Een maandelijkse uitgave van deVereniging Nederlandse Cementindustriepostbus 3011, 5203 DA 's-Hertogenbosch januari 1984 rn/11CarbonatatieGewapend beton is in allerlei opzichten eeninteressant bouwmateriaal. Neem bijvoorbeeldde wapening. Die levert de treksterkte die hetbeton alleen niet kan opbrengen. En opzijn beurtbiedt hetbeton dan het kwetsbare staal weer opvoortreffelijke wijze bescherming tegen corrosie.Hoewel ... soms klopt dat niet. Dan blijkt uitbruine verkleuringen, scheuren, of nog ergeraantasting van de wapening.Twee vragen dringen zich op:· Waarom roest staal wel in vochtige luchten nietin vochtig beton? Met andere woorden, waaropberust debeschermende werking van beton?· Waarom laat die beschermende werking het zonu en dan afweten?Hoewel het mechanisme bij nadere beschouwingnogal gecompliceerd blijkt te zijn, ishet antwoordop de eerste vraag toch niet zo moeilijk te geven.Voor roestvorming is zuurstof en water nodig.Zuurstof omdat het, naast ijzer, hetbelangrijkstebestanddeel van ijzerroest is. Water omdat hetsoms ook deel vande roest uitmaakt, maarvooralomdat roestvorming een elektrochemisch procesis. Er komt elektrische stroom aan te pas, en hetwater is nodig voor de stroomgeleiding.Wanneer water en/of zuurstof in onvoldoendemate aanwezig zijn, is corrosie niet mogelijk en iserdus niets aan de hand. Zijn beide stoffen wel involdoende mate aanwezig, dan vormen zichcorrosieprodukten, ook op staal in beton. Bij de inhet beton heersende, sterk alkalischeomstandigheden wordt op de wapening een zeerdun, maar ook zeer dicht huidje gevormd, dat hetstaal beschermt tegen verdere aantasting. Mennoemt dit passivering. Zo'n stabiele passi-verende laag ontstaat wanneer de pH van devloeistof rondom het staal hoger is dan 9 à 10. Enomdat in gaaf beton de pH rond de 13 ligt, is debescherming van het staal gewaarborgd.Er ontstaat géén passiverende laag op staalwanneer de pH lager is dan 9 à 10. Er wordt dangewone, poreuze roest gevormd die inhet geheelniet afsluit, maar in tegendeel het beton door zijnZWellende werking openbreekt en het staalzodoende toegankelijk maakt voor verdereaantasting.Er ontstaan ook problemen wanneer het porie-water chloride bevat. Het oxidehuidje wordt danwel gevormd, maar zit vol gaten. Hoe meerchloride, hoe poreuzer de oxidehuid, en hoegroter duS de kans op roestvorming. In dat gevaltreedt de corrosie vaak zeer plaatselijk op,namelijk daar waar de oxidehuid doorbroken is.Zo'n vorm van corrosie is erg verradelijk, omdatde aantasting niet zichtbaar wordt door bruin-kleuring of scheurvorming. De aanwezigheid vanchloride maakt bovendien het poriewaterbetergeleidend; de stroomsterkte, en dus ook decorrosiesnelheid, neemt daardoor toe.Het antwoord op de tweede vraag ligt nu voor dehand. Staal in beton kan gaan corroderenwanneer de pH rond de wapening te laag is ofwanneer het beton teveel chloride bevat. Ennatuurlijk is ook een combinatie van beidefactoren mogelijk. In dat geval versterken zeelkaar; de kwalijke invloed van chloriden isgroternaarmate de pH lager is. Als vuistregel geldt dateen verlaging van depH met één eenheidhetzelfde effect heeft als een tienmaal zo grotechlorideconcentratie.Chloride kan in beton terecht komen doorbewuste toevoeging aan despecie. Vroeger werddat wel gedaan met de bedoeling de verharding teversnellen. Tegenwoordig is het gebruik vanchloridehoudende versnellers, juist met het oogop corrosiegevaar, verboden.Chloride kan echter ook ongewild, van