontwikkelingen voor het duur- zamer maken van beton en afstemming op specifieke omstandigheden, waarbij toevoe- gingen aan beton dienen om de duurzaamheid te vergroten, zoals zeer reactieve puzzolanen (bij hoge zoutbelasting), polymeren en ook beschermingssystemen voor beton, waaronder gecoate wapening, het aanbrengen van een beschermlaag op beton en kathodische bescherming. Deze ontwikkelingen zijn vooral voor het restaureren van betonconstruc- ties van belang.

4. Ontwikkelingen in de betontechnologie De ontwikkeling van de betontech- nologie in de negentiende en de 20ste eeuw verliep zoals zo vaak bij nieuwe materialen aanvankelijk geheel empirisch. De wijze waarop cement met water reageerde en de factoren die de sterkte en duurzaamheid bepalen werden eerst langzamerhand bekend, vooral op basis van praktijkerva- ring. Nog altijd is de wetenschap met betrekking tot betontechnolo- gie in beweging en groeit onze kennis over dit complexe materiaal en de wijze waarop we er mee kunnen bouwen en restaureren. Bij de in de 19de eeuw gemaakte ‘cementstenen’ of ‘kunststenen’ produkten (ongewapende betonprodukten) vond de verdich- ting plaats door middel van porren en stampen. De lucht werd hierbij uit de vrij droge mortel gedreven. Ook heden ten dage zijn er nog steeds stampbetonprodukten, zoals de in de grond gemaakte stampbetonpaal en de betonsteen.

Beton

In het algemeen heeft stampbeton een lage water-cementfactor, dat is de massaverhouding tussen water en cement. Sinds ongeveer 1920 weten we dat een lage water-cementfactor gunstig is voor het bereiken van hoge druksterkte en lage permeabiliteit. Een lage permeabiliteit is weer van nut met betrekking tot de duurzaamheid.

Bij de produktie van gewapend beton kwam echter een nadeel van stampen aan het licht. Het was lastig om rondom de wapening een goed verdichte beton te verkrijgen. Vaak bleven niet met beton gevulde holten achter. Men begon daarom beton vloeibaarder te maken. Er werden ‘dunne species’ gebruikt, die gemakkelijk om de wapening heen vloeiden. In de eerste ‘Gewapend Beton Voorschriften’ van die tijd, de GBV 1912 en GBV 1918 werden nog geen regels met betrekking tot de water-cementfactor gesteld (in 1918 werd slechts gewaar- schuwd voor problemen met ontmenging bij toevoeging van veel water). Een gevolg van het ontbreken van regels was dat in die tijd zeer vloeibaar beton werd gemaakt met een hoge water-cementfactor. Alleen daarom al was de kwaliteit naar huidige begrippen laag. Dit vond men toen geen probleem, omdat in het algemeen de vereiste

3. Verband tussen water-cementfactor en permeabiliteit.

g lo-‘l+. al a 0,4 05 0,6 07 0.8

wcf w

RVblad 01-5

Tabel 1. Enkele resultaten van onderzoeknaar de betonkwaliteit van het Dresselhuys paviljoen /IS].

kern herkomst vol. . . . massa porien- vol. druk- droog gehalte massa nat sterkte dekking in % m/m in % v/v in % m/m in N/mm* in mm

1 2 3 4

vloer 2222 begane 2210 grond 2160

2280

vloer 2218 verdie- 2256 ping 2251

2158

14,0 2392 17,8 13 14,l - - -

16,3 2581 46,l 22 12,l 2507 36,5 20

13,l 2298 18,7 10 12,9 2648 41,8 15 14,0 2496 23,7 15 16,0 2423 19,7 10

9 vloer 2282 11,4 2444 24,0 10 10 dak 2248 12,6 2485 43,7 5 11 2197 14,l - - - 12 2206 13,8 2350 23,l 20

13 balk ver- 2186 15,2 2370 25,7 - 14 dieping 2143 17,7 2308 10,2 -

15 kolom 2135 18,O 2269 9,4 - verdiep.

16 balk dak 2147 16,7 2269 18,l -

17 kolom 2067 20,3 2214 9,9 -

dak

18 balk dak 2161 16,5 2219 16,l -

19 vloer 2100 18,l - - 30 verdiep.

20 vloer 2206 13,5 2331 26,0 -

21 vloer dak 2274 11,7 - - -

N.B. In de huidige betonvoorschriften wordt voor een dergelijke toepassing een karakteristieke druksterkte van 25 N/mmz gevraagd en een minimale dekking van 25 mm.

druksterkte niet hoger was dan belangrijke kwaliteitsparameter. 15 N/mm2. Dit kon ook bij ‘vloeibe- De onbekendheid met de belang- ton’ gemakkelijk gehaald worden. rijkste factoren die de betonkwali- De water-cementfactor heeft teit bepalen, leidde er mede toe echter een veel groter effect op de dat bij de uitvoering van duurzaamheid dan op de sterkte. betonwerken de zorg voor de Afb. 3 laat een verband zien tussen kwaliteit van beton in het de permeabiliteit en de algemeen gering was. Grote water-cementfactor. Toen dit spreiding in de kwaliteit kwam verband tussen de water-cement- dan ook voor. In tabel 1 zijn ter factor en de duurzaamheid illustratie o.a. druksterkteresulta- algemeen bekend werd, is er meer ten weergegeven van het aandacht gegeven aan deze meest Dresselhuys paviljoen. Later wist

RDMZ RV 1992/26-19

Beton

men door het verbeteren van de verdichtingstechnieken, met name door schokken en het gebruik van trilnaalden, zowel te realiseren dat het beton goed om de wapening heen vloeide als dat de water-cementfactor acceptabel was. In de laatste dertig jaar is het door de ontwikkeling van plastifice- rende hulpstoffen mogelijk geworden om een vloeibaar beton te maken met zowel een lage water-cementfactor als een relatief laag cementgehalte.

Men constateerde in het begin van de 20ste eeuw dat wapening in beton niet roestte. Men weet dat aan een reactie tussen het staal en het beton. Het belang van de betondekking werd reeds vroeg ingezien. De GBV 1918 stelde bijvoorbeeld een betondekking voor van minimaal 25 mm voor balken en voor kolommen zelfs 35 mm. Toch waren aantastings- processen als dat van carbonatatie, dat de bescherming (passivering) van wapening door de alkalische betonomgeving kan opheffen, niet bekend (zie hoofdstuk 4). Ter versnelling van de verharding van beton paste men de voor staal

RVblad 01-6

corrosieve hulpstof calciumchlo- ride toe. Dit werd vooral in de winter gebruikt. Van calcium-chloride is tegenwoordig . _

Tabel 2. Chloride (Cl) gehalte op cementmassa en carbonatatiediepte in mm van betonkernen genomen uit het Dresselhuys paviljoen [IS].

bekend dat het putcorrosie kan veroorzaken wanneer het boven bepaalde concentraties wordt toegepast. Aan het begin van de 20ste eeuw was dat echter niet bekend. Vandaar dat in gebouwen uit die tijd bij delen, die in de winterperiode zijn gemaakt, veelal calciumchloride is gebruikt en putcorrosie voorkomt. In tabel 2 zijn enkele analysewaarden van het Dresselhuys paviljoen weerge- geven.

kern Cl- t.o.v. carbonata cementmassa diepte mr in % m/m

Tegenwoordig wordt als eis gesteld dat het chloridegehalte in beton kleiner moet zijn dan 0,3% m/m (massa procenten) op het cement. Bij goed beton met voldoende dekking blijkt dat overigens het chloridegehalte belangrijk hoger kan zijn voordat corrosie optreedt, bijvoorbeeld 0,8% m/m.

2B 0,67 15 8 0,06 50 9B 0,83 15 11 2,ll 10 12 1,08 33 13 0,14 60

0,12 50 17 0,05 19 0,09 21A 1,ll

~ c:l r ideg ehal t e is 0,3 /

40 20 45

tie n 4

l tegenwoordige eis inBeton- voorschriften met betrekking tc

Oo m/m op cementmassa.

