AC_10 Renovation - concrete & steel.pdf

# Pathologie en renovatie van beton Dit onderwerp behandelt de oorzaken van schade aan betonnen constructies en de methoden voor herstel en renovatie. ### 1.1 Pathologie van beton Betonschade kan worden onderverdeeld in externe invloeden en corrosie van de wapening [5](#page=5). #### 1.1.1 Externe invloeden Externe invloeden omvatten mechanische, fysische en chemische oorzaken van schade. ##### 1.1.1.1 Mechanische invloeden Mechanische oorzaken zijn onder meer impact, zetting, trillingen en overbelasting. Ontwerpen houden rekening met deze factoren, maar incidenten zoals botsingen, explosies, zettingen of aardbevingen kunnen leiden tot oppervlakkige schade die corrosie kan veroorzaken, of structurele schade zoals vervormingen, scheuren of (gedeeltelijke) instorting. Langdurige belasting kan leiden tot kruip, een toenemende vervorming die zich kan manifesteren in scheurpatronen aan de onderzijde van balken en platen, of verticale scheuren in kolommen. Langdurige trillingen, bijvoorbeeld door zwaar verkeer of ondergrondse activiteiten, kunnen eveneens schade en falen veroorzaken [6](#page=6) [7](#page=7). ##### 1.1.1.2 Fysische invloeden * **Water en relatieve luchtvochtigheid:** Regenwater zelf richt weinig schade aan aan gezond beton. Echter, in beschadigd beton kan water via scheuren of grindnesten de wapening bereiken en schadelijke stoffen introduceren die corrosie bevorderen. Vooral in vochtige of onverwarmde ruimtes (badkamers, kelders, zwembaden) waar de relatieve luchtvochtigheid boven de 75% uitkomt, of in gebieden met condensatie zoals thermische bruggen, kan schade optreden. Ook kunnen lege en slecht onderhouden gebouwen met daklekkages of gebroken ramen leiden tot een vochtig binnenklimaat [8](#page=8). * **Vorst-dooicycli:** Vorstschade kan optreden bij zowel vers als verhard beton, maar historisch beton zonder luchtbelvormers is hier gevoeliger voor. Water in de poriën bevriest, maar expansie wordt beperkt, wat interne spanningen veroorzaakt en een netwerk van microcracks en afschilfering aan het oppervlak creëert. Schade treedt vaak op aan horizontale oppervlakken, naden die langdurig nat blijven, of sterk blootgestelde details. Het gebruik van dooizouten intensiveert de schade doordat het endothermische proces de oppervlaktetemperatuur snel doet dalen, wat thermische schokken kan veroorzaken. Losgeraakte aggregaten, scheuren parallel aan het oppervlak en desintegratie duiden op vorst-dooicycli [9](#page=9). * **Thermische effecten:** Temperatuurschommelingen of -verschillen kunnen tegenstrijdige spanningen veroorzaken en leiden tot scheurvorming. Dit kan ook gebeuren door verschillen in uitzetting tussen materialen, bijvoorbeeld tussen betonlateien en metselwerk, of door thermische zetting in massieve, ongewapende historische constructies zonder dilatatievoegen [10](#page=10). * **Erosie:** Herhaaldelijke mechanische beweging over een betonoppervlak kan erosie veroorzaken, waarbij schurende deeltjes (zoals zand in water of wind) de betonschil ruwer maken en aggregaten zichtbaar maken. Dit beïnvloedt voornamelijk het uiterlijk en minder de sterkte [10](#page=10). * **Krimp:** Krimp treedt op als gevolg van fysieke en chemische reacties tijdens het verharden van beton. Ongecontroleerd of te snel verharden, een onjuiste samenstelling, water-cementfactor of wapening kan leiden tot krimpscheuren en aantasting van de duurzaamheid [10](#page=10). ##### 1.1.1.3 Chemische invloeden * **Zuren:** Beton is een alkalisch materiaal en is gevoelig voor zuren. Zuren in vervuiling, vogelpoep, mossen of zure regen lossen de cementsteen op en maken het oppervlak ruwer. In ruimtes waar met zure producten wordt gewerkt of in slecht geventileerde rioleringen, kunnen zuren de cohesie van het beton aantasten [11](#page=11). * **Sulfaten, zouten, chloriden:** Sulfaten uit de omgeving of in het cement (als gips) kunnen met water expansieve kristallen vormen. Deze volumetoename veroorzaakt druk die kan leiden tot scheurvorming en falen [11](#page=11). * **Alkali-silicareactie (ASR):** Dit is een chemische reactie tussen alkalimetalen in het poriewater en bepaalde reactieve silica-houdende aggregaten in het beton. Hierbij ontstaat een expansieve gel die zwelt bij waterabsorptie en het beton van binnenuit comprimeert. De alkalimetalen kunnen afkomstig zijn van het cement, water, aggregaten, additieven of indringende stoffen zoals dooizouten of zeewater. De reactie vereist reactieve aggregaten, voldoende alkalimetalen in het poriewater en vocht. ASR veroorzaakt aanvankelijk microcracks, die onder gunstige omstandigheden kunnen leiden tot sterkteverlies en structureel falen. Kenmerkend is een scheurpatroon met mogelijk zichtbare ASR-gel langs de scheuren [12](#page=12). #### 1.1.2 Corrosie van de wapening Corrosie van ijzer en staal, inclusief wapeningsstaal, treedt op wanneer dit wordt blootgesteld aan water en lucht. Het is een elektrochemisch proces waarbij elektronen en ionen worden uitgewisseld. De gevormde roest is poreus en vergroot in volume, waardoor het beton wordt uitgedrukt en beschadigd [13](#page=13). * **Algemene