Kathodische bescherming: duurzaam herstel van door chloriden aangetast beton
‘Betonrot’ is altijd problematisch, maar des te meer nog in een maritieme omgeving, of bij te veel blootstelling aan dooizouten. Want dan werken chloriden op het beton in, tot ze putcorrosie veroorzaken aan de wapening. Een proces waarvan de gevolgen mogelijk pas decennia later zichtbaar worden. Maar als het zichtbaar wordt, komt het erop aan snel in te grijpen, want dan kan het probleem erg snel erg groot worden. Kathodische bescherming is daarvoor geen goedkope oplossing, maar wel een duurzame: u verlengt de levensduur van het beton met +/- 25 jaar.
Betonherstellingen waardevol?
“Vroeger leefde het idee dat betonherstelling weinig waard was”, vertelt Thierry Pfleiderer, communicatieverantwoordelijke bij FEREB, de beroepsvereniging voor bedrijven actief in betonherstellingen. “Maar als u het beton juist laat herstellen, kunt u er wel zeker van zijn dat de herstelling duurzaam is. Tot 25 jaar wel!"
Het begint al op dag één
Beton kan door allerlei oorzaken schade beginnen vertonen. “Maar in België loopt beton meestal schade op door twee processen: carbonatatie en de inwerking van chloriden”, legt Paul Steenmans uit, consultant bij FEREB.
Combinatie van carbonatatie met ...
“Zodra beton blootgesteld wordt aan CO2, alomtegenwoordig in onze atmosfeer, carbonateert het beton. Daarbij reageert de CO2 uit de omgevingslucht met calciumhydroxide (Ca(OH)2) uit het beton, waardoor onoplosbaar calciumcarbonaat (CaCO3) ontstaat”, gaat Paul verder.
“Als door de carbonatatie de hoeveelheid calciumhydroxide afneemt, wordt de omgeving in de betondekking meer zuur. Zo daalt de pH-waarde van oorspronkelijk +/- 13 naar ongeveer 8, waardoor de bescherming van de wapening tenietgedaan wordt (depassivering) en het wapeningsstaal over het volledige oppervlak begint te corroderen.”
Putcorrosie kan de wapening volledig doorhalen, waardoor erg gevaarlijke situaties kunnen ontstaan
Samen met de aanwezige vochtigheid leidt CO2 zo na verloop van tijd tot ‘betonrot’ bij een te geringe betondekking of uitvoeringsfouten. Als de wapening corrodeert en dus in volume toeneemt, duwt die immers het beton weg. Gebeurt dit alles in een maritieme omgeving of is het beton onderhevig aan contact met dooizouten (of met reinigingsproducten met chloriden)? Dan falen de conventionele betonherstellingen vroegtijdig.
Met inwerking van chloriden
“Door zee- of dooizout werken chloriden op het beton in. En als de pH-waarde in de betondekking verlaagd is, raken chloriden makkelijker tot aan de bewapening, waar ze de inherente ijzeroxide (Fe2O3)-beschermlaag op de bewapening wegnemen. Die laag lost op als ijzerchloride (FeCl3) en verdwijnt zo uit het beton. Zo begint de bewapening putcorrosie te vertonen.” Des te sneller daar waar de porositeit van het beton plaatselijk verschilt.
Putcorrosie kan de wapening volledig doorhalen, waardoor erg gevaarlijke situaties kunnen ontstaan. “Beeld u in dat een kolom van een ondergrondse parkeergarage het op die manier begeeft. Maar evengoed raken terrassen langs een appartementsgebouw instabiel, doordat ze met zout- of chloorhoudende producten onderhouden worden, zonder goede afvoer.”
"Als de wapening blootgesteld raakt aan de chloriden, kan die op korte tijd letterlijk doorgesneden worden"
Lang niets te merken, tot plots
Nu, lange tijd merkt u van de processen in het beton niets. Carbonatatie voltrekt zich met een snelheid van ca. 1 mm per jaar, of ca. 1 cm per 10 jaar. Met andere woorden: als de betondekking volgens de normen geplaatst is, met een dikte tussen de bewapening en de bekisting van 4 cm, duurt het ca. 40 jaar vooraleer het staal begint te corroderen.