Bij de matige kwaliteit uit de In de periode 1930-1950 ontwik- eerste jaren van het Nederlandse kelde de betontechnologie zich gewapend beton was het optreden snel. Naast Portlandcement kwam van corrosie bij de wapening hoogovencement op de markt. In vooral in de dunwandige construc- Duitsland was reeds gebleken dat ties in de utiliteitsbouw e.d. dit cement duurzaam was, met onvermijdelijk. name in constructies in zeewater..

Tabel 30. Overzicht eisen met betrekking tot water-cementfactor.

loorschrifl

1912 1918 1930 1940 1950 1962 1974 1984 1986

ten f f

eisen in de vorm van

geen -isen

goede staaf omhul- ling

zo droog mogelijke mortel

goede algemene verwer- boven- kings- grens mogelijk w.c.f.

gestelde bovengrens aan w.c.f. afhankelijk van

beton- milieu- kwaliteit klasse

indirecte eisen aan w.c.f. door middel van eisen aan cement gehalte en consistentie

Beton

RVblad 01-7

Het werd dan ook in Nederland te hebben tegen de indringing van aan beton werden gesteld voor waterwerken op zeer grote agressieve ionen, zoals chloriden strenger. Tabel 3a en b geven een schaal gebruikt. Hoogovencement en sulfaten. overzicht van eisen met betrek- blijkt ten opzichte van Portlandce- Met het stijgen van de ervaring en king tot de water-cementfactor en ment een veel hogere weerstand kennis werden ook de eisen die de dekking door de jaren heen.

Tabel 3b. Overzicht eisen met betrekking tot dekking (in mm).

1912

1918

1930

1940

1950

1962

1974

1984

1986

‘het ijzer’ balken + vermoedelijk kolommen de hoofd- andere wapening constructie-

delen hoofdwape- vloeren ning balken

kolommen hoofdwape- platen ning balken

kolommen hoofdwape- platen ning balken (t omwikke- kolommen lingsdraad kolommen buitenste platen/ wapening wanden

a12cm platen/ wanden >12 cm balken kolommen

buitenste vloerplaten wapening wanden

balken kolommen

buitenste vloeren wapening wanden (+ voorspan- balken staal) kolommen

buitenste vloer of wand wapening balken (+ voorspan- kolommen staal)

buitenste vloer of wand wapening balken (+ voorspan- kolommen staal)

15

10

10 20 25 35 35 50 10 20 25 35 35 50 10 20 25 35 35 45

10

15 25 25

20 30

20

30 30 40 40 20 20 25 25 30 30 35 35

20

35 50 20 35 45

25 +5/10 30 +5/10 35 +5/10 40 +5/10

30/35 35140 40145

+5 +5 +5

20 35

-

20

20

40 40 20 25 30 35

+5 +5 +5 +5

+5 +5 +5

+5 4-5 +5

10 15 20 25

10 15 15 20 20 25 25 30

15 25 25 30135 30 35140

15 25 30

25 35 15 20 25 30

25 30/35

ter. water- cement- factor, nom. korrel- diame- ter

div.

div.

div.

RDMZ RV 1992/26-20

Beton

Met betrekking tot de huidige betonvoorschriften kan men stellen dat onder bijna alle omstandigheden de duurzaamheid van beton te garanderen valt. De Voorschriften Betontechnologie NEN 5905 geven aan dat er bepaalde agressieve omstandighe- den mogelijk zijn, waarbij bescher- mende maatregelen nodig zijn. Deze worden gerangschikt onder de milieuklassen 5d en 5e, bijvoor- beeld op die plaatsen in de rioleringsbuizen waar een hoge mate van biogene zwavelzuurvor- ming bestaat.

5. Aantastingsmechanismen beton De duurzaamheid van beton kan worden bedreigd door invloeden van chemische, fysische of mechanische aard, waarbij die

4. Doorsnede voorgespannen betonbalk F

Bij voorgespannen beton bleken strengere eisen noodzakelijk dan bij normaal gewapend beton. Voorgespannen staal is in het algemeen gevoeliger voor corrosie dan gewoon wapeningsstaal en het type corrosieproces - spanningscorrosie - veel gevaarlij- ker omdat plotselinge breuk kan optreden. Gelukkig blijken de meeste voorgespannen draden zich relatief diep in het beton te bevinden, waardoor het eventuele binnendringen van agressieve ionen tot aan de voorspandraden lange tijd in beslag neemt. Bovendien is bij nagespannen constructies een omhullingsbuis aanwezig die een extra barrière vormt voor eventueel binnendrin- gen van agressieve stoffen afb. 4. Nochtans hebben zich enige calamiteiten voorgedaan. Een bekend voorbeeld is de congreshal in West-Berlijn, gereed gekomen in 1957. In 1980 stortte een deel van de hal in. Op de plaatsen waar als eerste breuk in de voorspankabels optrad, bleek nauwelijks van dekking sprake te zijn, met name bij de oplegging op de onderste randbalk.

RVblad 01-8

a. zonder omhullingsbuis met volledige aanhechting.

’ 1 omhullingsbuis (verzinkt staal) ’

- = injectiemortel

b. met omhullingsbuis en volledige aanhechting [nagespannen).

bedreiging zowel van binnen als van buiten kan komen.

5.1. Corrosie van wapening Het meest belangrijke aantastings- mechanisme voor gewapende betonconstructies is wel de corrosie van wapening. Als gevolg van de corrosie neemt de werkzame doorsnede van het wapeningsstaal af. De corrosiepro- dukten, het roest, is bovendien volumineuzer dan het oorspronke- lijk staal, waardoor het beton kan gaan scheuren. Er zijn dus twee effecten: de werkzame staafdoor- snede vermindert en het beton scheurt. In het algemeen is er reeds van scheurvorming in het beton sprake, voordat de staafdoorsnede ernstig in dikte is afgenomen. Dit betekent veelal dat de constructieve veiligheid nog niet in het geding is, als er scheuren door roestvorming te zien zijn.

Normaliter is de wapening in beton gepassiveerd, dat wil zeggen dat er een minuscuul dun laagje ijzeroxyde en ijzer-

hydroxyde aanwezig is, welke de doorgang van ijzerionen belet. De electrochemische stroomkring wordt daardoor grotendeels geblokkeerd, waardoor de corrosiesnelheid zeer klein blijft. Voor de praktijk zijn er nu twee processen van belang waardoor de passivering kan worden opgehe- ven. De één betreft het zogenaamde carbonateren van het beton en de ander de aanwezig- heid van chloride-ionen in bepaalde concentraties.

5.1.1. Carbonatatie Bij het carbonatatieproces reageert koolzuur uit de lucht met alkali- sche en aardalkalische bestandde- len in de cementsteen. Bij deze reactie vindt er geen degradatie van beton plaats. Integendeel Portlandcementbeton wordt er zelfs sterker en minder permeabel van. Wel is er een teruggang in de alkaliteit (pH) afb. 5. Na verloop van tijd raakt de pH van het beton bij de wapening onder een niveau van ongeveer 10 waaronder de passivering van de wapening opgeheven wordt. Corrosie kan

1 Beton

i RVblad 01-9

Carbonatatie van CO2

Voortgang Carbonatatie proces

CSH + Ca (0H)z

Begin (front) van

Afstand van betonoppervlak

PH

Afstand van betonoppervlak

5. Verloop van de pH als functie van de afstand tot het oppervlak in beton bij carbonatatie.

dan plaatsvinden. Bij geringe dekking (< 20 mm) blijkt de situatie vergelijkbaar met die waarbij staal aan de buitenlucht blootgesteld is. De corrosie vindt gelijkmatig over het oppervlak van het staal plaats. De snelheid, waarmee het carbonatatiefront naar binnen dringt, hangt van vele factoren af. Een belangrijke factor is de permeabiliteit maar ook de hoeveelheid kalk die geneutrali- seerd kan worden in het proces, is van belang.