corrosie:** Atmosferische corrosie treft alle metalen oppervlakken die aan de lucht zijn blootgesteld. De roestlaag beschermt niet tegen verdere corrosie [13](#page=13). * **Gegokaliseerde corrosie:** Onder invloed van agressieve stoffen kan lokaal geponste corrosie optreden, waarbij de zuurstofbeschikbaarheid beperkt is en geen oxidehuid wordt gevormd. Dit proces veroorzaakt materiaalverlies zonder direct zichtbare schade, totdat de dwarsdoorsnede van de wapening te klein wordt en zijn functie verliest [14](#page=14). * **Carbonatatie:** Dit is een natuurlijk proces waarbij kooldioxide uit de lucht reageert met calciumhydroxiden in het beton, waardoor calciumbicarbonaten ontstaan en de pH-waarde daalt tot onder de 9. Dit verzuren van het beton, van buiten naar binnen, vertraagt naarmate de carbonatatie dieper vordert. Pas wanneer de carbonatatiegrens de wapening bereikt, wordt de passiveringslaag onstabiel en verliest deze zijn beschermende werking tegen corrosie. De daadwerkelijke roestvorming hangt af van de hoeveelheid vocht en zuurstof die de wapening kan bereiken. Schade hieraan is herkenbaar aan scheuren boven de wapening en afbrokkelende delen die sterk geoxideerde wapening blootleggen [15](#page=15). * **Chloriden:** Chloride zouten, toegevoegd tijdens de productie (vooral in de jaren '60-'70) of afkomstig van dooizouten of mariene omgevingen, kunnen in het beton migreren. Opgeloste chloriden in water kunnen putcorrosie veroorzaken, waarbij lokaal gaten in het staal ontstaan en de dwarsdoorsnede sterk vermindert. Dit is geen expansief proces, dus in de beginfase wordt er geen beton weggeduwd. Corrosie door chloriden is vaak pas laat zichtbaar, behalve aan roestkleurige vlekken die door scheuren en poriën naar buiten stromen. Bij vergevorderde stadia kan de wapening onderbroken zijn, waardoor de stabiliteit van de constructie in gevaar komt [17](#page=17). ### 1.2 Renovatie en herstelmethoden Renovatie richt zich op het oplossen van de geïdentificeerde problemen en kan verschillende vormen aannemen, zoals het toevoegen van nieuwe staal- of betondelen of het versterken van bestaande elementen [19](#page=19). #### 1.2.1 Herstelmortel De keuze van de juiste herstelmortel is cruciaal, aangezien de eigenschappen van historisch beton sterk kunnen variëren. De herstelmortel moet compatibel zijn qua sterkte, porositeit, elasticiteit, krimp en hechting, evenals qua samenstelling, mengverhoudingen, kleur en textuur. Langdurige samenwerking tussen mortel en beton is vereist om loslating of verkleuring te voorkomen [26](#page=26). * **Hydraulische mortels:** Deze mortels zijn zeer geschikt omdat ze de alkaliteit (pH-waarde) van het beton verhogen, wat de wapening beschermt tegen corrosie. Ze worden aangebracht op een vochtig substraat voor goede hechting. Hydraulische mortels kunnen traditioneel "traag" zijn of "gemodificeerd" met additieven voor verbeterde eigenschappen, maar verouderen anders dan traditionele mortels [27](#page=27). * **Harsgebonden mortels (kunstharsgebonden mortels):** Deze zijn minder geschikt voor het vullen van grotere gaten in historisch beton, maar kunnen voor kleine reparaties worden gebruikt. Een hechtlaag is vereist op een droog substraat. Omdat ze de alkaliteit niet verhogen, moet de wapening grondig worden gereinigd en beschermd. Grote verschillen in thermische uitzetting kunnen leiden tot loslating of scheurvorming in het omringende beton [28](#page=28). #### 1.2.2 Praktische uitvoering van lokale reparaties Het proces omvat de voorbereiding van het betonoppervlak en het aanbrengen van de herstelmortel. ##### 1.2.2.1 Voorbereiding van het betonoppervlak Adequate voorbereiding is essentieel voor duurzaam herstel. Los en aangetast beton moet tot aan het gezonde beton worden verwijderd, zonder meer historisch materiaal weg te nemen dan noodzakelijk. Afhankelijk van het schadebeeld, de diepte van de carbonatatie en de beoogde betondekking na reparatie, moet de wapening al dan niet worden vrijgelegd. Oppervlakken moeten worden gereinigd en opgeruwd voor goede hechting. Bij hydraulische mortels dient het substraat vooraf grondig vochtig te worden gemaakt; bij harsgebonden mortels moet het net droog genoeg zijn en is een hechtlaag nodig. Een proefstuk is aanbevolen om verschillende mortels, bekistingen en afwerkingstechnieken te testen [29](#page=29). ##### 1.2.2.2 Aanbrengen van de herstelmortel De herstelmortel kan handmatig worden aangebracht, "gebeeldhouwd", of in maatwerkbekisting worden gegoten. Inzetstukken van prefab beton kunnen een goed alternatief zijn, vooral bij repetitieve elementen. Spuitbeton is kosteneffectief voor grote oppervlakken, maar de textuur en afwerking kunnen lastiger te matchen zijn [30](#page=30). #### 1.2.3 Verzorging van de wapening Het vrijleggen en beschermen van de wapening hangt af van de specifieke situatie. Als de carbonatatiegrens de rebar heeft bereikt, moet beton tot achter de wapening worden verwijderd. Bij zichtbaar verminderde doorsnede van de wapening is een stabiliteitsstudie door een ingenieur raadzaam. Ontroesten van blootgestelde wapening is altijd noodzakelijk [31](#page=31). Als