buitenafhet verharde beton binnendringen; denk aan dezilte zeelucht, maar ook aan het gebruik vandooizouten.ln BETONIEK6/1 is er al het een enander van gezegd.Resteert de vraag hoe de pH van het poriewaterkan dalen van rond de 13 tot beneden de 9. Hetantwoord op die vraag kan kort zijn: door deinwerking van zure bestanddelen uit deatmosfeer. De grootste boosdoener daarbij iskoolzuurgas, een verbinding die in de chemiemeestal wordt aangeduid als kooldioxide, ofkortweg als CO2.KoolzuurgasChemicus of leek, iedereen kent kooldioxide: hetzijn de belletjes in frisdrank, spuitwater en bier.Dat water waar koolzuurgas in is opgelost, zuurreageert is aan spuitwater goed te proeven.Koolzuurgas vormt een normaal bestanddeel vanonze atmosfeer, al is de hoeveelheid niet groot.Afgezien van zo'n 1 à 2% waterdamp, bestaatlucht globaal gesproken uit 78% stikstof, 21 %zuurstof en 1% argon. Er blijft dus niet veel overvoor het koolzuurgas. En inderdaad is in zuiverelucht de concentratie slechts 0,03%. Inindustriële of stedelijke omgeving is deconcentratie meestal wat hoger, maarwordt tochnooit veel meer dan 0,1 %.Wanneer het zure koolzuurgas het beton binnen-dringt, dan reageert het met het alkalischeporiewater. Daarbij wordt vrije, en in een laterstadium ook gebonden kalk omgezet incalciumcarbonaat volgens de reactiever-gelijking:kalk +koolzuurgas-> calciumcarbonaat + waterBij die reactie treedt een onverwacht grotevolumetoename op: 100 mi kalk levert, nacarbonatatie, 112 mi calciumcarbonaat plus nogeens 55 mi water. Dat laatste is niet onbelangrijk,zoals we nog zullen zien.Overigens is, omdie tOOml kalkom te zetten, 751CO2 nodig. Dit betekent dat bij eenCO2-concentratie van 0,05% daarvoor 150 m3lucht nodig is. Om één volumedeel kalk om tezetten is dus 1,5 miljoen maal zoveel koolzuur-houdende lucht nodig!2Het bij de reactie gevormde calciumcarbonaat isin het heersende milieu in beton slecht oplosbaar,en slaat dus neer op de poriewanden. Hierdoorgroeien de poriën langzaam dicht. Soms vindt datproces aan het betonoppervlak plaats. Hetgevormde calciumcarbonaat wordt danzichtbaar; we kennen het als 'witte uitslag'.Uit een oogpunt van duurzaamheid is overigenshet neerslaan van calciumcarbonaat niet hetbelangrijkste gevolg van de reactie. Hetverdwijnen van kalk is essentieel, want dataantasting van het in de poriënheersende alkalische milieu. Bij normalekoolzuurconcentraties in de lucht, dus zo rond de0,05%, daalt de pH van het poriewater daarbij tot8 à9. Voldoende dus om een voorstaal corrosieveomgeving te vormen. Het teruglopen van de pHvan het poriewater van beton tengevolge van deinwerking van zure gassen uit de atmosfeer staatbekend als carbonatatie.IndringsnelheidVoor het koolzuurgas de wapening bereikt,endus gevaarvoor corrosiebegintte ontstaan, moeter wel het een en ander gebeuren. Om tebeginnen moethet gas het beton binnendringen.Dat kan, want beton is zoals in BETONIEK6/6 isuiteengezet, een permeabel materiaal. Datbetekent dus dathet open staat voor de inwerkingvan allerlei invloeden van buitenaf, ook vankoolzuur.Nu valt aan de andere kant die doorlaatbaarheidbest mee. Zelfs bij een druk van verscheideneatmosferen zijn er vele uren nodig om enkeledruppels water door beton te persen. Beton magdaarom gerust waterdicht worden genoemd.Moeten we danniet verwachten dat de indring-snelheid van koolzuurgas, onder een druk vanminder dan 0,001 atmosfeer, helemaal teverwaarlozen is? Vooral als daarbij wordtbedacht dat het gas op