Voor beton blootgesteld aan gelijk- matige omstandigheden bijvoor- beeld binnenshuis blijkt het carbonatatieverloop beschreven te kunnen worden met de vergelij- king x = adt. In dit verband is x de carbonatatiediepte, a de carbona- tatieconstante en t de tijd. Echter

RDMZ RV 1992/26-21

bij wisselende omstandigheden buiten blijkt de snelheid van carbonatatie belangrijk minder groot te zijn door het voortdurend nat en droog worden van het beton. Een belangrijke factor is de water-cementfactor: hoe lager deze is des te lager de carbonata- tiesnelheid. Ook de snelheid, waarmee het cement verhardt, is van belang. Geschiedt dit langzaam dan bestaat er de kans dat de nabehandeling van het beton wordt gestopt voordat de reactie van cement met water tot een voldoende dichte structuur heeft geleid. Bij drogende omstan- digheden kan dit dan tot een snelle uitdroging en carbonatatie leiden. Een op de verhardingssnel- heid van het beton afgestemde nabehandelingstijd is een vereiste, maar is in de praktijk één van de

zwakste punten in de kwaliteits- borging. De effecten van een slechte nabehandeling treffen met name de dekking, dat wil zeggen juist de betonlaag die het staal moet beschermen. Met betrekking tot de hoeveelheid te neutraliseren kalk is de cementsoort van belang. Hoogovencement heeft een lager kalkgehalte en blijkt in het algemeen sneller te carbonateren. Hoewel bij toepassing in weer en wind het verschil met Portlandce- ment meestal gering is.

Voor beton dat aan de huidige betonvoorschriften voldoet, valt er geen enkel gevaar voor schade als gevolg van carbonatatie gedurende de levensduur van de constructie te duchten. Bij oudere betonmonumenten was, zoals reeds besproken, de watercement-

Beton

factor soms hoog, de dekking gering en de verdichting soms slecht. Hier wordt meer dan eens vastgesteld dat de carbonatatie tot achter de wapening is opgetreden. Het Dresselhuys paviljoen is een bekend voorbeeld, tabel 2.

Bij Nederlandse maritieme- constructies is gebleken dat de carbonatatiediepte vrij gering is, ook in geval van oudere construc- ties. Bij deze objecten werd veelal gewerkt met een relatief hoge dekking en een voor die tijd relatief goede kwaliteitscontrole. Bovendien bevinden zich deze objecten in een relatief vochtige omgeving. Tabel 4 geeft enkele waarden van gemeten carbonata- tiediepten.

51.2. Chloride-ionen Chloride-ionen kunnen plaatselijk de passivering van het staal doen opheffen ondanks de hoge alkali- teit van beton. Chloride-ionen kunnen het beton binnendringen ingeval van contact met zeewater en dooizouten. Ook kan chloride in het beton gemengd zijn, indien bijvoorbeeld calciumchloride als versnellende hulpstof is gebruikt. Door het plaatselijk karakter van de opheffing van passivering kan er op die plaatsen, de anode, een hoge corrosiesnelheid optreden, waardoor putcorrosie ontstaat. Afb. 6 illustreert het mechanisme van putcorrosie.

Om tot deze putcorrosie te leiden, moet de chloride-concentratie een drempelniveau overschrijden. De chloride-indringingssnelheid kan in principe worden berekend met behulp van de tweede diffusiewet van Fick. Vaak verloopt de indrin- ging van chloride-ionen tegelijker- tijd met het absorberen van water. De factoren die de indringsnelheid bepalen zijn vooral de water-cementfactor en de kwaliteit van nabehandeling. Hoogoven- cement- en in mindere mate Portlandvliegascementbeton hebben een zeer hoge weerstand omdat cementsoorten een fijne poriënstructuur hebben. Zoals

object carbona- druk- volumieke- cementgehalte en tatiediepte sterkte massa na gemeten voorge- ouderdom drogen schreven

mm N/mm* Wm3 QW kg/@

middensluis <1 57,2 2220 360 Vlissingen; 0-3 61,4 2250 320 23 dagen <1 63,5 2265 26 jaar 0-5 2220

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

gemiddeld 0-5 60,7 2239 340 340

buitenkeer- sluis 2-6 27.9 2115 245 Vlissingen; 2-3 25,2 2280 335 23 b 3-10 1930 49 jaar 3-10 1950

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

gemiddeld 2-10 26,6 2069 300 220’

schutsluis <1 69,0 2255 325 Veere <1 83,7 2320 370 15 <l 2285 27 jaar Cl 2318

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

gemiddeld 0-1 76,4 2295 348 340

schutsluis 1-3 58,5 2335 360 Zandkreek- 1-3 69,6 2255 290 dam 14 1-5 65,4 2235 18 jaar <l 2215

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . f......... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

gemiddeld 0-5 64,5 2260 325 325

schutsluis 1-2 75,l 2295 355 Bruinisse <l 57,2 2290 330 11 <l 2240 16 jaar <l 2310

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

gemiddeld 0-2 .662 2284 343 330’

1 ‘snelverhardend zeewaterbestendig cement’ 2 275 à 300 kg/m3 cement plus 60-30 kg/m3 tras

RVblad 01-10

Tabel 4. Enkele karakteristieken van oude maritieme constructies in Nederland [13].

besproken zijn chloride-ionen ook hoge chloridegehalten geeft vaak ingemengd in het beton om tabel 2 voor het Dresselhuys de verharding van cement te paviljoen. versnellen. Bij een matige kwaliteit van het beton kan dan direct 5.1.3. Corrosie-voortgang corrosie van de wapening opgetre- Alvorens staal in beton corrodeert den zijn. Een voorbeeld van te moet eerst de passivering opgehe-

Beton

ven zijn. Het indringen van het t carbonatatiefront en van chloride-ionen neemt tijd in beslag. In principe moet de constructie zo ontworpen en uitgevoerd zijn dat corrosie gedurende de levensduur niet kan plaatsvinden. Maar ook al zou een begin van corrosie plaatsvinden, dan nog behoeft er niet direct van een catastrofale situatie sprake te zijn. De snelheid van het corrosieproces kan zo gering zijn dat ook na lange tijd de mate van corrosie niet significant is. De corrosiesnel- heid hangt af van onder andere het vochtgehalte van het beton. Voor constructies die binnengele- gen zijn, is in het algemeen het beton droog, waardoor de corrosiestroom niet wordt geleid; nat beton is een goede elektrische geleider, droog beton een goede elektrische isolator. Bij buiten-beton is echter in het algemeen voldoende vocht aanwezig om de corrosiestroom te geleiden. Toch is gebleken dat bij een goede betonsamenstelling en grote dekking de corrosiesnelheid zeer gering kan zijn ook al is de passivering opgeheven, zoals in afb. 7 is geïllustreerd. Dit komt omdat gebleken is dat voor een grote corrosiesnelheid vochtfluc- tuaties bij de wapening moeten optreden. Bij grote dekking en goede kwaliteit beton zijn deze fluctuaties afwezig. Dat betekent dat alleen een hoge concentratie aan chloride of carbonatatie tot voorbij de wapening nog niet direct behoeft te leiden tot ontoelaatbare corrosie en er ook niet direct maatregelen genomen behoeven te worden.

5.2. Vorst-dooi-aantasting Een tweede belangrijke schade- oorzaak bij betonconstructies is vorstdooischade. In de betonpo- riën bevindt zich (niet chemisch gebonden) water. De bevriezings- temperatuur van dit water is sterk afhankelijk van de poriëndiameter. Naarmate de poriën fijner worden daalt de bevriezingstemperatuur.