hydraulische mortels onvoldoende bescherming bieden tegen carbonatatie, of bij gebruik van harsgebonden mortels, is een anticorrosiebescherming van de wapening vereist. Bij elektrochemische processen mag de wapening niet worden gecoat. Een cementgebonden hechtmiddel en actieve beschermingsprimer kan als tijdelijke oplossing dienen [31](#page=31). Reparaties aan beton met chloriden zijn arbeidsintensief, de wapening is moeilijk te reinigen en vereist vaak aanvullende wapening. Bij sterk met chloriden doordrongen beton kan kathodische bescherming een oplossing bieden [31](#page=31). #### 1.2.4 Kathodische bescherming Kathodische bescherming is een elektrochemisch proces dat is gericht op het controleren of remmen van de corrosie van de wapening. Hierbij wordt het corrosieproces verschoven van de wapening naar een externe anode. De wapening wordt gedwongen als kathode te fungeren, waardoor het corrosieschade zich aan de anode voordoet [33](#page=33) [34](#page=34). * **Opgeofferde anodes:** Een systeem met opgeofferde anodes van een minder edel metaal, zoals zink, waarbij de wapening hiermee wordt verbonden. Het corrosieproces van het zink is moeilijk te controleren en de levensduur varieert [34](#page=34). * **Ingedrukte stroom (impressed current):** Een systeem waarbij een potentiaalverschil wordt gecreëerd tussen de wapening en een aangebrachte anode door een lage DC-stroom te laten lopen. Dit systeem vereist zorgvuldig ontwerp, monitoring en onderhoud, en is bijzonder nuttig voor beton met hoge chlorideconcentraties [34](#page=34). --- # Materialen en pathologie van staal Dit deel van het document bespreekt de verschillende soorten ferro- en non-ferrometalen, hun eigenschappen en historische toepassingen, met een focus op staal en de problemen die corrosie veroorzaakt, inclusief preventieve en herstelmaatregelen [37](#page=37). ### 2.1 Metalen in de bouw Metalen kunnen worden onderverdeeld in ferro- en non-ferrometalen, gebaseerd op hun samenstelling [38](#page=38). #### 2.1.1 Ferrometalen Ferrometalen zijn ijzerlegeringen met variërende koolstofgehaltes en bijproducten, resulterend in verschillende soorten ijzer en staal. De belangrijkste groepen in historische gebouwen zijn smeedijzer, gietijzer, staal en roestvast staal [38](#page=38). * **Smeedijzer:** De oudste vorm van ferrometaal in gebouwen, deze is ductiel en kneedbaar, goed bestand tegen trek- en buigkrachten, maar minder bestand tegen druk. Het is redelijk goed bestand tegen corrosie [38](#page=38). * **Gietijzer:** Niet ductiel of kneedbaar, maar wel smeltbaar en gietbaar. Het kan grote druk weerstaan, maar is bros en biedt weinig weerstand tegen trek- en buigkrachten. Gietijzer kende een grote opmars tijdens de industriële revolutie en leent zich goed voor massaproductie. Het fabricageproces vereist mallen, waarbij gesmolten metaal in zandmallen wordt gegoten [39](#page=39). * **Staal:** Harder dan smeedijzer en daardoor geschikter voor grotere constructies zoals stationshallen, tentoonstellingspaviljoens en serrestructuren. Een groot nadeel van staal is de lage corrosiebestendigheid [39](#page=39). * **Roestvast staal:** Heeft een veel betere corrosiebestendigheid dan gewoon staal, hoewel roesten niet volledig kan worden uitgesloten onder extreme omstandigheden. Het wordt in restauraties vaak gebruikt als vervangingsmateriaal voor andere metalen [39](#page=39). #### 2.1.2 Non-ferrometalen Naast ferrometalen komen in gebouwen ook non-ferrometalen voor, zoals zink, lood, koper en hun legeringen. Deze worden gebruikt voor dakbedekking, goten en waterdichte verbindingen. Koperlegeringen worden gebruikt voor raambeslag, en koper zelf is een goede elektrische geleider en wordt toegepast in bliksemafleiding en leidingen voor water en gas. Aluminium is recentelijk ook in opmars, voornamelijk voor kozijnen. Non-ferrometalen vereisen minder en andere beschermingsmaatregelen dan ferrometalen [40](#page=40). ### 2.2 Pathologie van staal: Corrosie Corrosie is een veelvoorkomend probleem bij metalen, met name bij staal [41](#page=41). #### 2.2.1 Atmosferische corrosie Onder invloed van water (of vocht) en zuurstof uit de atmosfeer oxideert metaal. Er vormt zich een laag metaaloxide. Bij non-ferrometalen vormt deze oxidelaag vaak een dichte beschermende laag, terwijl bij ferrometalen de roestlaag poreus is en geen bescherming biedt. Het roestproces versnelt, en het ijzerwerk neemt tot wel zeven keer in volume toe, wat grote spanningen veroorzaakt in het metaal en omliggende materialen. Hoewel deze uniforme corrosie vaak opvalt en tijdig kan worden aangepakt, vormt lokale corrosie een groter gevaar [41](#page=41). #### 2.2.2 Lokale corrosie Lokale corrosie is minder zichtbaar en wordt vaak laat opgemerkt, waardoor het gevaarlijker is en de schade dieper in het metaal doordringt. Er zijn verschillende vormen [42](#page=42): * **Pittingcorrosie (putcorrosie):** Het metaal wordt lokaal (en ernstiger) aangetast, waarbij de diameter van de schade kleiner is dan de diepte. Deeltjes, vaak chloride-ionen, dringen door tot de onderbrekingen in de beschermlaag of beschermende corrosielaag [42](#page=42). * **Galvanische