5 T C H T N G BETONPR 5 M ADuurzaamheidIvan betonin agrarische milieusInde agrarische sector wordt veel metbeton gebouwd voor tal van toepassin-gen, zoals erfverhardingen, stalvloerenen opslagsilo's.De omstandigheden waarin die beton-constructies komen te verkeren, kunneninvloed hebben op de levensduur. Omman en paard te noemen, de bedrijfsom-standigheden brengen met zich mee dataantasting van beton kan optreden.h e t is van belang de verschillendeaantastingsmechanismen te kennen ente weten welke technologische middelenen maatregelen genomen kunnenworden om constructies te maken dievoldoen aan hun functie. Ook deontwerper kan materiaalaantastingvoorkomen. Bijvoorbeeld door een juistevormgeving en detaillering van beton-constructies en door aandacht tebesteden aan het logisch afvoeren vanschadelijke stoffen.OVERZICHT AGRARISCHE SECTORHet hier gehanteerde overzicht van de 'agrarische'sector, vertaald naar milieus, heeft betrekking op deprimaire (dierlijke en plantaardige) produktie. Ditbetekent dat de industrie die de landbouwproduktenverwerkt, niet wordt belicht.In hoofdlijnen ziet het overzicht er dan als volgt uit:stallen: huisvestingvoor met name rundvee, varkensen pluimvee, maar ook voor paarden.- opslag- en bewaarsystemen: opslag van allerleiprodukten zoals voeders en kunstmest, en bewaringvan oogstprodukten zoals aardappelen, bieten,granen en uien.- verhardingen: erven, toegangswegen en bedrijfs-wegen, voornamelijk gebruikt voor transport vanvee en produkten tussen het erf en de percelenland. Tabel I op de volgende paginageeft hetoverzicht van oppervlakten aan betonvloeren.StallenDe stalruimten en de stalvloeren zijn bouwdelen waarzowel geprefabriceerd als ter plaatse gestort betonruimschoots wordt toegepast.Bij de stalvloeren gaat het om vloeren van verzor-gingsruimten (onder meer voergangen, werk- encontrolegangen) en die van de stal- en hokgedeelten,waarin de dieren worden gehouden. In de rundvee- envarkenshouderij worden veelvuldigroostervloerenvan gewapend beton toegepast. De sleuven tussen demei 1995Tabel IGeschatte oppervlakte aanbetonvloeren in de agrarischesector in Nederland permedio 1993.categorie deelcategorie vloeropp.in beton[x 106 m2]bedrijfs- veehouderij (rundveestal) 25gebouwen veehouderij (varkensstal) 9véehouderij (pluimveestal) 7veehouderij (overig) 3tuinbouw (teeltvloeren) 7tuinbouw (overig) 3akkerbouw Iopslag- mestkelder (exclusief dek) 15faciliteiten mestsilo 3sleufsilo Ikuilvoerplaat Ibewaarplaats 3weg- erfverharding 5verhardingen bedrijfsweg 4betondelen dienen voor de afvoer van faeces en urinenaar de onder de vloer gelegen opslagruimte,bijvoorbeeld een mestkelder.De boven- en zijvlakken van vloerelementen kunnenworden blootgesteld aan vaste en vloeibaremestbestanddelen. Bij mestopslag onder de vloerwordt de vloer van onder af blootgesteld aan gassenuit de mest.Niet alleen de mest, maar ook het voer en dereinigings- en ontsmettingsmiddelen kunnen leiden totaantasting van het betonoppervlak. Daarnaast kunnenmechanische belastingen door de dieren zelf maar ookdoor bijvoorbeeld spoelwater, mestschuiven enhogedrukspuiten een aanmerkelijke belasting voor hetbeton met zich meebrengen.Opslag en bewaringMestEr zijn drie soorten dierlijke mest te onderscheiden:gier (vloeibare mest), mengmest en vaste mest. Hetonderscheid wordt gemaakt op basis van het gehalteaan droge stof in de mest, respectievelijk circa 3%, 2-20% en 35-40% (rn/rn).Vooral bij opslag en bewaring van mest ontstaat in eengesloten systeem een verhoging van de agressieveinwerking op beton.Tijdens de opslag vinden chemische en biologischeomzettingen plaats, waarbij als eindproduktenbijvoorbeeld zwavelwaterstof, propionzuur enazijnzuur ontstaan. Tevens moet rekening wordengehouden met de aanwezigheid van sulfaat en chloor.De zuurgraad (pH) zal veelal niet dalen beneden 5,5.Van het volume aan mengmest wordt rnomenteel inons land ongeveer 20% opgeslagen in silo's en circa75% in rnestkelders. Het afdekken van mestsilo'sbetekent dat ook boven de mestspiegel een agressiefmilieu ontstaat. Als we naar de duurzaamheid vanbeton kijken, valt vooral het mogelijk ontstaan vanrelatief hoge concentraties H2S op. Deze stof kanonder bepaalde condities worden omgezet inzwavelzuur (H2S04) , dat behoorlijk agressief is voorbeton.Voer en produktenIn Nederland wordt veel gras en snijmaïs ingekuild.Veelal in een rijkuil ofeen sleufsilo. Gedurende deeerste drie weken van opslag komt het grootstegedeelte van het perssap vrij. Omdat de verhardingonder een helling is aangelegd, wordt dit sap afgevoerden daarna overgepompt naar een mestkelder ofmesttankwagen. De hoeveelheid vrijkomend perssapkan bij nat gras oplopen tot wel 200 liter per ton versprodukt. De zuurgraad van dit sap is relatief laag.Snijmais heeft een zuurgraad (pH) van 3,5 - 4!Gevormde zuren zijn bijvoorbeeld melk-, azijn- enboterzuur.KunstmestIn de plantaardige produktiesector. zowel deglastuinbouw als de tuinbouw in de open lucht (teelt inpotten en containers), worden meer en meerbetonnen verhardingen aangelegd. Bij gangbarewatergeefsystemen, zoals het'eb- en vloedsysteem enmechanische beregening, komt het beton in aanrakingmet het voedings- of gietwater. De pH van hetgietwater varieert tussen 5,5 en 6,0, maar kan inextreme gevallen dalen tot 4,5.Rekening moet worden gehouden met de gebruiktemeststoffen, waarin onder meer zouten zijn opgelost.Ook bij de open teelten, de akkerbouw en groente-teelt in de vollegrond. speelt voor het beton desamenstelling van de gebruikte kunstmestsoorten eenbelangrijke rol, bijvoorbeeld de gehalten aan calcium,magnesium, kalium, sulfaat en fosfaat.Uiteraard dienen niet alleen de verhardingen teworden beschouwd. Hetzelfde geldtvoor poeren enwanden van kassen die rnet zouten uit het grond- envoedingswater in contact kunnen komen, een agressiefmilieu dus.Verhardingen AANTASTING VAN BETONBij betonnen erfverhardingen en toegangswegen is erweinig verschil met gewone verhardingenWel moet rekening worden gehouden met demogelijkheid dat aantastende stoffen op de verhardingterecht kunnen komen. Weglopende perssappen uiteen sleufsilo bijvoorbeeld. Het is verstandig eenontwerp zodanig te detailleren dat dergelijkeverontreinigingen worden vermeden.In de agrarische sector hebben we vooral te makenmet de directe aantasting van beton. Eventueeloptredende indirecte aantasting (wapeningscorrosie)verschilt niet van andere sectoren in de bouwen blijftbinnen het kader van deze BETONlEK buitenbeschouwing.Tabel 2 geeft een kort overzicht van de te behandelendirecte aantastingsvormen.Tabel 2Overzicht vanbehandelde directe aantastingsvormenChemische aantastingDe verschillende vormen van aantasting worden in hetkort besproken.Er kan zowel chemische als fysische aantastingoptreden. De chemische aantasting werkt direct in opde cementsteen doordat bestanddelen met decementsteen reageren.Bij fysischeaantasting is sprake van inwerking op hetbeton zonder reactie met de cementsteen.Fysischeaantasting:· erosie· vorst· zoutenChemische aantasting:· zuren:- organisch- anorganisch· sulfaatZuuraantastingBij deze vorm van aantasting tast een agressieve stofde cementsteen aan. Dit kan zich op twee verschillen-de manieren manifesteren.Inde eerste plaats is er de aantasting waarbij decementsteen als het ware oplost. We kunnen ditwaarnemen bijzwavelzuuraantasting, aantasting dooraangezuurde mengmest, melkzuur enz. De toeslagma-terialen in het beton worden niet aangetast, waardoorna verloop van tijd het uiterlijk van een soortuitgewassen beton wordt verkregen. Onderscheid kanworden gemaakt tussen organische zuren (zoals vannature