RDMZ RV 1992/26-22

RVblad 01-1 I

Beton

o&

(C)H)- :y

6. Mechanisme putcorrosie.

In de kleine poriën van beton zal in het algemeen geen bevriezing optreden, omdat daar het vriespunt beneden de - 20” C ligt. Wanneer zich water in de grote poriën bevindt, kan hier bij de in Nederland optredende winters wel ijsvorming plaatsvinden. De kleine poriën (diameter ~30 . lO+ meter) zijn onder buitenomstandigheden altijd met water gevuld, de grotere meestal slechts gedeeltelijk. Schade treedt slechts op als het water in gevulde poriën bevriest. Het schademechanisme is complex en wordt bepaald door diverse

submechanismen, zoals bijvoor- beeld het uitzetten van ijs bij bevriezing van water, het wegdrukken van water door ijs in de poriën en het uitzetten van ijs bij warmer worden (de thermische uitzettingscoëfficiënt van ijs is groter dan van beton). Door het transport van waterdamp en water zullen ijsmassa’s in grote poriën aangroeien, terwijl kleinere poriën zullen leeggeraken, waardoor het effect van het uitzetten van ijs in dooiperioden versterkt wordt. Horizontale oppervlakken zoals bij balkons zijn in het algemeen

7. Initiëring en propagatie van corrosie weergegeven als mate van corrosie tegen de tJd voor A matig beton, A’ zeer goed beton.

/ afdrukken van het beton

./‘;-*/f 8 O 21 aren

\ matig beton /

\ \

\ / . . . mltlermg

Beton

gevoeliger voor vorst-dooi-aantas- ting dan verticale, doordat de eerste natter zijn. Bovendien is, als gevolg van ontmenging en nabehandeling, de bovenzijde van beton in het algemeen poreuzer dan bij verticale vlakken, hetgeen de vochtgevoeligheid verder vergroot.

De mate van aantasting wordt in het algemeen sterk vergroot door de aanwezigheid van dooizouten. Hiervoor zijn verschillende redenen aanwezig, zoals bijvoor- beeld de door binnendringende zouten bewerkstelligde vriespunts- daling. Hierdoor wordt schilfervor- ming in de hand gewerkt. Door de hygroscopiciteit van de achterblij- vende dooizouten is doorgaans de waterverzadigingsgraad van dit beton groter, waardoor bij een risicoperiode de kans op vorstschade aanzienlijk toeneemt. Vorstdooizoutschade komt het meest voor bij schampkanten op bruggen en in tunnels.

5.3. Chemische aantasting Een derde oorzaak van aantasting van beton is die door zouten en zuren.

5.3.1. Aantasting door zouten Aantasting van beton door zouten kan zich wel voordoen bij contact met sulfaathoudend grondwater. Verder kan bij funderingen, als gevolg van transport van zouten door het beton tengevolge van capillaire werking, juist boven het maaiveld afzetting van zouten plaatsvinden. Deze zouten zijn o.a. calciumsulfaat, natriumsulfaat e.d. Juist aan het maaiveld kunnen deze zoutafzettingen tot oppervlakteschade aanleiding geven. Dit verschijnsel is vooral bekend bij metselwerk. Opgemerkt wordt dat bij voldoende dicht beton dit proces in Nederland zo langzaam verloopt dat het verwaarloosbaar is. In afb. 8 is dit proces geïllus- treerd.

Een andere belangrijke vorm van chemische aantasting, is de

vorming van de dubbelzouten ettringiet en thaumasiet, de zogenaamde cementbacil. Deze zouten ontstaan uit de reactie tussen cementmineralen, calcium- sulfaat en water. Deze zouten kunnen tot zwelling en scheurvor- ming leiden. Dit verschijnsel kan vooral optreden wanneer beton in contact is met sulfaat-houdend water, zoals bij kattekleigronden. De in Nederland veel gebruikte cementen hoogovencement en Portlandvliegascement blijken in het algemeen voor dit soort aantasting weinig gevoelig.

5.3.2. Aantasting door zuren In contact met zuren lost de cementsteen in beton op. Voor de praktijk zijn twee zuren van

RVblad 01-12

belang: de aantasting in afvalwa- terleidingen door biogeen gevormd zwavelzuur en de aantas- ting door reactief koolzuurhou- dend water. Biogeen zwavelzuur wordt gevormd door aerobe omzetting van zwavelwaterstof dat uit rioolwater ontwijkt en condenseert aan wanden en plafonds boven het afvalwater. Aantasting door koolzuurhoudend water kan bijvoorbeeld optreden bij reinwaterkelders. Aangezien beide vormen van zuuraantasting voor restauratie van weinig belang zijn, worden ze hier niet verder besproken.

6. Diagnose Alvorens de reparatie/restauratie van beton ter hand wordt

8. Schematische weergave van betonaantasting tengevolge van capillair transport van zout grondwater.

t--,-

aangetast beton

capillair water

t

e-

zout

grondwater :

l -.-.-.-.-.-.- -. 4

/ verdamping

- .-.-.- .-._ I

ro o.op ?ípà

b I

Beton

visulele inspectie 1

historisch onderzoek

experimenteel onderzoek naar oorzaken en kwaliteit

I diagnose-stelling

herstel advies

9. Stroomschema van diagnosestelling bv betonconstructies.

genomen dient aan de hand van een onderzoek een diagnose te worden gesteld met betrekking tot de oorzaken van de problemen. De opzet van zo’n onderzoek is gelijk aan de algemene aanpak, zoals door Henket en De Jonge beschre- ven [20]. Afb. 9 geeft een ‘stroomdiagram’ voor verschillende stappen met betrekking tot het onderzoek en de diagnosestelling. Een dergelijk onderzoek en diagnose moet worden uitgevoerd en opgesteld door een ter zake kundige. Deze deskundige moet tenminste een diploma hebben van de cursus ‘Onderhoud en Reparatie van Beton 11’, van de Betonvereniging te Gouda of gelijkwaardig. Deze deskundige kan het nodig achten een constructeur bij het onderzoek te betrekken teneinde de constructieve veiligheid en de stabiliteit na te gaan.

Enkele aandachtspunten bij de verschillende stappen zijn:

6.1. Visuele inspectie Dit omvat een visuele inspectie van de beschadigde onderhavige constructie of constructiedelen. De schade en in ieder geval de gevolgen daarvan kunnen visueel waargenomen worden. Enkele voorbeelden: scheuren (overbelas-

RDMZ RV 1992126-23

ting, onvoldoende wapening, uitdrogingskrimp, roestende wapening en dergelijke), roestplek- ken op beton (aanwezigheid van chloriden), afgesprongen betonschilfers (veelal vorst- en of dooizoutschade), afgedrukte betondekking (roestende wapening) of een uitgesleten betonoppervlak (onvoldoende nabehandeling). Met betrekking tot scheuren is een overzicht gegeven van typen scheuren die voorkomen en de oorzaak daarvan in afb. 10 en tabel 5.

6.2. Historisch onderzoek Bij het historisch onderzoek worden historische gegevens van het gebouw en van het beton in het bijzonder nagegaan. Getracht moet worden gegevens te verzamelen door gesprekken en natrekken van dossiers bij de (vorige) eigenaar, architect, constructeur, aannemer en bouwtoezicht. Soms bestaan er ook publikaties over het gebouw. Deze gegevens betreffen niet alleen de bouw maar ook de getroffen onderhoudsmaatregelen. Soms blijkt al eerder onderzoek te zijn verricht waarvan de gegevens

RVblad 01-13

nuttig kunnen blijken om de voortgang van het degradatiepro- ces te achterhalen. Ook gesprek- ken met bij bouw en beheer betrokkenen kunnen bruikbare gegevens opleveren.