zijn weg naar binnen ooknog voortdurend wordt weggenomen doorreactie met alkalisch poriewater, en datbovendien voor de omzetting van één volumedeelkalk een 1,5 miljoen maal zo grote hoeveelheidkoolzuurhoudende lucht nodig is?Helaas niet, want om te beginnen ligt wapeningmeestal niet zo ver onderhet betonoppervlak. Deaf te leggen weg voor van buitenaf komendestoffen is dus niet zo groot. Bovendien gaat het nuniet overexpositietijden van dagen of weken,maar van tientallen jaren. En uit de praktijk blijktdan dat in zo'n periode, ook bij in kwalitatiefopzicht goed beton, het carbonatatiefront bestéén, of misschien zelfs twee cm in het beton kanzijn doorgedrongen. Hoever precies hangt vaneen groot aantal factoren af. Een van debelangrijkste van die facto'ren is, merkwaardiggenoeg, water.binnenkl imaatbeton0."DJ>KKW ...lC02buiten, besçhut1a-cCorrosie treedt op bij gelijktijdige aanwezigheid vanwater en luchta binnenklimaatZowel grove als fijne poriën zijn ver uitgedroogd.Wel lucht, maar geen water bij de wapening, dus geencorrosieb weer en windZelfs de grove poriën zijn niet ver uitgedroogd.Wel water maar geen lucht bij de wapening, dus geencorrosiec buiten, beschutGrove poriën zijn ver uitgedroogd, fijne poriën niet.Ter plaatse van de wapening is nu water en luchtaanwezig: corrosie is mogelijkDe rol van het waterMisschien wekt het verbazing, maar bepalendvoor de carbonatatiesnelheid van beton isinderdaad in eerste instantie de hoeveelheidwaterin de poriën. De belangrijkste oorzaak is datgassen zich in water slechts uiterst langzaamkunnen voortbewegen. Moleculen van koolzuur-gas bijvoorbeeld bewegen in water 10000 maalzolangzaam als in lucht!Aan de andere kant is water onmisbaar voor dereactie van kalk met koolzuurgas; in eenuitgedroogde porie is de reactiesnelheid teverwaarlozen. Het gevolg is dat het carbonatatie-front in de praktijk vaak min of meer samenvaltmet het uitdroogfront. En nu gaat het bij dereactie gevormde water een rol spelen. Dit watervult de zojuist uitgedroogde porie. Voordat decarbonatatie zich kan voortzetten, moet dit watereerst verdampen. Carbonatatie is dus eigenlijkalleen mogelijk onder drogende ~heden; de carbonatatiesnelheid hangt directsamen met de uitdroogsnelheid. Wat bepaalt nudie uitdroogsnelheid, en in het algemeen deplaats van het uitdroogfront? Het zal geenverwondering wekken dat permeabiliteit, en dusporiestructuur, weer een belangrijke rol spelen.Maar ook de expositieomstandigheden zijn ergbelangrijk. In de praktijk kunnen we drieprincipieel verschillende omstandighedenonderscheiden:beton in een binnenklimaat, met eenbetrekkelijk lage en bovendien vrij constanterelatieve vochtigheid;beton in een buitenklimaat, met wisselenderelatieve vochtigheid, maar beschut tegenregen;beton blootgesteld aan weer en wind.Binnenklimaat (fig. 1a)Bij beton in een binnenklimaat, met een RVkleiner dan zo'n 50%, is een duidelijk drogendesituatie aanwezig. Het carbonatatiefront zal zichdus relatief snel naar binnen kunnen bewegen.Toch is er in dat geval weinig gevaar voorcorrosie: daarvoor is, naast een lage pH envoldoende aanvoervan zuurstof ook water nodig.Wanneer het uitdroogfront de wapening bereiktzal er misschien even wat roestvormingoptreden: de pH daalt beneden de 9, terwijl verderhet voor corrosie benodigde water en zeker ookde zuurstof aanwezig zijn. Zuurstof beweegt zichveel sneller door de poriën dan koolzuurgas; alshet koolzuurgas de wapening bereikt is er duszeker ook zuurstof