aanwezig in mest) en anorganische zuren (diebijvoorbeeld worden toegevoegd bij het aanzuren vanmest). Een bijzondere vorm van aantasting doorzwavelzuur ontstaat bijopslag van mest. Hier wordteen milieugecreëerd waarin, als gevolg van bacteriolo-gische activiteit, een omzetting in zwavelzuurplaatsvindt. Dit proces wordt ook wel biogenezwavelzuuraantasting (BZA) genoemd. Onder dezeomstandigheden ontstaat dus een grotere mate vanagressiviteit dan bij de oorspronkelijke mest zelf.Zoutzuur, zwavelzuur en salpeterzuur zijn sterkaantastend. Melkzuur en koolzuur zijn minderaantastend. Zwavelwaterstof is een zeer zwak zuur enop zichzelf nauwelijks schadelijk. Onder invloed vanbacteriën is echter omzetting zwavelzuur mogelijk(BZA).SulfaataantastingAls beton wordt blootgesteld aan een milieu metsulfaten, ontstaan er reacties die in cementsteen eenzwellend of uitzettend effect hebben. Dit is het gevolgvan het vormen van ettringiet, een produkt dat relatiefveel water bindt waardoor expansie optreedt.Maatregelen:De snelheid van aantasting door zuren is sterkafhankelijkvan de pH en de verversingsgraad en vande dichtheid van het beton. Bij aantasting door zurenis het opvoeren van de dichtheid de enige mogelijkheidom extra bescherming te verkrijgen. Hierbij moetworden bedacht dat beton (een base) in principe dooreen zuur kan worden aangetast. Hier is van geval totgeval een beoordeling vereist. Tabel 3 geeft inzage inde te nemen maatregelen, waarbij het principe vanverhoging van dichtheid als extra bescherming isgehanteerd.Ingeval van sulfaataantasting moet in eerste instantieeen sulfaatbestand cement worden toegepast. Dat is inNederland meestal een hoogovencement meteenslakpercentage > 65%(CEM III/B of CEM 1I1/C). Ookportlandcement met een C3A-gehalte < issulfaatbestand.Fysische aantastingZoals eerder gesteld is bijfysische aantasting er sprakevan aantasting van beton zonder een reactie met decementsteen. We kunnen drie vormen onderscheiden:ErosieErosie kan als een verweringsverschijnsel wordengekarakteriseerd. De snelheid van aantasting hangtonder meer af van de stroomsnelheid van het water,de aanwezigheid van vaste deeltjes en de aanwezigheidvan onregelmatigheden in het oppervlak. Deze vormvan aantasting vindt men bijvoorbeeld bij het reinigenvan stalvloeren met water onder hoge druk.Maatregelen:Voor het verkrijgen van beton met een goedebestandheid tegen erosie is een goede oppervlakte-kwaliteit noodzakelijk. Het verkrijgen van die goedeoppervlakte-kwaliteit is voor een zeer belangrijkgedeelte afhankelijk van de juiste vorm van nabehande-ling.Verder moet de samenstelling ook aan een aantalvoorwaarden voldoen, zoals een lage water-cementfactor (0,40 à 0,45) en een cementgehalte datniet onnodig hoog is, bijvoorbeeld maximaal 350kgIm3.VorstldooizoutBij expositie van beton in totaal verzadigde situatie, ishet materiaal gevoelig voor vorst.Door vorst kan afschilferingvan het oppervlakoptreden. Dit is het gevolg van uitzettend water bijbevriezing. Als tijdens deze uitzetting het water nietuit de poriën naar buiten kan treden of indien deporiën onvoldoende ruimte bieden om deze expansieop te vangen, zal het ijs een grote druk op deporiewanden uitoefenen. Hierdoor ontstaantrekspanningen in het beton die afschilfering kunnenveroorzaken.Maatregelen:De vorstbestandheid van verhard beton wordtbepaald door de oppervlaktekwaliteit en deporiënstructuur. Dooizouten versterken de invloedTabel 3Overzicht vanmogelijke aantastingsmechanismen vanbetonnen bouwdelen, en aanbevolen milieuklassen en dekkingB,e, Kmilieu- dekkingklasse [mm]5d 305d 302 252 255d/5b 30/25Sb 305d 305d 30Sb 30Sb 30Sb 30Sc 353 302 25Sb 30Sb 305d 305d 30Sa 302 255d 30Sb 30B,C,DB,C,D,G, LE,FE,FH,KKABBHaantastingsmechanismenI 2B,C, D, F,I,}B,C, D, F,I,}EE,G,}B,C, D, F,G, H,I,jB,C,D,LB,C,D,Lj,KjG,j,KE,F- in