6.3. Experimenteel onderzoek Dit kan worden gesplitst in metingen ter plaatse en metingen aan monsters in een laboratorium. Aan een betonconstructie kunnen de volgende zaken worden gemeten: - carbonatatiediepte: met behulp van een indicatorvloeistof (fenol- ftaleïne-oplossing) kan vastgesteld worden tot hoever de carbonatatie is gevorderd; niet-gecarbonateerd beton kleurt paars. Hiervoor moet een stuk beton worden verwijderd, waarop de indicator vloeistof wordt gesprenkeld. Het verwijde- ren geschiedt door een stuk beton af te kappen; ook worden wel kernen geboord. - dekking op de wapening en ligging van de wapening: Het meten geschiedt met een zogenaamde dekkingsmeter. Kennis van de dekking is met name van belang bij carbonatatie en chlorideschade. - halfcelmetingen: Bij deze

10. Type scheurvorming bJ betonconstructies (voor legenda zie tabel 5).

1 ’ trek/

~ 7 plus roest- plekken

Beton

Tabel 5. Classificatie van scheuren. RVblad 01-14

moment van voordoen

type scheur letter (zie afbeel- ding 7)

onderverde- ling

meest voorkomende locatie

secundaire oorzaken

remedie (in alle gevallen verhinderde vervorming tegengaan)

r- primaire oorzaak (behalve verhinderde vervorming)

tien minuten tot drie uur

plastische zetting

A boven wapening

dikte secties

B overmatige bleeding

snelle vroege verminder droging bleeding

top van kolommen

boogvorming

verandering in geprofileerde dikte platen l- C

plastische krimp

D snelle vroege droging

E weinig bleeding, cohesief mengsel

dertig minuten tot zes uur

verbeter vroege nabehande- ling

1

F boven wapening

gewapende betonplaten

snelle vroege droging + staal nabij oppervlak

overmatige warmte- ontwikkeling r

reduceer- warmte en/of isoleer

vroege thermische contractie

G uitwendig verhinderde vervormino

dikke wanden

inwendig verhinderde vervorming

dikke platen grote temperatuur- gradiënt

H een dag tot twee of drie weken

snelle koeling

droog krimp 1 dunne wanden onvoldoende en vloeren dilatatie

verscheidene weken tot maanden

grote droge krimp, onvoldoende nabehande- ling

reduceer watergehaltel verbeter nabehande- ling

r verbeter nabehande- ling en afwerking

craquelé J tegen bekisting

impermeabele bekisting

te lange en late afwerking

vlakken, wanden

platen K horizontale oppervlakte- laag

cementrijke mengsels, slechte nabehande- ling

één tot zeven dagen soms langer

“‘“““‘“‘i’ onvoldoende dekking

corrosie van wapening

L

M toevoeging calcium, chloride of chloride- indringing

chloride prefab beton tot 1970 slechte

kwaliteit beton meer dan twee jaar

elimineer oorzaken

N reactief materiaal meer dan vijf jaar

alkali toeslagmate- riaalreactie

Beton

potentiaalmetingen worden er elektrische potentiaalverschillen gemeten die duiden op het corroderen van ijzer (een elektro-chemisch proces). Vooral in gevallen waarbij op een enkele plaats roestende wapening zichtbaar is, is het belangrijk om te weten of dit een incidenteel geval is of dat de zichtbare schade het ‘topje van een ijsberg’ vertegenwoordigt. De halfcelme- ting biedt een mogelijkheid om de ijsberg in kaart te brengen. - afkloppen: minder geavanceerd dan halfcelmetingen, maar voldoende om reeds losgedrukt beton op te sporen. Het afkloppen van betonoppervlakken gebeurt met een hamer.

Metingen aan de constructie zijn niet altijd voldoende om de oorzaak en omvang van de schade vast te stellen. Dit geldt met name in geval van chlorideschade en is ook het geval als de kwaliteit van het beton moet worden vastge- steld. Inzicht in dit laatste is van belang om de voortgang van degradatie processen vast te stellen en om tot een goed repara- tieadvies te komen. Om deze gegevens te verkrijgen is een laboratoriumonderzoek nodig. Ten behoeve van het onderzoek in een laboratorium moeten er monsters uit het werk genomen worden. Dit geschiedt in het algemeen door het boren van kernen. Wanneer het om uitslui- tend het chloridegehalte gaat, kunnen ook met een steenboor kleine gaatjes worden geboord waarbij het boorgruis wordt verzameld ter analyse. In het laboratorium bepaalt men vervol- gens het chloridegehalte en de betonkwaliteit (porositeit, sterkte en permeabiliteit). Bij gevallen van ernstige corrosie wordt tevens de afname van de dikte van de wapeningsstaven gemeten door staven te verwijderen, schoon te maken en de doorsnede te meten.

6.4. Diagnose Op basis van de verzamelde gegevens kan de diagnose worden

RDMZ RV 1992/26-24

gesteld. De diagnose omvat de schade-oorzaken en de omvang van de schade en geeft tevens een prognose hoe de schade zich verder zal kunnen ontwikkelen. Dit laatste is met name van belang als er nog slechts van oppervlakkige schade-verschijnselen sprake is.

7. Reparatielrestauratie Op basis van het diagnoserapport kan een reparatie-advies worden opgesteld. Het reparatieadvies geeft aan met welke middelen en maatregelen gerestaureerd kan worden en welke levensduur van de reparatie mag worden verwacht. Reparatie van aangetast beton is een complexe problematiek; het vraagt een gedegen materiaalkun- dige kennis en ervaring en vaak ook constructieve vaardigheden. In het verleden is nogal eens gebleken dat indien deze vereisten afwezig waren er weliswaar aanvankelijk van een cosmetisch beschouwd geslaagde reparatie sprake was, maar dat later bleek dat de duurzaamheid van de reparatie gering was. Een deskundig reparatie-advies is daarom een eerste vereiste voor een goede en duurzame reparatie. Zo’n advies vraagt daarom een deskundige. Deze deskundige moet tenminste een diploma hebben van de cursus ‘Onderhoud en Reparatie van Beton 11’ (HBO niveau) van de Betonvereniging of moet een gelijkwaardig niveau bezitten en tenminste vier jaar praktijkervaring hebben opgedaan. Veelal is ook constructieve expertise nodig.

Bij het advies moet in het algemeen een keuze gemaakt worden naar een restauratiesys- teem met een lange levensduur of een restauratie waarbij het oude beton zoveel mogelijk in stand wordt gehouden. De laatste mogelijkheid geniet om historische redenen veelal de voorkeur. De kans op verder gaande maatrege- len binnen afzienbare tijd is daarbij vaak niet denkbeeldig. Het is niet aan de beton-herstel-

RVblad 01-15

deskundige om dit te bepalen. De restaurateur dient de historische waarden van het object vast te stellen.

Voor het herstel van beschadigd beton staan verschillende methoden en binnen iedere methode weer vele middelen ter beschikking. De in 1990 en 1991 verschenen Duitse richtlijn: DAfStB Richtlinie ‘Schaden und Instand- setzung von Beton Bauteilen’ bevat een vrij compleet pakket van voorschriften om beton te repare- ren. In Nederland zijn voor verschillende reparatiemiddelen, behandelingstechnieken van het betonoppervlak en meetmethoden CUR-aanbevelingen opgesteld. Deze aanbevelingen sluiten nauw aan bij de Duitse richtlijn. Verder wordt kortheidshalve verwezen naar de bundel onderhoud en reparatie van betonconstructies uitgegeven door VNC [18].

7.1. Voorbewerking Iedere reparatie bestaat uit een aantal handelingen. Te beginnen bij de voorbewerking van het betonoppervlak. Loszittende bestanddelen moeten worden verwijderd. Hiervoor wordt meestal de breekhamer gebruikt. Een nieuwe methode is de ‘waterjet’, die meer en meer wordt toegepast. Bij deze methode wordt water onder zeer hoge druk toegepast. Een voordeel van deze methode is dat de overlast voor de omgeving minder is. Bij chloride-corrosie moet de wapening rondom worden blootgelegd. Bij corrosie door carbonatatie volstaat blootleggen tot op de wapening, tenzij ook aan de achterzijde van de wapening van ernstige corrosie sprake is. Roestende wapening moet bij corrosie ten gevolge van chloride-ionen tot een SA blankheidsgraad 2% en bij carbonatatie tot 2 worden schoon- gestraald. Hierbij kan gebruik gemaakt worden van de waterjet met of zonder slijt- (abrasief) middel, gritstralen of een staalbor- stel. In geval van putcorrosie door

Beton

chloride-ionen is coaten van de wapening noodzakelijk. Hiervoor worden in het algemeen epoxy-coatings gebruikt. Deze wordt in tenminste twee lagen aangebracht, waarbij de bovenste laag kan worden ingezand teneinde de hechting van de reparatiemortel te verbete- ren. Vervolgens zal de reparatie- mortel worden aangebracht.

