SULFA ATA ANTASTING DOOR THAUMASIET: EEN ONBEKEND BETONSCHADEMECHANISME IN NEDERL AND In Nederland is het betonschademechanisme Thaumasite Sulfate Attack (TSA), oftewel sulfaataantasting door thaumasiet, relatief onbekend en nog niet geconstateerd. TSA komt slechts in enkele andere landen voor, omdat het schademechanisme alleen onder zeer specifieke omstandigheden kan optreden. Bij dit type sulfaataantasting wordt het cementsteen in beton omgezet in een niet-coherente, zachte en weke massa, vergelijkbaar met moes (foto 2). Aangezien de cementsteen het belangrijkste bindingsmateriaal is, leidt het verdwijnen ervan tot een (volledig) verlies aan sterkte en duurzaamheid van het beton. Gezien de verwachte veranderingen in de samenstelling van beton in de komende jaren, rijst de vraag of we extra rekening moeten houden met dit relatief onbekende schademechanisme. In dit artikel wordt uitgelegd wat TSA precies is, waar en wanneer het kan optreden, en wordt een potentiële casus besproken. Vijf vinkjes voor THAUMASIET ? ? ? ? ? 18 VAKBL AD 4 2024 Auteur Felix Leenders, Van Hattum en Blankevoort 1 Herstelwerkzaamheden na schade door thaumasiet langs de M5 in Gloucestershire (foto: Newcivilengineer.com) 19 VAKBL AD 4 2024 SULFA ATA ANTASTING ALGEMEEN TSA is een bijzondere, nog relatief onbekende vorm van sulfaataantasting. Om deze goed te kunnen begrijpen, volgt hieronder eerst een korte opsomming van de verschillende vormen van sulfaataantasting die beter bekend zijn [1]. 1 Aantasting door sulfaat uit de omgeving van beton Externe sulfaataantasting kan optreden in milieus met hoge concentraties sulfaten in aanwezigheid van water, bij hoge permeabi - liteit van het beton en voldoende C 3A- gehalte in het cement. Daarbij is het klinker - materiaal C 3A ofwel tricalciumaluminaat, de verbinding tussen calciumoxide en alumina. Denk hierbij aan omgevingen als zeewater - constructies, rioolsystemen, gebieden met kunst- en natuurlijke mest, en bepaalde locaties in (grond)water. Dit aantastingsme - chanisme leidt tot de vorming van ettringiet, wat een sterk zwellende reactie veroorzaakt in reeds verhard beton. De inwendige span - ningen kunnen leiden tot scheur vorming en destructie van het beton [2]. 2 Aantasting door hoge temperaturen tijdens het verharden van beton Wanneer beton tijdens het verharden warmer wordt dan 70 °C, ontstaat er een mechanisme waarbij het in de betonspecie aanwezige ettringiet uiteenvalt in sulfaatvormen. Als er later weer water bij komt, vormt zich opnieuw ettringiet, wat leidt tot een zwellende reactie in reeds verhard beton. Dit fenomeen staat bekend als Delayed Ettringiet Formation (DEF). In NEN-EN 13670 Het ver vaardigen van betonconstructies, is daarom aangegeven dat de temperatuur in verhardend beton niet boven de 70 °C mag stijgen. 3 Aantasting door het inbrengen van sulfaat - houdend materiaal in beton Wanneer granulaten bijvoorbeeld ver vuild zijn met restanten gips, wordt er onbedoeld een lokale sulfaatbron ingebracht. Bij aan - wezigheid van voldoende water kan dit lei - den tot schadelijke zwelling. Bij TSA komen de sulfaten ook van buitenaf, en behoort daarmee dus in de eerste categorie 'aantasting door sulfaat uit de omgeving van beton'. Echter vormt er zich geen ettringiet, maar het veel schadelijker product thaumasiet. WAT IS THAUMASIET? Thaumasiet is een mineraal (calciumsulfaat- carbonaatsilicaathydraat, foto 6) dat ontstaat door de reactie van sulfaten met silicaat en car - bonaat in beton dat wordt blootgesteld aan koude en vochtige omstandigheden. Deze reac - tie kan leiden tot het verweken, uitzetten en scheuren van het beton. In tegenstelling tot een conventionele (externe) sulfaataanval, waarbij calcium- hydroxide en calciumaluminaathydraten (C 3A) reageren met sulfaten om gips en ettringiet te vormen, kunnen bij de vorming van thaumasiet ook de calciumsilicaathydraten in het cement - steen (C-S-H) worden aangetast. Hierdoor wordt zelfs beton dat is gemaakt met sulfaat - bestendige portlandcement (CEM I SR, met weinig C 3A) aangetast [3]. GEVALLEN VAN THAUMASIET In Nederland zijn nog geen gevallen van thauma - siet geconstateerd. Tot nu toe is thaumasiet geïdentificeerd in verschillende landen wereld - wijd, waaronder de VS, Canada, Zuid-Afrika, Frankrijk, Duitsland, Noorwegen, Denemarken, Zwitserland, Italië, Slovenië, en vooral Engeland. In Engeland werden begin jaren negentig de eerste gevallen van thaumasiet ontdekt in meerdere funderingsconstructies. Het nieuws beperkte zich destijds tot enkele specifieke tijdschriften en conferentieartikelen. Toen in 1998 thaumasiet werd aangetroffen in de betonnen funderingen van een dertig jaar oude brug in Gloucestershire over de M5-snelweg (foto 1), kreeg het nieuws brede aandacht. In de jaren die volgden, zijn al vijftig betonfun - deringen van snelwegen aangetast, evenals meerdere betonfunderingen van woningen, 3 Scheikundige reactie van thaumasiet 2 TSA in een afvoergoot [18] 20 VAKBL AD 4 2024 scheikundige reactie: + + + + T h au m asie t water sulfaten temp.