in voldoende hoeveelheidaanwezig.Na enige tijd is het uitdroogfront echter dewapening gepasseerd en dan stopt de zojuistaangevangen corrosie weer, omdat op datmoment onvoldoende water voor de geleidingvan de corrosiestroom aanwezig is.In principe wordt de carbonatatiesnelheid in eenbinnenklimaat dus bepaald door de verdam-pingssnelheid van het water. Hoe dieper hetuitdroogfrontin het beton doordringt hoemoeizamer het transport van de waterdamp naarbuiten plaats vindt. En ook het koolzuurgas moeteen steeds langereweg afleggen. Mede daardoorkomt het dat de carbonatatie langzamer verlooptnaarmate het carbonatatiefront dieper in hetbeton is gedrongen. Voor beton in eenbinnenklimaat en niet te langeexpositietijdengeldt bij benadering dat de carbonatatiediepteevenredig is met de wortel uit de carbonatatietijd.Is na 1 jaar de carbonatatiediepte 5 mm, dan isdeze na 4 jaar 2 maal zo groot geworden, en3bedraagt dan dus 10 mm; na 9 jaar wordt het15 mm, na 16 jaar 20 mm enz. Voor langereexpositietijdengaat deze vuistregel echter nietmeer op; dan blijkt het verloop langzamer te zijndan uit de snelheid over de eerste jaren volgensde vt-formule zou worden berekend.Tegenwoordig wordt aangenomen dat uiteinde-lijk de carbo'natatie zelfs helemaal stopt. Er zijnverschillende oorzaken voor deze afwijking vanhet theoretische patroon:- het poriesysteem wordt in de loop van de tijddichter door de voortschrijdende hydratatie endoor de afzetting van het bij het carbonatatie-proces gevormde calciumcarbonaat;- door voortijdige uitdroging isde buitenste laagbeton meestal poreuzer dan het wat meer naarbinnen toe gelegen beton, dat een 'interne'nabehandeling heeft ondergaan;- watdieper in het beton moet het koolzuurgaseen lange weg afleggen om het carbonatatie-front tebereiken; vrije kalk is in ruime overmaatechter vlak achter dit front beschikbaar, enhoudt de pH ter plaatse hoog.Weer en wind (tig. tb)Heel anders is de situatie waarbij het beton-oppervlak aan weer en wind is blootgesteld. Erzullen perioden van droogtezijn,waarbij water uitde poriën verdampt en dus carbonatatiekanoptreden. Omdat de relatieve vochtigheid in eenbuitenklimaatgemiddeld hogerzal zijn dan in eenbinnenklimaat, droogt het beton langzamer uitdan in het voorgaande geval. De carbonatatieverloopt dus ook langzamer, maar is daardoorook intensiever. Er blijft minder vrije kalk achterin de uitgedroogde, gecarbonateerde zone.De droge perioden worden echter afgewisselddoor perioden met neerslag. In tegenstelling tothet langzame uitdrogen, zuigen de poriën zich bijregen in korte tijd weer vol met water. Decarbonatatie stopt dan abrupt, en kan pas weerdoorgaan wanneer in een eventuele volgende,nog drogere periode het uitdroogfront de tot dantoe bereikte carbonatatiegrens passeert.Uiteindelijk bepaalt een extreem droge periode,waarin door een combinatie van lucht- en beton-temperatuur, windsnelheid, relatieve vochtigheidvan de lucht en vooral ook tijdsduur, het betonerg ver uitdroogt, de 'maximale' carbonatatie-diepte. Maximale tussen aanhalingstekens,omdat er altijd nog wel weer eens een nogdrogere periode kan komen.In de tussenliggende natte perioden kanoverigens de carbonatatiegrens weerwat wordenteruggedrongen, doordat alkali uit diepere, nogniet gecarbonateerde lagen naarhetoppervlakdiffundeert.Voor het ontstaan van ernstige corrosieschade is4het nodig dat het uitdroogfront vele malen dewapening passeert. Bij elke passage kan decorrosie weer even doorgaan. Onder Neder-landse omstandigheden kan dat alleen gebeurenals het beton erg poreus is (hogeverdampings-snelheid) of als de wapening heel dicht onder hetoppervlak tigt. Bij normaal goed ontwerp enuitvoering is ernstige schade, ook na lange tijd,niet te verwachten.