7.2. Reparatiemiddelen Er bestaan verschillende mortels ter vervanging van verwijderd beton; dit zijn ondermeer: - mortels op basis van zand en cement en soms toevoegingen van additieven zoals silica fume. Dit betreft o.a. spuitbeton; - mortels op basis van zand en cement, maar gemodificeerd met kunststoffen,de zogenaamde PCC-mortels (polymer-cement- concrete); - mortels op basis van vulstoffen en kunstharsen, de zogenaamde PC-mortels (polymer-concrete). Voor het aanbrengen van deze middelen staan diverse technieken ter beschikking, zoals aansmeren, gieten, storten en spuiten. Scheuren worden veelal gedicht door middel van injecteren van dun-vloeibare kunstharsen. Als laatste stap in een reparatie kan het wenselijk zijn een oppervlakte-behandeling toe te passen. Deze middelen moeten contact tussen de agressieve omgeving en het beton tegengaan. Een oppervlaktebehan- deling kan ook uit preventieve overwegingen worden aangebracht; er is nog geen aantasting maar deze dreigt. Ook uit restauratieve overwegingen kan een oppervlaktebehandeling worden gekozen.

Er zijn een groot aantal oppervlak- tebehandelingssystemen op de markt. Ze zijn onder te verdelen in: - waterafstotende (hydrofobe- rende) middelen. Deze verhinder- den de wateropname en daarin opgeloste stoffen waardoor de aantasting van beton door zouten,

het binnendringen van chloride en de vorst(dooizout)aantasting worden tegengegaan. Voor beton blijken met name silanen en siloxanen geschikt. Voordeel van de hydrofoberende middelen boven andere oppervlaktebehan- delingssystemen is dat ze nagenoeg kleurloos zijn en dat de verdamping van water nauwelijks verhinderd; - impregnerende poriënafsluitende middelen. Naast de beschermende werking die ook bij de hydrofobe- rende stoffen optreedt, vertragen deze middelen ook de carbonata- tiesnelheid en verstevigen het betonoppervlak. De verdamping van het beton wordt wel vermin- derd. Deze worden vaak als primer gebruikt voor verven en coatings. Ook hydrofoberende middelen worden overigens als primer gebruikt!; - oppervlak-bedekkende middelen; verven, coatings en pleisterlagen (opklimmende laagdikte). De eisen die aan oppervlak-bedekkende middelen worden gesteld zijn van toepassing tot toepassing verschil- lend. Wanneer de eis is een vermindering van de snelheid waarmee het beton carbonateert, kan de keuze anders uitvallen dan wanneer een slijtvaste laag gevraagd wordt of een zuurbesten- dige behandeling.

Bij verven wordt voor beton veel gebruik gemaakt van acrylaat- dispersie verven. Wanneer dichte coating systemen gewenst zijn, wordt vaak met epoxyharsen gewerkt. Daarbij moet bedacht worden dat deze laatste bij blootstelling met zonlicht gaan krijten, zodat een meer UV-bestande afwerklaag nodig kan zijn. Daarvoor wordt dan meestal een polyurethaan toplaag gebruikt. Behalve coatingsystemen kunnen ook dikkere beschermlagen worden aangebracht (pleisterla- gen). Veel gebruikt wordt spuitbe- ton welke in lagen van enige centimeters kan worden opgebracht. In geval ‘bewegende’ scheuren

RVblad 01-16

bedekt moeten worden dient het systeem scheuroverbruggend te zijn. Hiervoor worden met vezels gewapende coatings op acrylaat- of polyurethaanbasis gebruikt.

Bij alle oppervlakte behandelings- systemen, welke aan de buiten- lucht zijn blootgesteld, is van belang dat aan de zogenaamde Künzel criteria wordt voldaan. Deze voorwaarden luiden: W I 0,5 kg/(m2.h%) Sd12m Sd.W 5 0,l kg(m2+h%) waarin: W = wateropnamecoëfficiënt in kg per mz oppervlak per mortel uit de tijd in uren Sd = waterdampdiffusieweerstand in m

Afb. 11 geeft de positie van diverse beschermmiddelen ten opzichte van de criteria van Künzel voor de relatie tussen wateropnamecoëffi- ciënt en waterdampdiffusieweer- stand weer. Vrij vertaald: de bescherming mag nauwelijks wateropname toestaan, maar dient zoveel mogelijk waterdamp er uit te laten ‘diffun- deren’.

Behalve deze algemene bouw- fysische eisen, worden er per specifieke schadeoorzaak eisen gesteld. Bij het tegengaan van carbonatatie wordt een equiva- lente diffusieweerstand tegen koolzuur (COZ) van 100 m gevraagd.

7.3. Reparatiemethoden De veelvoud van beschikbare reparatiemiddelen en het unieke karakter van ieder bouwwerk maakt dat de reparatiedeskundige in overleg met de opdrachtgever tot een voor ieder bouwwerk uniek reparatiebestek zal komen. Daarbij moet worden opgemerkt dat kennis van de verschillende middelen nog niet automatisch leidt tot een goede reparatieme- thode, daarvoor is naast kennis van de middelen vooral nodig een goed inzicht in schademechanis- men.

Beton

,-w.sd= 0,l Ikg/(m. ho?1

,- w. sd = 0,2 [ kg/( m . hos5 11

X siiiconenhars verf Lz cf siliconenhars pleister

> dispersie verf

3 elastomeer verf $# dispersie /silicaat verf

\ !%% kalkcement pleister

0,4 05 w[kg/(m2. ho,' )l+

7 1. Positie van diverse beschermmiddelen ten opzichte van de criteria van Künzel voor de relatie tussen wateropnamecoëfficiënt (W) en waterdampdiffusie- weerstand.

12. Stroomschema reparatiemethode bij door carbonatatie aangetast beton.

1 Verwijder Beton tot 10 mm achter en 20 mm naast wapening op plaatsen waar scheurvorming is geconstateerd

2 Verwijder roest door stralen op wapening tot zuiverings- graad SA 2

3 Breng reparatiemortel op cement-basis aan bij voorkeur een PCC mortel

4 Breng carbonatatie-remmende coating aan (Cor-diffusieweer- stand is 100 m) over gehele beton

of

Pleisterlaag bij voorkeur spuitbeton

indien om historische/restauratorische redenen bovenstaande niet mogelijk is ga na of d.m.v. hydrophobering waterge- halte voldoende verlaagd kan worden

RVbIad 01-17

Hier wordt een voorbeeld bespro- ken van een schadegeval en een mogelijke reparatiemethode, waarbij wordt opgemerkt dat ook andere methoden tot een goed resultaat kunnen leiden. Het betreft een gewapende betonconstructie die aan de buitenlucht is blootgesteld. Plaatselijk is het beton gescheurd door roestvorming van de wapening en geconcludeerd is, dat de diepte van het carbonatatie- front op deze plaatsen varieert van juist voor de wapening tot 20 mm er achter. Op andere plaatsen met nog geen zichtbare aantastingsver- schijnselen heeft het carbonatatie- front de wapening bereikt of bijna bereikt, maar is er nog geen corrosie van betekenis. De dekking blijkt gemiddeld 15 mm met een spreiding van ca. 5 mm. Het beton heeft een gemiddelde druksterkte van 25 N/mmz, maar een relatief grote spreiding van ca. 7 N/mmz. Afb. 12 geeft een stroomschema van een mogelijke reparatieme- thode. Bij het verwijderen van het gecarbonateerde beton, wordt een breekhamer gebruikt. Ten behoeve van het schoonmaken van de wapening wordt gegritstraald. Als reparatiemortel wordt een polymeer gemodificeerde cement- mortel (PCC) toegepast.

Het oppervlak krijgt een koolzuur- dichte coating, daarvoor wordt een acrylaat-dispersie coating gebruikt welke voidoet aan de Künzel-criteria van paragraaf 7.2 met een minimale CO1 diffusie- weerstand van 100 m.