corrosie (contactcorrosie):** Wanneer twee verschillende metalen in direct contact komen met vochtige lucht of regen, ontstaat er een galvanisch koppel. Het minst edele metaal zal corroderen. Hoe verder de metalen uit elkaar staan in het spanningsbereik, hoe groter de kans op corrosie [43](#page=43). #### 2.2.3 Effecten van roesten Roesten heeft twee hoofdeffecten: expansie en verzwakking [44](#page=44). * **Expansie:** Het volume van het roestende materiaal neemt aanzienlijk toe, wat spanningen veroorzaakt in het metaal, vooral als het ingesloten is. Bij gietijzer kan dit leiden tot barsten of scheuren in metselwerk waar het ijzerwerk in is ingebed. Roestende raamkozijnen in glas-in-loodramen kunnen natuursteen doen barsten, en roestende ankers voor pinakels of steenlagen kunnen de stabiliteit van de constructie ondermijnen. Ook roestende wapeningsstaal in beton kan leiden tot afbrokkeling van beton [44](#page=44). * **Verzwakking:** Het corrosieproces tast continu nieuw materiaal aan, waardoor het ijzerwerk zijn sterkte verliest. Objecten kunnen dun worden, scheuren of breken [44](#page=44). ### 2.3 Reinforcing en preventie Om staal te beschermen tegen corrosie, worden diverse methoden toegepast. #### 2.3.1 Preventie: thermisch verzinken Galvaniseren is het aanbrengen van een beschermende zinklaag op staal om roesten te voorkomen. De meest gebruikte methode is thermisch verzinken, waarbij onderdelen ondergedompeld worden in een bad van heet, gesmolten zink [47](#page=47). #### 2.3.2 Preventie en genezing #### 2.3.3 Verfsysteem Schilderen is de belangrijkste methode om constructiestaal te beschermen tegen corrosie. Verf wordt aangebracht in meerdere lagen, waarbij elke laag een specifieke functie heeft. De bescherming door een verffilm is direct evenredig met de dikte van de droge filmlaag [49](#page=49). * **Hand- en elektrisch gereedschap reiniging:** Oppervlaktereiniging met handgereedschap is relatief ineffectief. Elektrisch gereedschap biedt enige verbetering, maar wordt doorgaans niet toegepast op nieuwe staalconstructies. Indien stralen niet mogelijk is, kunnen deze methoden een acceptabel alternatief zijn. Moderne apparatuur maakt het mogelijk om met behoud van stofbeheersing te werken [50](#page=50). * **Abrasieve straalreiniging:** Dit is de meest effectieve methode voor het grondig reinigen van staaloppervlakken met walshuid en roest. Door de continue impact van abrasieve deeltjes op hoge snelheid worden walshuid en roest 100% effectief verwijderd. Er zijn verschillende gradaties van reinheid gedefinieerd (SA 1 tot SA 3). De deeltjesgrootte van het abrasive middel is ook een belangrijke factor [51](#page=51). #### 2.3.4 Verflagen * **Primers:** Worden direct op het gereinigde staaloppervlak aangebracht om een goede hechting voor volgende lagen te verzekeren en corrosie-inhibitie te bieden [52](#page=52). * **Tussenlagen:** Zorgen voor het opbouwen van de totale laagdikte. Deze lagen zijn speciaal ontworpen om de algehele bescherming te verbeteren, en kunnen, indien gepigmenteerd met mica-ijzeroxide, de penetratie van vocht vertragen [52](#page=52). * **Afwerkingslagen (Finish coats):** Bieden de gewenste uitstraling en oppervlaktebestendigheid en zijn de eerste verdedigingslinie tegen weersinvloeden, zonlicht, vervuiling, impact en schimmels [52](#page=52). #### 2.3.5 Gespoten metaalcoatings Thermisch gespoten coatings van zink, aluminium en zink-aluminiumlegeringen bieden langdurige corrosiebescherming aan staalconstructies in agressieve omgevingen. Het gesmolten metaal wordt op het staaloppervlak gespoten. De hechting is mechanisch, dus een schone, opgeruwde oppervlakte is essentieel. De coatings bevatten doorgaans ongeveer 10% porositeit, die afgedicht wordt met een dunne organische coating. Thermisch spuiten is aanzienlijk duurder dan thermisch verzinken. Voor sommige toepassingen, zoals bruggen, worden gespoten metaalcoatings overschilderd om een 'duplex' coatingsysteem te vormen, wat de duurzaamheid vergroot [53](#page=53). --- # Preventie- en hersteltechnieken Dit onderwerp behandelt de diverse methoden en materialen die ingezet worden voor het voorkomen en herstellen van schade aan bouwconstructies, met een focus op betonreparaties, staalbescherming en coatingaanbrenging. ### 3.1 Methoden voor versterking (reinforcement) Er kunnen verschillende systemen voor versterking onderscheiden worden [18](#page=18). #### 3.1.1 Bonding van platen In de jaren '70 werden voornamelijk stalen platen gebruikt voor versterking. Tegenwoordig worden composieten van vezels en synthetische hars, zogenaamde "koolstofvezelversterkingen", geprefereerd. Deze kunnen verder versterkt worden met andere vezels [18](#page=18). #### 3.1.2 "Wet layup" systeem Bij dit systeem worden de vezels eerst rond het te versterken constructie-element gewikkeld en vervolgens gecoat met synthetische hars. De hars moet hierbij niet alleen de cohesie van de vezels waarborgen, maar ook een goede hechting aan het substraat realiseren [18](#page=18). #### 3.1.3 Overige versterkingsmethoden Andere methoden voor versterking omvatten het aanbrengen van een nieuwe staal- of betonlaag, het