{3eton onder waterEen extr1eem geval van 'beton in weer en wind', isbeton onder water of vergelijkbareomstandigheden. In die situatie zal ook na zeerlange tijd koolzuurgas niet of nauwelijks zijnbinnengedrongen zodat carbonatatie niet zaloptreden. Omdat ook de toegang van zuurstofsterkwordt belemmerd, kunnen zelfs vrij hogechlorideconcentraties in het beton geen kwaad.Buiten, beschut tegen regen (tig. tc)Resteert de situatie dathet betonzich buitenbevindt, maar beschut is tegen regenval. Net alsbij het binnenklimaat zal het poriesysteemuitdrogen, zeker in een droge periode, met lagerelatieve vochtigheid van de lucht. Door variatiesin betontemperatuur en luchtvochtigheid zal deuitdroogsnelheid sterk wisselen. Het is zelfsmogelijk datineen periode met hoge relatievevochtigheid het watergehalte van de poriën weertoeneemt. Dat is het geval wanneer de lucht-vochtigheid buiten groter is dan in de poriën. Dewaterdamp dringt dan naar binnen en conden-seertin de poriën, op dezelfde manier alswaterdamp neerslaat op een koude ruit. Deopname van waterdoor condensatie vindtslechtszo af en toe plaats; zij verloopt bovendien veellangzamer dande waterindringing bij directcontact met water.Net als bij beton in een binnenklimaat tenslotte isde uitdroog- en dus ook de carbonatatiesnelheidkleiner naarmate het front verder naar binnentrekt.Het resultaat van dit alles is dat het uitdroogfrontna enige tijd gaat schommelen rondom eenbepaalde evenwichtsituatie. In de betreffendezone is bijna voortdurend de combinatie lage pH,zuurstof en water aanwezig. Wanneer zichwapening in deze zone bevindt, dan moet voorernstige corrosie worden gevreesd. Van de drieexpositieomstandigheden is 'buiten, beschut'dus de meest gevaarlijke.UitdroogsnelheidBij expositie in de buitenlucht ontstaat ergenseen kritische zone, waar de combinatie van lagepH, zuurstofen water frequent of langdurigaanwezig is, en dus gevaar voor corrosie bestaat.Uit het voorgaande blijkt dat deze zone, onderoverigens gelijke omstandigheden, in het gevalvan 'buiten, beschut' dieper zal liggen dan in hetermee in contact staande lucht. Bij een HV van100% zullen alle poriën gevuld zijn met water.Daalt de RV tot 90%, dan drogen alle poriën diegroter zijn dan circa 20 nm geleidelijk uit. Degrovere het snelst, de fijnere langzamer. Poriënkleiner dan 20 nm blijven gevuld met water;wanneer de RV verder daalt zullen ook dezeporiën succesievelijkuitdrogen.Neemt, na een droge periode, de HV van debuitenlucht weer toe, dan zal waterdamp hetporiesysteem binnenstromen. Deze waterdampcondenseert in de uitgedroogde poriën, en wel inprecies de omgekeerde volgorde. Eerst vullenzich de fijnste poriën, vervolgens de wat grovereenz.Met nadruk moet worden gezegd dat een enander in principe alleen geldt voor een toestandvan evenwicht. In de praktijk stellen dergelijkeevenwichten zich zeer langzaam in, vooral als hetuitdroogfront zich wat dieper onder het beton-oppervlak bevindt, en de uitdroogsnelheid, ookbij een groot verschil in RV, maar klein is. Een enander neemt echter de geschetste principes nietweg.10 100 1000poriediameter (nm)-+oJNJJJ?JJJIJJJJD?D?JIJJJIJ°0,120-2Evenwichts RV van lucht in contact met poriewater,afhankelijk van de