“Maar als de wapening eenmaal blootgesteld raakt aan de chloriden, treedt de schade heel snel op. Op korte tijd kan de wapening zelfs letterlijk doorgesneden worden”, waarschuwt Guido Van Der Borgh, technisch consultant bij FEREB. “Bij problemen komt het er dus op aan snel te handelen. Maar u merkt pas laat dat er een probleem is, als u het al ziet (bijvoorbeeld met roestsporen), terwijl de gevolgen dus groot kunnen zijn, bijvoorbeeld voor de stabiliteit.”
Kathodische bescherming
Als een expert in betonherstelling zijn job goed doet, laat hij eerst (conform de norm EN-1504) een diagnose uitvoeren, zodat hij zeker weet wat de oorzaak van de schade is en hij dus de juiste oplossing toepast. “Kathodische bescherming moet u namelijk alleen toepassen als er te veel inwerking van chloriden wordt vastgesteld”, gaat Paul Steenmans verder.
Eerst diagnose
Een degelijk vooronderzoek en correcte diagnose zijn absoluut vereist bij elk nieuw schadegeval, aldus FEREB. In welke staat bevindt het beton zich? Hoe groot is het risico op betonschade? Hoe groot is de schade (al)? En waardoor ontstaat de schade?
Dat alles wordt onderzocht. Eerst visueel: hoe ziet het oppervlak eruit? Verkleurt en scheurt het beton? Brokkelt of schilfert het af? Ligt de wapening bloot? Daarnaast worden enkele proeven uitgevoerd. Bijvoorbeeld door kernboringen uit te voeren, waarna het beton in het labo ontleed wordt.
Corrodeert de wapening? En ligt dit aan een hoog chloridegehalte? Waarbij de oorzaak (namelijk chloriden) niet weg te nemen is? Dan wordt er vaak voor kathodische bescherming gekozen.
Hoe werkt deze oplossing nu?
Ofwel worden er mee opofferingsanodes in de betondekking ingebouwd. Guido Van Der Borgh: “Daarbij worden meerdere opofferingsanodes op het staal van de wapening bevestigd. Zo’n anodes bestaan uit zink. Dat metaal wordt sneller aangetast dan het staal – het offert zich letterlijk op. Na verloop van tijd zijn de anodes weliswaar opgelost, en moeten ze dus vervangen worden.”
Ofwel legt de expert van buitenaf stroom op de wapening op, in de juiste dosering. “Deze opgelegde stroom start een elektrochemisch proces, waarbij het corroderen van het wapeningsstaal stopt. Dit valt dan ook continu te monitoren en precies te regelen, voor een juiste dosering van de stroom en om te checken of de oplossing nog optimaal werkt. Of de stroom zich nog voldoende over de hele wapening verspreidt. Werkt de oplossing nog (voldoende)? Stroomt er überhaupt nog stroom? Want als die per ongeluk uitgeschakeld wordt, werkt de oplossing niet meer.”
Wanneer er voor de ene of de andere oplossing gekozen wordt? “De opofferanode is een veel goedkopere methode, maar ze blijft minder lang werken. Beide oplossingen zijn doeltreffend, maar als u echt een duurzame oplossing wilt, is opgelegde stroom de betere optie. Vandaar trouwens ook dat de methode met opgelegde stroom meer gebruikt wordt om volledige constructies te beschermen.”
Niet goedkoop, maar wel langdurig beschermd
Goedkoop is kathodische bescherming niet. “Maar feit is wel dat u er uw betonconstructie lang mee beschermt, tot liefst 25 jaar”, gaat Thierry Pfleiderer verder. “Jaren waarin u heel wat kosten bespaart. Zowel voor de herstellingen zelf, maar ook economische kosten, als u een brug of tunnel moet afsluiten.”
Nog beter voorkomen dan genezen
FEREB probeert kathodische bescherming ingang te laten vinden, maar niet alleen als een curatieve oplossing. De oplossing met opgelegde stroom kan namelijk meteen ook corrosie bij een nieuwbouw voorkomen. “Zeker in gevaarlijke zones, met veel dooi- of zeezout, wordt kathodische bescherming het best in het bestek opgenomen.”
Daarnaast is goed onderhoud van betonnen constructies en hun omgeving cruciaal. “Zoals een goed onderhoud van de afvoeren. Als het water met dooizout vlot kan wegspoelen, krijgt het namelijk minder kans om in beton te dringen.”
Met medewerking van FEREB en Belgische Betongroepering (BBG)
