Een maandelijkse uitgave van deVereniging Nederlandse Cementindustriepostbus 3011,5203 DA 's-Hertogenbosch februari 1985Examen cursus'Onderhoud en reparatievan beton'Najaar 1984 is een nieuwe cursus van de Beton-vereniging gestart, genaamd 'Onderhoud enreparatie van beton'. Doel van deze cursus is hetverschaffen van kennis en inzicht omtrent hetduurzaam ontwerpen, onderhouden en reparerenvan betonconstructies. De cursus is bestemd voorpersonen in leidinggevende functies bij de techni-sche afdelingen van beheerorganisaties, woning-bouwverenigingen, overheidsinstellingen, alsmedefunctionarissen bij ingenieursbureaus en bouw-bedrijven. De cursus verstrekt de basiskennis dienodig is om, aangevuld met praktijkervaring, onder-houdsplannen voor betonconstructies op te stellen,eventuele schadebeelden te herkennen erï tebeoordelen. Daarnaast kan beter worden beoor-deeld wanneer inschakeling van een externe advi-seur noodzakelijk is en zal een eventueel uit tevoeren reparatie met meer inzicht begeleid kunnenworden. Dit alles vereist een diepgaande kennisvan de duurzaamheidsaspecten van beton, zowelvanuit betontechnologische als ontwerptechnischeachtergrond.Verwacht wordt dat de cursisten een vooropleidinghebben op HTS-niveau. Voorts kan de cursusBetontechnologie CB1 worden beschouwd als eenuitstekende ondergrond voor deelname aan decursus 'Onderhoud en reparatie van beton'.Behoudens de betontechnologische onderwerpenen ontwerptechnische aspecten worden behan-deld: preventief onderhoud en inspectie, schade-analyse, reparatie-advies, reparatiemethoden en-middelen en kwaliteitsborging van de reparatie.Dat de cursus in een behoefte voorziet, moge blij-ken uit het grote aantal aanmeldingen dat in kortetijd werd ontvangen. In 1985 zal de cursus nog 3maal worden gehouden. Ongeveer 120 cursistenzullen dan zijn opgeleid in dit voor een deel nogjonge vakgebied.Aan het eerste examen, dat eind november 1984werd afgenomen, hebben 30 cursisten deelgeno-men. Hiervan slaagden er 11. Om de lezers vanBETON/EK een indruk te geven van de cursusstofis besloten dit eerste examen, met uitwerking vande vragen, te publiceren. Voor degenen die zichbezighouden met problemen rond betonschadeeen aardige mogelijkheid om hun kennis te peilen.AlgemeenHet examen bestaat uit 3 delen met in totaal 14vragen. Indien een vraag volledig en juist is beant-woord, zal dit worden gewaardeerd met het bij devraag aangegeven aantal punten. Totaal aantal tebehalen punten: 110. Gebruik cursusdictaat metbijbehorende literatuur is toegestaan.Beschikbare tijd: 120 minuten.DEEL 1Vraag 1 (5 punten)Leg kort uit waarom nabehandelen van betonbelangrijk is.AntwoordVoor de vorming van cementsteen is cement enwater nodig. De vorming van cementsteen kost tijd.Wanneer in de beginfase van de verhardingteveel water verdampt, dan stopt de hydratatie enTabe/1Resultaten van de gewichtsmetingen aan decilinderschijven(vraag 2)cilinder 1 2schijf 0/5 5/10 0/5 1510G1 1163 1138 1241G2 2040 1981 2064 2119G3 1995 1943 2005 2094G4 1977 1927 1991 2085G5 1962 1915 1980 2077G6 1948 1906 1971 2072G7 1908 1866 1904 2014ontstaat een poreus, niet duurzaam betonopper-vlak. Verdamping van water op het moment dat hetbeton zich nog in de plastische fase bevindt, kanbovendien resulteren in plastische krimpscheuren.Vraag 2 (10 punten)Uit een constructie in gewapend beton worden opeen aantal plaatsen cilinders geboord. Van de kopvan elke cilinder, dat wil zeggen van de zijde die aande buitenlucht