toevoegen van staalprofielen, en het onderstutten van betonnen balken met nieuwe constructies [19](#page=19). ### 3.2 Betonreparatie (curing: repair mortar) De eigenschappen en samenstelling van historisch beton kunnen sterk variëren, zelfs binnen hetzelfde bouwwerk. Daarom bestaat er geen "ideale" reparatiemortel die voor alle toepassingen geschikt is. Per geval moet worden bepaald welke mortel het meest compatibel is met het bestaande beton. De reparatiemortel dient qua sterkte, porositeit, elasticiteit, krimp en hechting vergelijkbaar te zijn met het bestaande beton, evenals qua samenstelling, mengverhoudingen, kleur en textuur. Goede hechting is essentieel. Tevens dient de samenwerking tussen de mortel en het beton op lange termijn goed te blijven om loslating (bijvoorbeeld door verschillende thermische uitzetting) of verkleuring te voorkomen. Monsters van het bestaande beton en proefvlakken helpen specialisten bij de keuze van de juiste mortel. Afhankelijk van de grootte van het reparatiegebied, de dikte van de reparaties en de reparatiemethode, kan de korrelgrootte van het aggregaat verschillen van die van het bestaande beton [26](#page=26). Reparatiemortels kunnen, gebaseerd op het bindmiddel, worden ingedeeld in twee groepen: hydraulische mortels en harsgebonden mortels [26](#page=26). #### 3.2.1 Hydraulische mortels Hydraulische mortels zijn zeer geschikt omdat ze de alkaliteit (pH-waarde) van het beton herstellen, wat de wapening beschermt tegen corrosie. De mortel wordt op een vochtig substraat aangebracht voor een goede hechting [27](#page=27). Binnen de hydraulische mortels zijn er "langzaam" reagerende traditionele mortels en "gemodificeerde" moderne cementmortels. Gemodificeerde mortels bevatten toevoegingen om bijvoorbeeld mechanische eigenschappen of vorstbestendigheid te verbeteren. Ze zijn over het algemeen gemakkelijker te verwerken, maar verweren en verouderen anders dan traditionele mortels [27](#page=27). Er zijn kant-en-klare mortels die volstaan, maar vaak is een nauwkeurig geformuleerde mortel noodzakelijk voor compatibiliteit met het bestaande beton en om de kleur te matchen, niet alleen op het moment van reparatie maar ook later, zodat de reparatie na verloop van tijd niet zichtbaar wordt [27](#page=27). #### 3.2.2 Harsgebonden mortels (kunstharsgebonden mortels) Harsgebonden mortels zijn niet de eerste keuze voor het opvullen van historisch beton, maar zijn wel een optie voor kleine reparaties. Voor een goede hechting is een hechtlaag op een droog substraat vereist. Aangezien deze mortels de alkaliteit van het beton niet verhogen, moet de wapening grondig gereinigd en correct beschermd worden tegen corrosie. Door het grote verschil in uitzetting bij temperatuurveranderingen tussen de mortels en het bestaande beton, kunnen reparaties gemakkelijk loslaten of scheuren veroorzaken in het beton rond de reparatie. Synthetische harsmortels verouderen vaak anders dan het beton, waardoor reparaties na verloop van tijd meer opvallen. Indien consistent met erfgoedwaarden en de restauratieaanpak, kunnen de oppervlakken achteraf worden geverfd om kleurverschillen te maskeren [28](#page=28). > **Tip:** Bij het werken met harsgebonden mortels is extra aandacht vereist voor corrosiebescherming van de wapening en de mogelijke gevolgen van thermische uitzettingsverschillen [28](#page=28). #### 3.2.3 Praktische uitvoering: lokale reparatie met reparatiemortel ##### 3.2.3.1 Voorbereiden van het betonoppervlak Een correcte voorbereiding van het betonoppervlak is essentieel voor een duurzame reparatie. Al het losse en gedegenereerde beton moet worden verwijderd tot aan gezond beton waarop de reparatiemortel goed kan hechten, maar er mag niet meer historisch materiaal worden verwijderd dan noodzakelijk. Of wapening blootgelegd moet worden, hangt af van het schadebeeld, de diepte van de carbonatatiefront en de uiteindelijke dekking van de wapening na reparatie. Maak de oppervlakken van het reparatiegebied schoon en ruw om een goede hechting te verzekeren [29](#page=29). Voor een hydraulische mortel moet het substraat vooraf grondig worden bevochtigd. Voor een harsgebonden reparatiemortel moet het net droog genoeg zijn en is een hechtlaag vereist. Een reparatie maakt scheuren en andere lokale problemen meestal zichtbaarder; een afwerklaag over het gehele betonoppervlak kan dan helpen [29](#page=29). Het is raadzaam om een proefuitvoering te maken om verschillende mortels, bekistingstypes en afwerkingstechnieken uit te testen. Evalueer de resultaten onder zowel natte als droge omstandigheden [29](#page=29). ##### 3.2.3.2 Aanbrengen van de reparatiemortel De reparatiemortel moet goed hechten, wat niet vanzelfsprekend is. De mortel kan met de hand worden "gebeeldhouwd" of in een op maat gemaakte bekisting worden gegoten. Inzetstukken van prefab beton kunnen een goed alternatief zijn, met name bij series repeterende inzetstukken. De prefab elementen worden met grout vastgezet. Voordelen hiervan zijn een betere controleerbaarheid van de betonkwaliteit en dat de stukken droog (en gekrompen) zijn alvorens ze in het bestaande beton worden geplaatst. Een