Een maandelijkse uitgave van deNederlandse Cementindustriecorrespondentie-adrespostbus 3011,5203 DA 's-Hertogenboschtelefoon 073-150150 (abonnementen 150231)ISSN D166-137xjanuari 1981Beton en regenwaterMet de belangstelling voor betontechnologischeonderwerpen is hetsoms wonderlijk gesteld. Omeen voorbeeld te noemen: het belang van eengoede korrelopbouw van een mengsel wordt nogwel onderkend maar er wordt niet meer zoveelover gesproken en geschreven als een aantaljaren geleden. Een optimist zal hieruit con-cluderen dat we dat probleem dan blijkbaaronder de knie hebben. En inderdaad, de weerslagin de VB 1974van onze inzichten blijktop dit puntzeerbevredigend: de recepten van de VBgaan uitvan grenslijnen voorhet zeefdiagram van hetzand-grindmengsel.De invloed van een variërendcementgehalte op de korrelopbouw wordtgrotendeels verwerkt in de eisen voor eenminimale hoeveelheid fijn materiaal.Blijkbaar is dit voorschrift een goed compromistussen de in Nederlandbeschikbare grondstoffenen allerlei theoretische overwegingen. Zwaar-wichtige discussies over formules van Fuller,Abrams, en Bolomeyzijn daardoorvoor de man inde bouwkeet, tot wie BETONlEK zich in de eersteplaats richt, niet meer nodig.Gelukkig dienen zich na het verstommen van dediscussie over zulke onderwerpen wel weerandere onderwerpen aan. Hoewel ..., het woordgelukkig is hier wat minder op zijn plaats.Dikwijls is de aanleiding dat onderwerpen in debelangstelling komen niet zo prettig. Zo'n onder-werp is duurzaamheid. En het minder prettigeschuilt in de veranderde omstandigheden diemaken dat beton niet altijd de duurzaamheidbezit die de gebruiker er als vanzelfsprekend vanverwacht.In BETONlEK 5/1 spraken we over de merk-waardige aantasting van rioolbuizen e.d. door deactiviteiten van het door ons niet zo gewaar-deerde betonvretertje.In BETONIEK5/9werd een meer alledaagse vormvan aantasting aan de orde gesteld: vorst endooizouten.Ditmaal zullen we het hebben over een nog alle-daagser verschijnsel, namelijk regenwater.Wat is regenwaterDat lijkteen eenvoudige zaak. Op grote hoogteworden in onze atmosfeer miniem kleine ijs-kristallen gevormd. Onder bepaalde omstandig-heden kunnen deze aangroeien tot groterekorrels. Hoe groter, hoe meervalsnelheid.Meestal smelten de korrels in lagere, warmereluchtlagen. De meest gebruikelijke neerslag isdan ook regen; als de onderste luchtlagen koudgenoeg zijn valt de neerslag in de vorm vansneeuw of bij zeer grote valsnelheid als hagel.Alle omringende gassen van de atmosfeer zijnmin of meer oplosbaar in water. Tijdenszijn langeweg heeft de druppel de gelegenheid het oplos-baarheidsevenwicht te bereiken. De hoofd-bestanddelen van lucht, stikstof en zuurstof, zijnvoor ons niet interessant. Lucht bevat echter ookkleine hoeveelheden kooldioxyde of koolzuur-gas. Regenwater is door oplossing daarvan nietlanger chemisch neutraal, maar heeft de zuur-graad van een verzadigde oplossing vankoolzuur.1Over de pH als maat voor de zuurgraad van elkewaterige oplossing heben we het al meer gehad.Van een chemisch neutrale oplossing bedraagtde pH 7, een alkalische oplossing heeft eenhogere pH, een zure oplossing heeft een lagerepH. De verzadigde koolzuuroplossing heeft eenpH 5,7. Dat is zeer zwak zuur. Ook door eengroter aanbod van koolzuur (koolzuur is eenbelangrijk bestanddeel van alle rookgassen)wordt de pH niet verderbeïnvloed doordatkoolzuur nu eenmaal een beperkte oplosbaar-heid heeft.Andere zuren zijn veel gemakkelijker oplosbaar inwater of zelfs als vloeistof mengbaar met water.Dat leidt bij toenemende concentratie tot steedssterker zure oplossingen, dus tot lagere pH endaarmee voor beton, maar ook voor anderematerialen, tot grotere agressiviteit. Een aardigvoorbeeld in ditverband is dat regenwater na eenzware onweersbui sporen salpeterzuur kanbevatten. Zuurstof en stikstof die normaal nietmet elkaar reageren, kunnen door elektrischeontladinqen stikstofoxyden vormen. Na oplossenin water geven deze salpeterzuur, een sterk zuurwaarvan heel kleine hoeveelheden al in devormvan een lagere pH merkbaar zijn.Minder aardig is het verhaal van de zwavel-oxyden, De meeste van onze brandstoffenbevatten nogal wat zwavel. Berucht zijn steen-2Verzuring van regenwater door rookgassen vormt eenaanslag op de duurzaamheid van betonkool en sommige soorten zware olie; aardgas iswat dit betreft een schone brandstof. Tenzij wespecialemaatregelen nemen komt alle zwavel naverbranding als zwaveldioxyde in de atmosfeer.Het ontzwavelen van rookgassen is echter noglang niet algemeen gangbaar. Zwaveldioxydevormt