poriediameter6080-geval 'weer en wind'. De plaats van deze zonewordt bepaald door de gemiddelde lengte van dedroge periodes en de uitdroogsnelheid. Dieuitdroogsnelheid hangt op haar beurt weer vaneen groot aantal factoren af. In eerste instantie isdeze snelheid evenredig met het verschil tussende waterdampspanning in de buitenlucht en dewaterdampspanning van het poriewater, enomgekeerd evenredig met de afstand van hetuitdroogfront tot het betonoppervlak.ln formule:De evenredigheidsconstante D is dediffusiecoëfficiënt; deze is een maat voor deinvloed van de poriestructuur op de uitdroog-snelheid. Een grotere waarde van D betekent datde waterdamp zich gemakkelijker door de poriënbeweegt,en duidt dus in het algemeen eengrovere poriestructuur aan.De poriestructuur zit ook nog op een anderemanier in de formule verstopt, namelijk in dewaterdampspanning van het poriewater, in deformule aangegeven door Pporie' Die spanninghangt, behalve van detemperatuurvan het beton,sterk af van de porieafmetingen. Hoe fijner deporiestructuur, hoe lager de evenwichtsvochtig-heid van het poriewater. Figuur 2 toont hetverband tussen de poriediameter en de RV van deS = D Plucht - PporieI= a (p)IMisschien een wat moeilijk verhaal, maar wel ergbelangrijk. Want uiteindelijk bepaalt dus deporiestructuur de plaats waar het vochtfront zichop een bepaald moment bevindt, en op welkediepte dus gevaar voor corrosie bestaat. Over dieporiestructuur, en de invloeden daarop is inBETONIEK6/3 en 6/6 al heel wat gezegd. Om devier belangrijkste factoren nog eens te noemen:- water-cementfactor,- nabehandeling,- hydratatiegraad,- cementsoort en -klasse.De kwalitatieve invloed van deze factoren zal nuwel duidelijk zijn; voor de praktijk zou het prettigzijn wanneer ook wat kwantitatieve gegevensbeschikbaar zouden zijn. Bijvoorbeeld om devraag te beantwoorden hoe groot de dekking opde wapening moèt zijn om die wapeninggedurende een bepaalde tijd afdoendebescherming te garanderen. Zulke kwantitatievegegevens kunnen eigenlijk alleen maar wordenverkregen doorhetuitvoeren van zeer langdurigeproeven die, door het grote aantal invloeds-factoren, ook nog zeer uitgebreid moeten zijn.OnderzoekresultatenEen dergelijk onderzoek loopt sinds 1965aan o.a.de Technische Hogeschool te München. Bij dit inliteratuurI1] beschreven onderzoek, zijn 17cementen, 3 water-cementfactoren en 4 beton-kwaliteiten betrokken. Na 7 jaar expositie in debuitenlucht, maar beschut tegen regen, werd hetvolgende beeld verkregen (enigszins naarNederlandse omstandigheden vertaald).53Relatieve invloed van expositietijd en cementsoort opde carbonatatiedieptei0...!!!-0rocoro·uexpositietijd EFB37,5 B45betonkwaliteit -830822,5lHJJJKJJKKKKKIKKKJJJKJJJJJI817.5t 20w-+--o..Ehe A.!!! E-o-w+=ropc A c0he B .0'--::lpc B 10pee0,7 0,8- watereernentfaetor-!>0,60.510t 20w+- -o..E.!!! E-0 -W:;:'"+-'"Co-E1]4Invloed van de water-cementfactor, cementsoort en-klasse op de carbonatatiediepte na 7jaar expositiebuiten, beschut5Invloed van de cementsoort en betonkwaliteit op decarbonatatiediepte na 7jaar expositie buiten, beschutBedacht moet echter worden dat die fijnerestructuur pas na langere tijd ontstaat; in jongbeton is, door de lagere hydratatiegraad, hoog-ovencement in het nadeel. Daar komt dan bij, datcarbonatatie het snelst verloopt in de begin-periode van de expositie. Hoogovencementbegint dus in feite met een slechte start, die laterweer min of meer kan worden ingelopen. Figuur 3geeft een beeld van het te