andere optie is spuitbeton: dit hecht goed aan het bestaande beton, maar is alleen kosteneffectief voor grote reparatiegebieden. Bovendien is het niet eenvoudig om de textuur en afwerking goed te laten aansluiten bij het bestaande beton [30](#page=30). > **Voorbeeld:** Bij de reparatie van een beschadigde betonnen balustrade kan het gebruik van op maat gemaakte prefab betonelementen de voorkeur hebben boven het ter plekke aanbrengen van spuitbeton, met name om de textuur en detaillering te waarborgen [30](#page=30). ### 3.3 Bescherming en herstel van wapening (curing: reinforcement) #### 3.3.1 Vrijleggen en beschermen van wapening Of de wapening volledig moet worden vrijgelegd, hangt af van de situatie, het schadebeeld, het type reparatiemortel, de reparatietechniek, de diepte van de carbonatatiefront, het chlorideprofiel en de uiteindelijke betondekking na reparatie. Als de carbonatatiefront de betonijzers heeft bereikt, moet het beton zo diep als nodig worden verwijderd. Indien het grootste deel van de wapening in de gecarbonateerde zone ligt, moet het beton tot achter de wapening worden uitgebroken. Als de doorsnede van het betonijzer zichtbaar verminderd is, is het raadzaam een ingenieur te raadplegen voor een stabiliteitsstudie. Dit bepaalt of vervanging van de wapening of aanvullende maatregelen noodzakelijk zijn. Ontributede wapening moet altijd worden ontroest [31](#page=31). Indien een reparatie met een hydraulische mortel onvoldoende bescherming biedt tegen verdere carbonatatie, of bij gebruik van harsgebonden mortels, is een corrosiebescherming op de wapening vereist. Bij elektrochemische processen mag de wapening echter niet worden gecoat, omdat dit de werking van de behandeling verstoort [31](#page=31). Een cementgebonden hecht- en actief beschermende primer kan een oplossing zijn in afwachting van verdere reparatie. Deze beschermt de wapening tegen corrosie en verbetert de hechting met de later aan te brengen reparatiemortel [31](#page=31). Het repareren van betonschade door chloriden is arbeidsintensief. De wapening is moeilijk te reinigen. Vaak is de doorsnede van de wapening lokaal sterk verminderd en is aanvullende wapening nodig. Wanneer het beton te veel is geïmpregneerd met chloriden, kan kathodische bescherming een oplossing bieden [31](#page=31). #### 3.3.2 Elektrochemische methoden: kathodische bescherming Elektrochemische processen proberen de wapeningscorrosie te beheersen of te remmen. Ze beïnvloeden tijdelijk of permanent het natuurlijke elektrochemische corrosieproces, waarbij geladen ionen en elektronen bewegen tussen een anode (waar elektronen verdwijnen en het metaal corrodeert) en een kathode. Een voorwaarde is dat de wapening voldoende met elkaar verbonden is of gemaakt kan worden om een gesloten elektrisch circuit te verkrijgen [33](#page=33). Bij kathodische bescherming wordt het corrosieproces verschoven van de wapening naar een anode buiten het constructie-element of ingebed aan de buitenzijde ervan. Deze anode levert de elektronen die normaal uit de wapening zelf komen. De wapening wordt hierdoor gedwongen om als kathode te fungeren. De schade treedt op aan de zijde van de anode [34](#page=34). Er bestaat een zelfregulerend systeem met opofferingsanodes van een minder edel metaal. De wapening wordt verbonden met het opofferingsmetaal, bijvoorbeeld zink. Het galvanische proces waarbij het zink corrodeert, is moeilijk te beheersen en de levensduur varieert afhankelijk van de omstandigheden [34](#page=34). Een ander systeem werkt met een opgelegde stroom. Een potentiaalverschil wordt gecreëerd tussen de wapening en een aan het oppervlak aangebrachte anode door een laag gelijkstroom door de wapening te sturen, wat onschadelijk is voor mens en milieu. Dit systeem kan onder de juiste omstandigheden langdurig succesvol zijn, maar vereist zorgvuldig ontwerp en aanpassingen. Het moet ook continu worden gemonitord en regelmatig worden onderhouden. Deze methode lijkt bijzonder nuttig voor beton met hoge chlorideconcentraties [34](#page=34). > **Tip:** Kathodische bescherming is een geavanceerde techniek die vooral wordt toegepast bij ernstige corrosieproblemen, met name in aanwezigheid van hoge chloridegehaltes [34](#page=34). ### 3.4 Staalbescherming (prevention & curing) #### 3.4.1 Preventie: thermisch verzinken (hot dip galvanization) Verzinken is het proces waarbij een beschermende zinklaag op staal of ijzer wordt aangebracht om roesten te voorkomen. De meest gebruikelijke methode is thermisch verzinken, waarbij de onderdelen worden ondergedompeld in een bad met heet, gesmolten zink [47](#page=47). #### 3.4.2 Verfcoatingsystemen Schilderen is de belangrijkste methode om constructiestaal te beschermen tegen corrosie. Verf wordt met diverse methoden op staaloppervlakken aangebracht, wat resulteert in een "natte film". Na verdamping van het oplosmiddel ontstaat een "droge film" laag. Over het algemeen is de corrosiebescherming die een verffilm biedt direct evenredig aan de dikte van de droge film. Verf wordt doorgaans in meerdere lagen aangebracht, waarbij elke laag een specifieke functie of doel heeft [49](#page=49). ##### 