was blootgesteld, worden tweeschijven gezaagd, elk met een dikte van ongeveer5 cm. Zij worden hierboven aangegeven als 0/5resp. 5/10. Elke schijf wordt onder vacuum metwater verzadigd, vervolgens onder water en bovenwater gewogen (gewicht G1 resp. G2), en daarna inhet laboratorium bewaard bij 20 oe en een RVvan 60%.Gedurende een periode van 4 weken worden deschijven eenmaal per week opnieuw gewogen. Ditgeeft de gewichten G3, G4, G5 en G6. Tenslotteworden de schijven bij 105 oe gedroogd tot con-stantgewicht (G7).Van een tweetal cilinders zijn de verkregen resul-taten vermeld in tabel 1. Geef een beredeneerdemening over eventuele duurzaamheidsverschillenvan het beton ter plaatse van de cilinders 1 en 2.AntwoordDe proef levert de volgende gegevens op:a. Het verschil in gewicht bij de weging van deschijven onder en boven water komt overeenmet het volume van het betreffende monster.Deze volumina bedragen dus resp. 877, 843,888en878 mI.b. Uit het volume en het gewicht boven water (G2)kan de volumieke massa van het betreffendebeton worden berekend. Deze bedraagtachter-eenvolgens 2336,2350,2324 en 2413 kg/m3 ·2Tabe/2Gewichtsverlies per monster, per week(vraag 2)cilinder 1 2schijf 0/5 5/10 0/5 5/10week 1 45 38 59 25week 2 16 14 9week 3 15 12 11 8week 4 14 9 9 5c. Bovenstaande waarden zeggen iets over deporositeit van het betreffende beton. Een scher-pere indruk wordt echter verkregen door bepa-ling van het percentage verdampbaar water. Ditpercentage volgt uit het verschil tussen degewichten G2 en G7, gerelateerd aan hetvolume van het monster. Voor schijf 0/5 vancilinder 1 bijvoorbeeld 100(2040 - 1908)/877= 15 (volume) %. Op deze manier wordt ach-tereenvolgens berekend: 15%, 14%, 18% en12%. Bij cilinder 1 is er weinig verschil tussenoppervlak en dieper gelegen beton. Bij cilinder2 is er wel een fors verschil. Het oppervlak isveel poreuzer, mogelijk door voortijdigeuitdroging.d. Porositeit zegt wel wat over de duurzaamheidvan beton, maar de permeabiliteit eenbetere indruk. Een geringere permeabiliteit komtonder andere tot uiting in een lagereverdampingssnelheid. Het gewichtsverliestijdens het bewaren bij 60% RV geeft een beeldvan de permeabiliteit, en dus de duurzaamheidvan het beton.In tabel 2 is het gewichtsverlies per monster, perweek genoteerd.De indruk wordt bevestigd dat het beton vancilinder 2 gemiddeld een betere kwaliteit heeft danhet beton van cilinder 1. De toplaag van cilinder 2 isechter minder dicht dan de toplaag van cilinder 1.Qua duurzaamheid lijkt het beton van cilinder 1 dusbeter te zijn.Vraag 3 punten)Van de onderkant van een balkon wordt 2 jaar na in-gebruikname op een 4-tal plaatsen de carbonatatie-diepte gemeten. Dezebedraagt respectievelijk 9,6,11 en 8 mmo De dekking op de wapening is 20tot 25mm.EpIO,2g/1)Ep!2g/llEp(20g/1)20 gILI2III0,0- 0.51Pourbaix-diagram met aanduiding van de Î 0,5drie situaties zoals aangegeven in vraag-1,02 4 6 8 10 12 14pHKunt u, op basis van deze gegevens, iets zeggenover de te verwachten levensduur van het betreffen-de balkon, of heeft u aanvullende gegevensnodig? Zo ja, welke?AntwoordDe gemiddelde carbonatatiediepte bedraagt8,5 mmo Zou deindringdiepte evenredig zijn met dewortel uit de expositietijd (de vuistregel voor eeneerste benadering), dan zou dus na (20:8,5)2 x 2jaar = ongeveer 10 jaar na ingebruikname dewapening in gevaar komen. Onder de gegevenexpositieomstandigheden gaat de ech-ter niet op; verwacht moet worden dat het proceslanger duurt. Daar komt