De bovenstaande, in grove lijnen beschreven reparatiemethode, dient uitsluitend ter behandeling van schade als gevolg van wapeningscorrosie door carbonata. tie. Andere schadevormen, zoals bijvoorbeeld corrosie door chloride-indringing, vragen andere reparatiemethoden. Voor schade als gevolg van chloride-indringing zijn in het laatste decennium nieuwe methoden ontwikkeld. De meest bekende is die van kathodische

RDMZ RV 1992126-25

Beton

bescherming. Hierbij wordt de staalwapening een elektrische potentiaal nabij de evenwichtspo- tentiaal van het staal opgelegd waardoor de corrosiesnelheid nihil wordt. Deze methode brengt minder breekwerk met zich mee, maar vraagt wel dat aan het oppervlak een anode wordt aangebracht, wat het aanzicht van het beton verandert afb. 13.

7.4. Reparatie uitvoering Beton repareren is werk voor een gespecialiseerde aannemers- branche, de betonreparatiebedrij- ven. Naast een erkende schade en reparatiedeskundige vormt een erkend betonreparatiebedrijf een belangrijke schakel in het proces tot een succesvolle restauratie van een ‘betonmonument’. In Nederland is een erkenningsrege- ling van kracht voor betonrepara- tiebedrijven. Bij erkende bedrijven met een KOMO/Betonvereniging keur mag men ervan uitgaan dat het kwalitatief hoogwaardige bedrijven zijn.

8. Beton als vervangend materiaal Worden in deze tijd voor het eerst bouwwerken die uit beton zijn vervaardigd tot de monumenten

RVblad 01-18

1 = transforma tor/gelijkrichter 2 = anodesysteem 3 = beton, geleidend elektroliet 4 = wapeningsstaal, kathode 5 = verbindingsdraden 6 = meet- en regelapparatuur

13. Doorsnede van gewapend beton met kathodisch beschermsysteem.

gerekend, beton zelf leent zich ook als vervangingsmateriaal bij restauraties van oudere monumen- ten; met name waar het de steenachtige materialen betreft. Daarbij blijven we buiten de discussie of vervanging door andere dan de oorspronkelijke materialen nu al of niet is toegestaan. Feit is dat goede beton een duurzaam materiaal is en zich uitstekend leent voor het kopiëren van ornamenten en natuursteen-

blokken afb. 14, 15. In feite was in Nederland - in de tijd van het ongewapend beton - de produktie van ornamenten en andere produkten, die daarvóór uit natuursteen werden vervaardigd, één van de belangrijkste toepassin- gen van dit toen nieuwe materiaal.

Heden ten dage worden nogal eens oude verweerde ornamenten vervangen door betonnen. Veelal wordt voor ornamenten gebruik gemaakt van een speciale betonsamenstelling, waarbij door middel van toevoeging van polymeerdispersie en/of vezels de duurzaamheid wordt vergroot. De toevoeging van polymeerdispersies kan de gevoeligheid voor scheur- vorming aanzienlijk verlagen. Het verhoogt de hechtsterkte en vooral de rekcapaciteit, verlaagt de elasti- citeitsmodulus en maakt het beton min of meer waterafstotend. De CUR-aanbeveling betreffende polymeer gemodificeerde cement- mortels, PCC, stelt adequate eisen aan deze mortels. Ook met vezels kan de scheurgevoeligheid worden verminderd. Dit is met name van belang in de verhardingsfase als door temperatuur- en vochtgra-

14. Ornament vervaardigd uit speciaal beton met toevoeging van polymeerdispersie en glasvezel.

Beton

15. Kopie van natuursteen uit speciaal beton met toevoeging van polymeerdispersie en glasvezel.

diënten het nog niet op volle sterkte zijnde beton het meest gevoelig is voor scheurvorming. Vezelversterking verhoogt ook de slijtvastheid wat voor sommige bouwdelen van belang is. Glas- vezels welke bestand zijn tegen beton kunnen worden gebruikt, de zogenaamde alkali-bestande glasvezels, maar ook kunststof- vezels, waaronder vezels van gefibrilleerde polypropeen. Door gebruik te maken van witte Portlandcement en pigmenten kan van een breed kleurenspectrum gebruik worden gemaakt. Afstemming op kleuren van bestaande steensoorten in een bouwwerk is meestal goed mogelijk. Wel moet rekening worden gehouden met een neiging tot afzetting van zouten die uit het binnenste van beton diffunderen en zich bij bepaalde weersomstandigheden aan het oppervlak kunnen afzetten, waardoor kleurverschillen ontstaan. Na enige tijd spoelt de witte tot gele zoutuitslag weer weg. Een volgend aspect, waar rekening mee moet worden gehouden, is dat beton na verloop van tijd carbonateert, waardoor de omstandigheden voor algengroei verbeteren. Dit proces kan worden tegengegaan door een zo dicht mogelijk beton te maken en door

RVblad 01-19

7 6. Vervanging van uit gepleisterd metselwerk vervaardigde sierkolommen van het stadhuis te Dordrecht door betonnen kopieën. a. 1976

b. 1979 c. 7985

RDMZ RV 1992/26-26

Beton

het beton waterafstotend te maken. Overigens treedt algen- en mosgroei ook op bij de meeste poreuze natuursteensoorten zoals zandsteen. Behalve voor ornamenten wordt beton ook wel gebruikt voor vervanging van dragende delen, natuursteenblokken met name zandsteen (silicose-gevaar) en kolommen. Afb. 16 laat uit metsel- werk opgetrokken sierkolommen zien van het stadhuis van Dordrecht, welke bij de restauratie werden vervangen door betonnen kopieën. Door mallen te gebruiken met een scharreer- of frijnslag- structuur kan zelfs de oorspronke- lijke zaagsnede van de natuur- steen worden gekopieerd. Andere voorbeelden van betonkopieën zijn te vinden bij het Kurhaus te Scheveningen en bij de restauratie van Paleis ‘t Loo. Opgemerkt moet worden dat het kopiëren van onderdelen van monumenten momenteel slechts in zeer beperkte mate wordt toegestaan.

kruipt, terwijl de aanwezige constructie wat betreft deze beweging reeds grotendeels is uitgewerkt. Bovendien kent natuursteen en baksteen veelal geen of weinig droogkrimp en zijn er verschillen tussen beton en andere materialen in de thermi- sche uitzetting. Tabel 6 geeft voor een aantal materialen typische waarden voor droog-krimp (of omgekeerd vochtzwelling), de thermische uitzettingscoëfficiënt en elasticiteitsmodulus. Gezien ook verschillen in de elasti- citeitsmodulus kan dit spanningen oproepen in de constructie die niet zelden tot scheurvorming aanlei- ding blijken te kunnen geven. Een zorgvuldige constructieve afweging is daarom vereist. Dit valt echter buiten de invalshoek van deze bijdrage.

Beton wordt ook nogal eens gebruikt als materiaal ter verster- king van monumenten. Daarbij moet bijzonder aandacht worden geschonken aan de constructieve compatibiliteit van beton met aanwezige constructieve delen. Rekening moet worden gehouden met het feit dat beton krimpt en

Herkomst afbeeldmgen

CMEG Caen (F.): 14, 15 RDMZ: 16a, b en c J. Bijen: overige afbeeldingen

Tabel 6. Elasticiteitsmodulus, droogkrimp en uitzettingscoëfficiënt voor enkele materialen.

1

elasticiteits- modulus GN/m*

droogkrimp’

0100

uitzettings- coëfficiënt /“K x 10-6

beton 40 096 12 staal 200 - 12 aluminium 77 - 24 baksteen 2-10 61 5-8 kalkzandsteen 7-10 o,g 10 gasbeton 1,5-2,l - 7-9 kalksteen 8-90 - 5-11 graniet 160-240 - 7-8 hout 7-15 1-3” 4” asfalt 0,02 25 polyvinylchloride 2,6-3 - 100

l onderzoekmethoden verschillen per materiaal l * vezelrichting

RVblad 01-20

1. Gewapend beton Voorschriften, vastgesteld in de vergadering der Afdeling voor Bouw- en Waterbouwkunde van het KIvI (23 maart 1912).