3.4.2.1 Oppervlaktereiniging * **Hand- en elektrisch gereedschap reiniging:** Oppervlaktereiniging met handgereedschap zoals schrapers en staalborstels is relatief ineffectief in het verwijderen van kleine of hechtende roest. Elektrisch gereedschap biedt een lichte verbetering ten opzichte van handmatige methoden en kan ongeveer 30% tot 50% effectief zijn, maar wordt doorgaans niet gebruikt voor nieuwe staalconstructies. Waar reiniging met straalmiddelen niet mogelijk is, kunnen hand- en elektrisch gereedschap de enige acceptabele alternatieven zijn. Modern elektrisch gereedschap is ontwikkeld om niet alleen een goede standaard van reinheid en profiel te bereiken, maar ook om stof en vuil vrijwel volledig in te sluiten. Nieuwe apparatuur, zoals percussieve naaldhamers, roterende schuurschijven en haakse slijpers, vaak met vacuümbehuizing, maakt milieuvriendelijke oppervlaktevoorbereiding op locatie mogelijk [50](#page=50). * **Straalreiniging (abrasive blast cleaning):** Verreweg de meest significante en belangrijke methode voor grondige reiniging van oppervlakken met walshuid en roest is straalreiniging. Deze methode omvat mechanische reiniging door de continue impact van straalmiddelen met hoge snelheid op het staaloppervlak, hetzij via een straal perslucht of door middel van centrifugaalwaaiers. De straalmiddelen worden gerecycled via zeefschermen om fijne deeltjes te verwijderen. Dit proces kan 100% effectief zijn in het verwijderen van walshuid en roest [51](#page=51). De standaardgraden van reinheid voor straalreiniging zijn: * SA 1 – Lichte straalreiniging * SA 2 – Grondige straalreiniging * SA 2½ – Zeer grondige straalreiniging * SA 3 – Straalreiniging tot visueel schoon staal De deeltjesgrootte van het straalmiddel is ook een belangrijke factor die de snelheid en efficiëntie van reiniging beïnvloedt. Over het algemeen zijn fijne gradaties efficiënt bij het reinigen van relatief nieuw staalwerk, terwijl grove gradaties nodig kunnen zijn voor zwaar gecorrodeerde oppervlakken [51](#page=51). ##### 3.4.2.2 Lagen van verfcoatingsystemen * **Primers:** De primer wordt direct op het gereinigde staaloppervlak aangebracht. Het doel is om het oppervlak te bevochtigen en een goede hechting voor volgende lagen te bieden. Voor primers die direct op staaloppervlakken worden aangebracht, is ook meestal corrosieremming vereist [52](#page=52). * **Tussenlagen (intermediate coats):** De tussenlagen worden aangebracht om de totale laagdikte van het systeem op te bouwen. Over het algemeen geldt: hoe dikker de coating, hoe langer de levensduur. Dit kan de toepassing van meerdere lagen inhouden. Tussenlagen zijn speciaal ontworpen om de algehele bescherming te verbeteren en, indien rijk aan lamellaire pigmenten zoals micaceous iron oxide (MIO), verminderen of vertragen ze de penetratie van vocht in een vochtige atmosfeer [52](#page=52). * **Afwerklaag (finish coats):** De afwerklagen zorgen voor het gewenste uiterlijk en de oppervlaktebestendigheid van het systeem. Afhankelijk van de blootstellingsomstandigheden moeten ze ook de eerste verdedigingslinie bieden tegen weersinvloeden en zonlicht, directe blootstelling, condensatie, sterk vervuilde atmosferen in chemische fabrieken, impact en slijtage op vloer- of wegniveau, en bacteriën en schimmels (in voedselfabrieken) [52](#page=52). #### 3.4.3 Gespoten metaalcoatings (sprayed metal coating) Thermisch gespoten coatings van zink, aluminium en zink-aluminiumlegeringen bieden langdurige corrosiebescherming aan staalconstructies die worden blootgesteld aan agressieve omgevingen. Het metaal, in poeder- of draadvorm, wordt door een speciale spuitpistool gevoerd dat een warmtebron bevat, hetzij een oxygasvlam of een elektrische boog. Gesmolten metaaldruppels worden door een persluchtstraal op het vooraf met grit gestraalde staaloppervlak geblazen. Er treedt geen legering op en de coating bestaat uit overlappende metaalplaatjes en is poreus. De hechting van gespoten metaalcoatings aan staaloppervlakken wordt beschouwd als hoofdzakelijk mechanisch van aard. Daarom is het noodzakelijk om de coating aan te brengen op een schoon, geruwd oppervlak en wordt meestal gestraald met een grove grit-abrasief gespecificeerd. Door het thermische spuitproces heeft de coating doorgaans ongeveer 10% porositeit. De poriën worden vervolgens afgedicht door een dunne organische coating aan te brengen, die het oppervlak penetreert. Afdichtingsmiddelen kunnen ongepigmenteerd zijn, met kleurstoffen of aluminiumvlokken. Typisch gespecificeerde laagdikte variëren tussen 100-200 µm (micrometer) voor aluminium en 100-150 µm voor zink [53](#page=53). Thermisch gespoten metaalcoatings kunnen in de fabriek of op locatie worden aangebracht. Er is geen droogtijd vereist, ze zakken of lopen niet uit, en kunnen in een enkele bewerking tot de vereiste dikte worden aangebracht. Er is geen beperking aan de grootte van het werkstuk dat kan worden gecoat, in tegenstelling tot thermisch verzinken, en omdat het staaloppervlak koel blijft, zijn er geen vervormingsproblemen. Thermisch spuiten is aanzienlijk duurder dan thermisch verzinken [53](#page=53). Voor sommige