na oplossing in waterhet vrij sterkezwaveligzuur en zelfs, na oxydatie door de altijdaanwezige luchtzuurstof, het zeer sterke zwavel-zuur. Daarvoor geldt geen oplosbaarheidsgrenszoals voor koolzuur; de zuurgraad vanregenwater zal blijven stijgen naarmate deatmosfeer meer zwaveloxyden bevat.De huidige situatieHetenergieverbruik, en daarmee het brandstof-verbruik, loopt vrijwel parallel met de industriëleontwikkeling die de bron is van onze materiêlewelvaart. In een tijdperk van enkele generatiesheeft dit geleid tot merkbarewijzigingen in onsmilieu. Behalve de invloed op de zuurgraad vanregenwater valt daar nog heel wat meer over tezeggen. We zullen ons hier echter beperken totde atmosferische condities die van belang zijnvoorbeton dat aan weer en wind is blootgesteld.Het blijkt dat de pH van regenwater die oor-spronkelijk 5,7 bedroeg, de afgelopen decenniageleidelijk is gedaald. Aanvankelijk gold dit uit-sluitend voor de naaste omgeving, vooral aan delijzijde, van vervuilingsbronnen zoals schoor-stenen. Later breidde dit zich uit tot gehele land-streken. Hoewel de invloed van industrie-gebieden en heersende windrichtingen nogduidelijk merkbaar is, moet zeker wordengesproken van een over de gehele linie ver-slechterend beeld. Regenwater met een:pH van4,5 à 4 is tegenwoordig eerder regel dan uit-zondering.ln bijzonder ongunstige omstandig-heden kan zelfs een nog lagere pH wordenverwacht (tebet t).Plaats DeBilt (NL) Lista(N) (N) Kiruna(S)Ligging 52°06' N 58°06' N 74°31' N 67°50' N5°11' 0 6°34' 0 19°01'0 20°25' 0Beïnvloeding industriële langeafstands- zee geenactiviteit transport/zeePeriode 1979 1973 1977/78 1955/57sulfaat 7,5 8,1 (3,8) 3,3 (1,8) 1,4nitraat 3,4 3,1 0,6 0,2chloride 4,4 33,3 8,8 0,4ammonium 1,9 0,6 0,4 0,1natrium 2,7 17,0 6,2 0,3kalium 0,2 0,8 0,1calcium 0,9 2,4 0,6 0,1magnesium 0,4 1,1 6,2 0,5pH 4,4 4,6 5,1 5,6geleidings- 61 11vermogenDe gevolgen voor betonVerwering van beton verloopt volgens zeergecompliceerde mechanismen. De zuurgraadvan regenwater zal, afhankelijk van de expositie-omstandigheden, daarin zeker een belangrijkerol spelen. Toch zijn we gewend om normaalbeton als een weerbestendig materiaal te zien.Maar wat is normaal beton?Is dat een beton met een uiterst minimaal cement-gehaltewaarbij via een gestandaardiseerdecontroleproef nog juist een minimaal vereistedruksterkte wordt gehaald? En waarbij het altijdde vraag is of onder de sterk variêrende om-standigheden van uitvoering een behoorlijkeverharding, óók aan het oppervlak, is bereikt.En wat is weerbestendig?Dat is niet alleen afhankelijk van de materiaal-kwaliteiten maar ook van de weersomstandlq-heden. Een pH van 50f hoger geldt als nauwelijksagressief, 4 à 5 als matig agressief en lager dan 4als sterk agressief.In een matig agressief milieu kan voor eenredel ijke duurzaamheidworden volstaan met eengoedeoppervlaktekwaliteit. Ineen sterk agressiefmilieu moeten speciale maatregelen wordengenomen. Als zodanig geldt in eerste instantieeen opgevoerde betonkwaliteit. De voornaamsterichtlijnen zijn hiermee feitelijk al gegeven.Daarnaast zullen, afhankelijk van de gewenstelevensduur, speciale beschermende maatregelenmoeten worden overwogen (bijv. een opper-vlaktebehandeling).En geheel in overeenstemming met BETONlEK5/9 mogen we niet vergeten dat geringeverschillen in uitvoeringsomstandighedenkunnen leiden tot aanmerkelijke verschillen inoppervlaktekwaliteit met grote consequentiesvoor de kans op schade.Tabel 1Samenstelling van regenwater, afhankelijk vanmeetplaatsDe gehaltes zijn uitgedrukt in mg/l, m.u.v. hetgeleidingsvermogen en de pH; desulfaatgehaltestussen haakjes zijn gecorrigeerde waarden, waarbij degeschatte bijdrage van de zee is afgetrokken(ontleend aan de Ingenieur 1980nr. 47)Hoewel wellicht ten overvloede, willen we hiernogmaals benadrukken dat niemand het zichonder de verslechterende milieu-omstandig-heden kan permiteren belangrijke eisen voorduurzaam houwen in beton achteloos tebehandelen. Betonkwaliteit is niet alleengestandaardiseerde kubuscru ksterkte. Zelfs bijgoed ontworpen en samengesteld beton komt deoppervlaktekwaliteit slechts tot zijn recht bij eengoede uitvoering. En dat wil hier zeggen· het voorkomen van ontmengen tijdens ver-werking· een nabehandeling die is aangepast aanseizoen en weertype.Literatuur1. Buijsman, E., Gevolgen van energiebeleidvoor zuurconcentratie van neerslag;de Ingenieur 1980 nrA?2. Wischers, G., Widerstand von Betonbauteilengegen Witterungseinflüsse; VDZ Zement-tagung 1 - 3 okt. 1980, Hannover; Beton 1980nr.11.34