verwachten relatieveverloop voor beidecementsoorten. Dit verloop inaanmerking nemende, mag worden verwacht dathet verschil bij kortere expositietijden groter isdan 30%, bij langere expositietijden daarentegenkleiner wordt en op den duurwaarschijnlijkhelemaal is te verwaarlozen.Cementsoort en -klasseDe hierboven genoemde factoren hebben alleeen duidelijke invloed. De invloed van cement-soort en -klasse, alsmede van de hydratatiegraadop het moment van expositie kan goed wordengekarakteriseerd door de normsterkte van decementen na 2 dagen (verschiItussen hoogoven-en portlandcement) en na 28 dagen (verschiltussen de klassen A, Ben C). Het blijkt dan dat nadie 7 jaar expositie en een wcf 0,6 de carbona-tatiediepten voor portlandcement enhoogovencement zich verhouden als 1 : 1,3.Dat lijkt misschien wat in strijd met de bekende,fijnere poriestructuur van he-cementsteen.6Behalve deze invloed van de cementsoort bleekook, zoals te verwachten was, een duidelijkeinvloed van de cementklasse. De carbonatatie-diepten voor klasse A, Ben C verhouden zich,weer bij een wcf 0,6, ongeveer als 1 : 0,7: 0,4.Water-cementfactorNog meervan belang dan cementsoorten -klasseis uiteraard de water-cementfactor. Figuur 4geeft een totaal beeld van de carbonatatiedieptena 7 jaar expositie onder de ongunstigstetoestand (buiten, beschut), waaruit duidelijk deinvloed van de water-cementfactor en tevens nogeens cementsoort en -klasse blijkt.t81Z5 817.5 822,5 830 B37,5betonkwaliteit6Schadeverwachting, weergegeven als percentage vande wapening dat na 40Îaar expositie buiten, beschut inde gecarbonateerde zone ligt, als functie van debetonkwaliteit en dekkingDruksterkteIn de praktijk is voorde duurzaamheid niet ineerste instantie de normsterkte of cementklassekenmerkend, maar de kwaliteit van het beton, minof meer tot uiting komend in de druksterkte. Weerglobaal genomen blijkt uit het onderzoek dat bijgelijke betonsterkte (en dus aangepaste water-cementfactor), de cementklasse geen invloedheeft op de carbonatatiediepte. Een interessantresultaat.Figuur 5 geeft een beeld van de te verwachtencarbonatatiediepte na 7 jaar als functie van debetonkwaliteit, weer gesplitst in beton methoogoven- en met portlandcement.NabehandelingBij de proeven werd een nabehandelingstijd van 7dagen aangehouden. Bij kortere nabehandelingneemt de carbonatatiesnelheid vooral in hetbegin van de expositie sterk toe. Langzaamverhardende cementen zijn extra gevoelig voorslechte nabehandeling, waardoor het verschiltussenhoogovencementbeton en portland-cementbeton groter kan worden. Bij voldoendedekking op de wapening zal door de internenabehandeling via het op diepere lagenpermanent aanwezige vocht, een slechte externenabehandeling toch weinig invloed hebben. Eencombinatie van geringe dekking en slechtenabehandeling kan echter funest zijn.Bij een hernieuwde bestudering van debetreffende proefresultaten (zie lit. [2]) werd,mede op grond van theoretische overwegingen,geconcludeerd dat de betonsterkte na 90 dagenverharding een goede karakterisering van decarbonatatiediepte op de lange duur kan geven,die onafhankelijk is van cementsoort,klasse en water-cementfactor.Dat is niet zo verwonderlijk. Na 90 dagenverharding is weliswaar de eindsterkte nog nietbereikt, maar neemt de permeabiliteit van hetbetonIniet veel meer af.Interessant is verder dat volgens deze publikatiehet carbonatatieproces goed kan wordenbeschreven als de kans dat na een bepaalde tijdhet carbonatatiefront een