toepassingen (bv. bruggen) worden thermisch gespoten coatings overschilderd met verfcoatings (na aanbrengen van een afdichtingslaag) om een "duplex" coatingsysteem te vormen. De combinatie van metaal en verf in een duplex beschermende behandeling heeft een grotere duurzaamheid in vergelijking met de individuele componenten [53](#page=53). > **Voorbeeld:** Een stalen brugconstructie die blootstaat aan zout en vocht kan een thermisch gespoten zink-aluminiumcoating krijgen, gevolgd door een hoogwaardige verfafwerking, om maximale bescherming en een lange levensduur te garanderen [53](#page=53). --- ## Veelgemaakte fouten om te vermijden - Bestudeer alle onderwerpen grondig voor examens - Let op formules en belangrijke definities - Oefen met de voorbeelden in elke sectie - Memoriseer niet zonder de onderliggende concepten te begrijpen

| Term | Definition | |------|------------| | Exterene invloeden | Factoren van buitenaf die schade kunnen veroorzaken aan bouwmaterialen, zoals mechanische krachten, weersomstandigheden (water, vorst, temperatuurswisselingen), en chemische agressie (zuren, zouten, chloriden). | | Corrosie | Een elektrochemisch proces waarbij een metaal, zoals ijzer of staal, terugkeert naar zijn natuurlijke staat (metaaloxide) door reactie met de omgeving, meestal in aanwezigheid van water en zuurstof. Dit leidt tot materiaalverlies en kan constructies aantasten. | | Wapening | Stalen staven of netten die worden ingebed in beton om de treksterkte ervan te vergroten en scheurvorming te beheersen. Corrosie van deze wapening is een significant probleem voor de duurzaamheid van betonnen constructies. | | Carbonatatie | Een chemisch proces waarbij koolstofdioxide uit de lucht reageert met calciumhydroxides in beton, wat leidt tot de vorming van calciumcarbonaten en een verlaging van de pH. Dit tast de beschermende passivatielaag rond de wapening aan. | | Alkali-silica reactie (ASR) | Een chemische reactie tussen alkaliteit in het poriewater van beton en reactieve silica in bepaalde aggregaten. Dit vormt een expansieve gel die uitzet bij wateropname, wat leidt tot interne druk, microscheurtjes en mogelijke structurele schade. | | Reparatie mortel | Een speciaal samengesteld materiaal dat gebruikt wordt om beschadigde delen van betonconstructies te herstellen. De eigenschappen van de mortel moeten compatibel zijn met het bestaande beton om duurzaamheid te garanderen. | | Hydraulische mortels | Mortels die uitharden door een hydratatiereactie met water. Ze worden vaak gebruikt voor betonreparaties omdat ze de alkaliteit van het beton kunnen verhogen en zo de wapening beschermen tegen corrosie. | | Harsgebonden mortels | Mortels die worden gebonden met synthetische harsen. Ze zijn geschikt voor specifieke reparaties maar bieden geen verhoging van de alkaliteit en vereisen extra bescherming voor de wapening tegen corrosie. | | Ferro metalen | Metalen die ijzer bevatten, zoals smeedijzer, gietijzer en staal. Ze zijn sterk maar hebben vaak een beperkte weerstand tegen corrosie, behalve roestvast staal. | | Non-ferro metalen | Metalen die geen ijzer bevatten, zoals zink, koper, aluminium en lood. Deze metalen vereisen over het algemeen minder beschermende maatregelen tegen corrosie dan ferro metalen. | | Uniforme corrosie | Een corrosievorm waarbij het metaaloppervlak overal gelijkmatig wordt aangetast, wat resulteert in een uniforme laag metaaloxide (bijv. roest bij ijzer, groene aanslag bij koper). Dit is vaak zichtbaar en beter te behandelen dan lokale corrosie. | | Lokale corrosie | Een corrosievorm die zich op specifieke, kleine gebieden van het metaaloppervlak voordoet en veel dieper kan doordringen dan uniforme corrosie. Dit maakt het gevaarlijker omdat het vaak laat wordt opgemerkt. | | Putcorrosie (pitting corrosion) | Een vorm van lokale corrosie waarbij kleine, diepe putjes ontstaan op het metaaloppervlak. Dit wordt vaak veroorzaakt door indringing van agressieve ionen, zoals chloride-ionen, op plaatsen waar de beschermende laag beschadigd is. | | Galvanische corrosie (contactcorrosie) | Corrosie die optreedt wanneer twee verschillende metalen in direct contact komen in een elektrolytische omgeving. Het minder edele metaal zal versneld corroderen om het edelere metaal te beschermen. | | Hitteverzinken (hot-dip galvanizing) | Een proces waarbij staal of ijzer wordt ondergedompeld in een bad van gesmolten zink om een beschermende zinklaag aan te brengen die corrosie voorkomt. | | Straalreiniging (abrasive blast cleaning) | Een methode om oppervlakken grondig te reinigen door het impact van schurende deeltjes onder hoge snelheid op het oppervlak. Dit is een effectieve methode voor het verwijderen van walshuid en roest van staal. | | Spuitcoatings (sprayed metal coatings) | Thermisch gespoten coatings van metalen zoals zink of aluminium op staal, om langdurige corrosiebescherming te bieden, vooral in agressieve omgevingen. | | Duplex coatingsysteem | Een meerlaags beschermingssysteem dat een combinatie van een metaalcoating (zoals thermisch gespoten metaal) en een verflaag omvat, wat resulteert in een verhoogde duurzaamheid en corrosiebescherming. |