bij dat door oppervlakkigeuitdroging direct na de produktie al na korte tijdeen carbonatatiedlepte van enkele millimeters kanontstaan. In het daaronder gelegen beton gaat dehydratatie nog door en is de uitdroog- en dus decarbonatatiesnelheid veel kleiner dan in de poreu-zere toplaag.Het is echter ook mogelijk dat het beton wel goed isnabehandeld, maar dat het beton als geheel nieterg dicht is. Geconcludeerd moet dus worden datonvoldoende gegevens beschikbaar zijn om eenbetrouwbare conclusie over de te verwachtenlevensduur te geven.Te overwegen valt om de dichtheid van de buitenste10 mm te vergelijken met die van het dieper gelegenbeton. Een andere mogelijkheid is om voorlopigniets te doen, maar na een aantal jarende carbonatatiediepte nog eens te meten. Er kandan een indruk worden verkregen hoe snel hetproces in werkelijkheid verloopt, waardoor mogelijkwel door extrapolatie de levensduur betrouwbaarkan worden geschat.Vraag 4 (10 punten)Wat zijn de kansen op roestvorming enlof pittingvoor wapening in beton met 0,2% vrij chloride in hetporiewater, wanneer het beton aan weer en wind isblootgesteld, en de wapeninga. langdurig en ruimschoots wordt belucht;b. voortdurend volledig van :de buitenlucht is afge-sloten;c. in de uitgedroogde zone heeft gelegen, maar alweer enige tijd is afgesloten van beluchting.Beredeneer uw antwoord en ondersteun dit door dedrie genoemde situaties in het op de bijlagegegeven Pourbaix-diagram in te tekenen.Hoe beoordeelt u de situatie wanneer a., b. en C.geleidend zijn verbonden?AntwoordIn situatie a. moet worden aangenomen dat hetbeton ter plaatse is gecarbonateerd en dus een pH8 à9 heeft. De potentiaal van het staal ten opzichtevan de porievloeistof moet in het Pourbaix-diaqramworden gezocht op de lijn 'belucht' (fig. 1). Het blijktdat het staal nog steeds in het passievegebied ligt. De chlorideconcentratie is echter vandien aard dat deze potentiaal ruim boven depittingpotentiaalligt (zie lijn van 2 gil). Geconclu-deerd moet worden dat geen algemene corrosiegevreesd hoeft te worden, maar er wel gevaar isvoor putvormige corrosie.In situatie b. zal het beton nog niet zijn gecarbona-teerd terwijl ook niet van beluchting sprake is. Depotentiaal wordt dus gevonden op de lijn 'onbe-lucht' bij pH = 12 à 13. In deze situatie ligt het staalin het corrosieve gebied. De corrosiesnelheid isechter te verwaarlozen.In situatie c. tenslotte zal het beton een pH 8 à 9hebben en de potentiaal op de lijn 'zwak belucht'liggen. Uit fig. 4 van de bij de cursus uitgereiktesyllabus blijkt dat onder deze omstandigheden voorernstige corrosie moet worden gevreesd, vooral ookomdat het beton ter plaatse voldoende vocht voorelektrische geleiding bevat.342-9Reparatie van betonschade aan galerijplaten.De foto's tonen beelden van de schade, verschillendefasen van de reparatie (waaronder aanbrengen van extrawapening) en het uiteindelijke resultaatWanneer de drie situaties geleidend zijn verbon-den, dan zal de potentiaal van a. wat dalen (gevaarvoor pitting neemt af, maar bestaande pitten corro-deren door), terwijl de potentialen van b. en c. toe-nemen. Voor b. is het effect nog steeds te verwaar-lozen, maar bij c. neemt de corrosiesnelheid sterktoe. Tenzij de potentiaalstijging zo groot is dat c. inhet passieve gebied terecht komt. De situatie van a.en c. wordt dan gelijk: geen gevaar voor roesten,maar wel voor pitting.DEEL 2Vraag 5 (10 punten)Geef in telegramstijl aan welke stappen u zouondernemen om er achter