bepaalde diepte heeftoverschreden. Figuur6, een bewerking van eenserie grafieken uit de vermelde publikatie, brengtdit in beeld.Bij een betonkwaliteitB30ligt na 40 jaar expositie'buiten, beschut' en een dekking van 10mm, circa20% van de wapening in de gecarbonateerdezone. In zo'n geval is vrij zeker corrosieschade teverwachten. Een dekking van 15 mm geeft bijbeton B30 volgens deze figuur al een heel watbetere bescherming, en met 20 mm is er blijkbaarhelemaal geen gevaarmeer. Aan de andere kantis voor een B17,5 een dekking van tenminste 25mm noodzakelijk.Bij blootstelling aan weer en wind is de situatieaanmerkelijk gunstiger. Voor een betonkwaliteitB17,5 in weer en wind zijn, voor een gelijk risico,de dekkingen voor beton B37,5 buiten, beschuttegen regen, voldoende.In de ontwerp-wijziging van de VB 1974 tenaanzien van de minimale dekkingen wordtrekening gehouden met de geschetste risico's.SamenvattendDoor reactie met koolzuur uit de lucht kan de pHvan het poriewater in beton dalen van rond de 13tot beneden de 9; men noemt dit carbonatatie.In eerste instantie is de snelheid waarmee hetcarbonatatiefronthetbeton kan binnendringenafhankelijk van de mate waarin de porièn metwater zijn gevuld. Die vullingsgraad hangtweer afvan de expositieomstandigheden en de permea-biliteit van het beton. Expositie in de buitenlucht,maar beschut tegen directe regenval, is daarbijverreweg het ongunstigst.De regel dat de carbonatatiediepte evenredig ismet de wortel uit de expositietijd gaat alleen minof meer op bij expositie in een binnenklimaat. Bijexpositie in de buitenlucht blijft na een zekere tijdhet front rond een bepaalde diepte hangen. Dezediepte is het grootstwanneer hetbeton is beschutvoor directe regenval.Wanneer bij buitenexpositie de wapening in hetuitgedroogde, gecarbonateerde beton komt te7liggen kan deze gaan corroderen. Bepalend voorde vraag op welk moment deze situatie optreedtis de mate van beregening,de grootte van dedekking en de permeabiliteit van het beton. Depermeabiliteit hangt op haar beurt weer af van dewater-cementfactor, de hydratatiegraad en decementsoort.Vooral bij geringe dekking kan corrosie leiden totscheurvorming gevolgd door versterkte corrosieen eindigend met verlies van de dekking.Het blijkt dat, vooral voor langere expositietijden,de weerstand tegen carbonatatie goed kanworden weergegeven door de betonsterkte na 90dagen verharding. Uitgaande van die beton-sterkte na 90 dagen blijkt dat, onder deongunstigste omstandigheden,"'dus bij expositiein de buitenlucht, maar beschut tegen regen, dein figuur 6 aangegeven dekkingen zijn vereist.BETONlEK verschijnt 10 x per jaar.Abonnementsprijzen per jaar, inclusief verzamelbandvoor 3 jaargangen (incl. 4% BTW):Nederland, Nederlandse Antillen, België f 16,-overige landen f 26,-ISSN 0166-137x8Literatuur1. Kommission Carbonatisierung; Carbona-tisierungdes Betons, Einflüsse undAuswirkungen auf den Korrosionsschutz derBewehrung; Beton 22 (1972), Heft 72. P. Schiessl, Zur Frage der zulässigenRissbreite und der erförderlichenBetondeckung im Stahlbetonbau unterbesonderer Berücksichtigung derKarbonatisierung des Betons; DeutscherAusschuss fur Stahlbeton, 1976, Heft 255............ .. .."-'-:.#," ·..................administratie:postbus 3011 ,5203 DA 's-Hertogenboschtelefoon (073) 401231Abonnementen lopen per kalenderjaar. Aan het eindvan een kalenderjaar wordt het abonnement auto-matisch verlengd, tenzij het abonnement vóór1 december schriftelijk wordt opgezegd.