2. A.A. van der Vooren, Gewapend betonvoorschrfften 1918 Amsterdam, 1918, 19274.

3. Gewapend betonvoorschriften 1930, N1009. Hoofdcommissie voor de normalisatie in Nederland (vierde druk), 1934.

4. Gewapend betonvoorschriften 1940, N1009. Hoofdcommissie voor de normalisatie in Nederland, 1940.

5. Gewapend betonvoorschriften 1950, N1009. Hoofdcommissie voor de normalisatie in Nederland, 1950.

6. Gewapend betonvoorschriften 1962, NEN 1009. Nederlands Normalisatie-instituut, 1962.

7. Voorschriften Beton VB 1974 deel A (NEN 3861), deel B (NEN 3862), deel C (NEN 3863), deel E (NEN 3865), deel F (NEN 3866). Nederlands Normalisatie-instituut, le druk, 1974-75-76.

8. Voorschriften Beton VB 1974/1984, NEN 3880. Nederlands Normalisatie Instituut, le druk, 1984.

9. Voorschriften Beton Technologie VBT 1986, NEN 5950. Nederlands Normalisatie Instituut.

10. P.W. Scharroo, Cement en Beton, oud en nieuw, Amsterdam 1946.

11. C.H. van Eldik, Prefabricage in beton, Restauratievademecum RVblad Betonconstructie 01 (1988). A. van den Beukel, Een inleiding in de constructieve veiligheid van monumenten, Restauratievademe- cum RVblad Bouwconstructies 01 (1990).

Beton

W.O. Wassenaar, Stabiliteitsherstel bij monumenten, Restauratievade- mecum RVblad Bouwconstructies 02 (1990).

12. W.F. Denslagen e.a., De tand des tijds, Restauratievademecum RVbijdrage 07, Zeist ‘s-Gravenhage z.j. (1988).

13. Duurzaamheid maritieme constructies, CUR-publikatie (CUR Cie B23), 1979 TNO-BI-79-6/60.4.1320.

14. J.M.J.M. Bijen, Behoud en onderhoud van materialen en constructies, Collegedictaat U7-sectie materiaalkunde van de vakgroep Mechanica en construc- ties der afdeling der Civiele Techniek TU Delft, 1988.

15. N.G.B. van der Winden, J.H. Vrieling, Onderzoek Dresselhuyspaviljoen te Hilversum, rapporten 86086,86239 en 86315 van Intron te Houten, 1986.

16. N.G.B. van der Winden, J.M.J.M. Bijen, Schadebeoordeling en reparatietechnieken, Bouwwe- reld 80, 27 april 1984.

17. J.M.J.M. Bijen, Materiaalkunde 1 - Beton, Collegedictaat Ul - sectie materiaalkunde van de vakgroep Mechanica en constructies der afdeling der Civiele Techniek TU Delft, 1984.

18. Onderhoud en reparatie van betonconstructies, Bundeling van artikelen uit Cement, 1987/1988, Uitgave Vereniging Nederlandse Cement, ‘s-Hertogenbosch, 1989.

19. J. Oosterhoff (red.), Constructies van qzer en beton, Bouwtechniek in Nederland 1, Delft 1988.

20. H.J. Henket en W. de Jonge, Het Nieuwe Bouwen en restaureren, Restauratievademecum RVbijdrage 10, Zeist ‘s-Gravenhage 1990.

21. A. Heerding, Cement in Nederland, Amsterdam (ter gelegenheid van 40 jaar

RDMZ RV 1992126-27

hoogovencement door CEMIJ), 1971.

22. De geschiedenis van de Betonver- eniging 1927-1987, Betonvereni- ging, Eindhoven 1990.

23. W. Bassie, Gevelreiniging in praktijk, Uitgave nr. 104 van Stichting Bouwresearch, Rotterdam 1984.

24. P.A.M. Hackstroh, Overzicht, met toelichting, van de nadelige eigenschappen van gewapend beton, Gewapend Beton 7 nummer 2, oktober 1918.

25. C. Genders, Zoektocht naar behoud van de Wiebenga-hallen, Cobouw 29 november 1990.

26. J.G.L. van Klooster, Restauratie Gooiland, Architectuur/bouwen, oktober 1990.

27. Quelques réalisations CMEG à ce jour, fotoboek van Forton omtrent reparaties met polymeer gemodifi- ceerde mortels.

Summary

Although concrete is ancient in the sense of stone-particles cemented together by a binding agent, the use of steel-reinforced concrete with cement as the binding agent in The Netherlands dates from the beginning of the 20th-century. Contrary to what is generally believed, the quality of the first structures in concrete was much worse than that of present structures. The most important factors determining the quality, such as the thickness of the cover on the reinforcement and the waterlcement, ratio were unknown. Chloride was generally used to accelerate the cement reaction with water, without anyone realizing that this could cause corrosion of the reinforce- ment. Thus, concrete structures dating from that time do not generally meet present regulations for concrete.

RVblad 01-21

Many young monuments, such as those from the time of the func- tional architecture movement, are experiencing durability problems. In the report, the so-called Dressel- house Pavilion is considered as an example. The quality of these concrete, as measured by present standards, was poor. The thickness of the cover varied from 5 to 33 mm. The chloride content varied from 0,05 to 2.0% measured with respect to the cement mass, and the carbonation depth from 10 to 60 mm. In addition, a substantial variation in porosity was observed, indicating a great variante in the quality of the concrete.

The report shows how to make a diagnosis of the causes of damage in such concrete structures. A plan for approach and measuring methods is discussed.

When the diagnosis has been made, a restoration method can be advised. The method of restoration calls for a complex of measures to restore the original character and function of the concrete structure. Parts of the restoration plan are the removal of cracked and damaged concrete, the removal of rust from the reinforcement, application of the new cover and, if necessary, the application of a supplementary surface protection to prevent penetration of corrosive substances. The nature of the damage and the extent of it determine the degree of the repair: in other words, how much concrete must be removed and where; if reinforcement must be cleaned; which means of repair wil1 be used, etc. A few examples of restoration methods are included. Concrete is a material which can also be used as an excellent substi- tute for other materials, such as in ornaments. In the report some examples of special concrete compositions are given. The question whether or not substitu- tion by a material other than the original is desirable is not dis- cussed.

Beton

Nawoord van de redactie met als doel U ermee te laten kennismaken en aan te sporen U

In de wereld van de monumenten- verder in de zeer omvangrijke zorgers heeft het materiaal beton materie te verdiepen. altijd gemengde gevoelens opgeroepen. Redactieraad van het Restauratieva- Het gebruik van beton bij restaura- demecum ties werd zoveel mogelijk beperkt, maar je kon er nooit omheen: het herstellen van een slechte fundering gebeurt doorgaans met betonnen heipalen. Het opvangen van spatkrachten in een kapvoet zonder trekstangen of -balken was de aanleiding voor menige ringbalk. Opvallend is dat dit beton zo veel mogelijk aan het oog moest worden onttrokken. Het gevolg hiervan was dat later waargeno- men gebreken al snel werden toegeschreven aan dat vermale- dijde beton. Of er inderdaad sprake is van schade als gevolg van een ondoordachte gecombi- neerde toepassing van beton met bijvoorbeeld baksteen, is eigenlijk nooit goed onderzocht en systema- tisch vastgelegd. De lezers van het Restauratievade- mecum worden dan ook opgeroe- pen om ‘vermeende’ schadegeval- len te melden bij de Rijksdienst voor de Monumentenzorg; bij voorkeur voorzien van zoveel mogelijk gegevens, zodat de relatie tussen oorzaak en gevolg ook werkelijk kan worden vastge- steld.

Met de toenemende aandacht voor de jongere monumenten is ook het materiaal beton op een andere manier in de belangstelling gekomen; er bleken interessante historische aspecten aan te zitten, hetgeen ook blijkt uit een aantal artikelen die hierover reeds in het Restauratievademecum zijn verschenen. Aan de materiaalkundige kant van beton was nog nauwelijks aandacht besteed; professor Bijen van de Technische Universiteit Delft, faculteit der Civiele Techniek, schreef in opdracht van het RV het hiervoor staande artikel. Dit artikel belicht in vogelvlucht het materiaal beton

RVblad 01-22