te komen of eengeconstateerde schade wel of geen gevolg is vaneen ontwerpfout.Bij deze vraag dient u niet aan één bepaald typeschade te denken.Antwoorda. Kijken naar de verschijningsvorm van deschade.b. Verzamelen van gegevens die, afHankelijk vande verschijningsvorm, kunnen bestaan uit een ofmeer van de volgende punten:- beton dekking op de wapening,scheurwijdte,- carbonatatiediepte,- cementsoort,- porievolume,- CF-gehalte,- doorbuiging,- aangebrachte belasting,- omgeving.c. Voorlopige conclusies trekken en toetsen aanvoorschriften, bestek, tekeningen enberekening.d. Definitieve conclusies trekken.Vraag 6 (5 punten)Hoe komt het datde kostprijs van een goed ontwor-pen betonconstructie nauwelijks beïnvloed wordtdoor duurzaamheidseisen?AntwoordDe ontworpen duurzaamheid van het materiaalbeton wordt in hoofdzaak bepaald door de dichtheid(permeabiliteit) en in bepaalde gevallen ook door decementsoort.Een dichte cementsteen kan worden verkregendoor te streven naar een zo laag mogelijke water-cementfactor, een goede verdichting en een goedenabehandeünq, De kosten van dit streven zijn eenfractie van de totale bouwkosten.Vraag 7 (5 punten)Waarom is onderhoud van betonconstructies opbasis van wachten op klachten ondoelmatig?AntwoordWanneer de leek zichtbare schade constateert, ishet proces al zover gevorderd dat kostbaar herstelnodig is. Bij regelmatige, deskundige inspectie kanmen het probleem zien aankomen en tijdig met veelgoedkopere maatregelen ondervangen.Vraag 8 (10 punten)Hieronder is een aantal Sfb-codes gegeven:(21) buitenwanden(41) buitenwandafwerkingenE constructies ter plaatse gestortP pleisterwerkR stijve platenf2 grindbetonf6 asbestcementU beheert een groot aantal kantoorgebouwen inNederland. U laat de betonconstructie van elkgebouw regelmatig inspecteren en de bevindingenregistreren. U maakt gebruik van het Sfb-systeem.Voor een van de gebouwen blijkt uit het inspectie-rapport dat er betonschade aan de qeprefabrl-ceerde betonnen gevelbekledingsplaten en aan deter plaatse gestorte massieve onderbouwwandenvoorkomt.Het ligt voor de hand dat u zekerheidshalve eenaantal codes uit uw archief doorlicht. Welke van on-derstaande codes zou u zeker kiezen en waarom?(41) R f2(41) P f2(41) R f6(21) E f2Onder code (41) f2 vindt u dat 4 jaar geleden aansoortgelijke platen, onder meer aan hetzelfde kan-toorgebouw, reeds lichte schade is geconstateerd.Men heeft toen een en ander plaatselijk bijgewerkt,omdat de wapeningsdekking overal ruimschootsaan de voorgeschreven 25 mm bleek te voldoen.Nu blijken echter op veel platen plaatselijk roest-vlekken zichtbaar te zijn en haarscheuren voor tekomen, die er bij de vorige inspectie niet waren.5Besluit u tot nadere inspectie? Licht toe (waaromwel of niet).Verzamelt u meer informatie? Zo ja, welke?Licht aan de hand van dit voorbeeld kort hetgebruik van het bouwclassificatiesysteem toe.Antwoorda. De code (41) R f2 en de code (21) E f2 moetenzeker worden gekozen. De eerste kan informatiebevatten over soortgelijke geprefabriceerde ge-velbekledingsplaten in andere objecten, detweede over in het werk gestorte buiten-wanden.b. Het lijkt gewenst om de bekledingsplaten naderte inspecteren. Inspectie van de onderbouw-wanden ligt minder voor de hand, gezien hetfeit dat onder code (21) E f2 geen veront-rustende informatie werd gevonden.c. De gegeven informatie duidt er op dat chloride-schade niet uitgesloten mag worden. Het classi-ficatiesysteem geeft de mogelijkheid om na tekijken of wellicht deze geprefabriceerde gevel-bekledingsplaten van dezelfde fabrikant en uitdezelfde produktieperiode komen als de platenwaaraan eerder schade is geconstateerd.Wanneer daar aanleiding toe lijkt te bestaan,kan aan de hand van enkele boormonsters dechlorideaanwezigheid nader worden bekeken.Dit moet zeker gebeuren vóór lot een meeromvangrijk onderzoek wordt besloten.d. Registratie van inspectie-informatie door middelvan dit systeem geeft de mogelijkheid verban-den te leggen tussen verschijnselen die in tijdén/of project ver uit elkaar liggen. Een structure-Ie fout kan daardoor vroegtijdig worden herkendaan de hand van een aantal schijnbaarincidenteel voorkomende verschijnselen.DEEL 3Vraag 9 (5 punten)Hoe onderkent men het verschil tussen corrosieten gevolge van carbonatatie en corrosie tengevolge van chloride?AntwoordBij corrosie ten gevolge van carbonatatie is meestaljuist dát deel van het staal aangetast dat in degecarbonateerde zone ligt. Bij corrosie als gevolgvan chloriden kan ook staal in niet-gecarbonateerdbeton zijn aangetast. Tevens vloeien in dat geval decorrosieprodukten vaak uit en kan putcorrosieworden geconstateerd.Uitwendige herkenningspunten kunnen zijn:- carbonatatle: afdrukken wapening, met roest ge-concentreerd op het staal.- chloride: uitvloeien van roestprodukten, bruinevlekken op het oppervlak, vaak ook zonder datscheuren zichtbaar zijn.6Definitieve vaststelling kan echter alleen plaats vin-den na analyse van het beton.Vraag 10 (5 punten)Noem 3 oorzaken van schade die kan optreden bijongewapend beton.AntwoordDrie belangrijke oorzaken van schade aan ongewa-pend beton zijn:1. combinatie van vorst en dooizouten;2. mechanische belasting;3. zuurvorming (vooral in riolen).Eventueel kunnen verder worden genoemd:4. sulfaten;5. alkali-aggregaatreactie.Vraag 11 (10 punten)In een gebouw bestaande uit betonvloeren,-balken en -kolommen zijn door overbelasting devloervelden ernstig gescheurd. De huidige functievan het gebouw moet gehandhaafd blijven.Geef aan of hieraan kan worden voldaan en opwelke wijze.AntwoordIn de eerste plaats dient te worden vastgesteld wathet verschil is in toelaatbare en aanwezigebelasting. Hiervoor moeten in ieder geval van devloeren, maar mogelijk ook van de balken enkolommen de relevante dimensies en wapenings-percentages worden doorgerekend.Vervolgens moet worden nagegaan hoe aanvullingvan de wapening, indien nodig gebleken, mogelijkis. Dit zou bijvoorbeeld kunnen gebeuren door deconstructie te ontlasten met stempels en vijzels,waarbij ook de doorbuiging door eigen gewichtzoveel mogelijk wordtgecompenseerd.Vervolgens kan dan de noodzakelijke wapeningworden aangebracht en de gewenste dekking doormiddel van spuitbeton of speciale storttechniekenworden gerealiseerd.Vraag 12 (5 punten)Welke factoren kunnen de kostprijs van eeneenvoudige (niet-constructieve) reparatiebeïnvloeden?AntwoordDe kostprijs van een dergelijke reparatie wordtvooral bepaald door de bereikbaarheid. Daarbij kanworden onderscheiden:- bereikbaarheid in de hoogte;- belemmering door andere constructiedelen.Daarnaast kunnen van belang zijn:- externe omstandigheden waardoor alleengedurende bepaalde tijden gewerkt kan worden;- afzettingen;- afscherming.Tabel 3Vergelijkend overzicht van reparatiemortels inzake debelangrijkste eigenschappen(vraag 13)beton zand-cernent polymeer gem.mortel zand-cementmortelspuit-betonkunsthars-morteldruksterktetreksterkteelasticiteitmodulusuitzettingscoëfficiënt=