kas(eb-vloed)- buiten- poer, slooferf en toegangswegkavelwegreinigingsplaats- vaste mest- kunstmest- kuilvoer- GFT-compost (uitgerijpt)aardappelen, suikerbieten- suikerbietenpulpbloembollen, fruit,uienverharding(verkeer)verharding(opslag)melkzuurF overige vetzurenI Eventuele aantasting apgehele bouwdeel.2 Eventuele aantasting·opdeelvanhetbouwdeel.Aantasting daar:A zwavelzuur (BZA) ammoniumB sulfaat D magnesiumG logenH carbonatatieI chlorideJ = erosieK vorst en/ofdooizoutL =uitkristallisatievan de vorstbelasting. Daarom wordt dan ookaanbevolen bijvorst en dooizouten een lagere water-cementfactor (max. 0,45: milieuklasse3) toe te passendan bijvorst alleen (max. 0,55: milieuklasse 2). Extrabescherming tegen vorst kan worden verkregen doorgebruik van een luchtbelvormer.ZoutenEen derdeaantastingsvorm ontstaat door uitkristallisa-tie van zouten. Oorzaak is de continue opname vanzouten zoals die bijvoorbeeld kan optreden als hetbeton aan nat-droogwisselingen onderhevig is. Doorcapillaire opzuigingstijgt het water in het beton hogerdan bijvoorbeeld de grondwaterstand. Hierbij wordenzouten in opgeloste vorm opgenomen,waarna naverdamping van het water het zout achterblijft. Als dezouten niet uitspoelen door bijvoorbeeld regen vindtophoping van zout in het beton plaats. Bij uitkristallisa-tie neemt het volume van het zout met een factor 2tot 5 toe (expansie), waardoor de buitenhuid van hetbeton kan worden afgedrukt. Een bekend voorbeeldvan dit aantastingsmechanisme is de beschadigingvante poreuze kaspoeren.Maatregelen:Hoe dichter het beton, des te minder is de aantastingdoor zouten, veroorzaakt door uitkristallisatie vancapillairopgezogen produkten. In dit geval is hetgebruik van hoogovencement aan te bevelen.JkC&&ren een beschermende laagworden opgebracht. Hetis wel zo dat de levensduur van zo'n laagbeperkt is enna een jaar of vijfzal een nieuwe laagaangebrachtmoeten worden.In bestaande situaties kan door onzorgvuldighedenschade zijn opgetreden die zo ernstig is dat bescher-mende maatregelen nodig zijn. Coaten van hetoppervlak is dan een goede wijze van beschermen.De drie genoemde technieken worden kortbesproken. Onderscheid gebeurt op basis van de dikteen dichtheid van de aangebrachte laag.HydrofoberenHierbij wordt een waterafstotend middel aangebracht.Door het waterafstotende karakter van het betonblijven de druppels op het oppervlak achter en zijnhiervan gemakkelijkte verwijderen. Het transport vanwaterdamp vanuit het beton naar de omgevingvindtdaarentegen onbelemmerd plaats. De dikte van deaangebrachte laagis verwaarloosbaar klein.ImpregnerenBij deze behandeling worden de poriën geheel ofgedeeltelijk gevuld met een impregneermiddel. In depraktijk treft men nogal eens Impregneren mettechnieken voor de bescherming vaneenbetonoppervlak:- Hydrofoberen: waterafstotend maken vanhet oppervlak. Delaag laatwaterdamp enigszins door.- Impregneren: het bekleden vande poriewanden met een damp-ondoorlatend produkt. Eventueel het inmeerof mindere matevullen vande poriën.- Coaten: het afdekkenvanhet oppervlak met eendamp-ondoorlatende laag. Het vullen vande poriën isgeeneerstevereiste.Intabel 3 op de vorige paginais een overzicht gegevenvan een groot aantal toepassingen in de agrarischesector die aan meer of minder agressieve omstandig-heden worden blootgesteld.Voor de volledigheidzijntevens de soorten aantastingweergegeven en daaraan min of meer gekoppeld detoe te passen milieuklasseen de aan te houdenbetondekking. Uit dit overzicht blijktduidelijkdatverreweg de meeste onderdelen ingedeeld zijn inmilieuklasse 5, dat wil zeggen meer of minderagressieve omstandigheden. Overigens kan dezemilieuklasseook worden voorgeschreven in verbandmet milieu-eisen (vloeistofdichtheid).BeschermingHoe goed en zorgvuldigeen betonconstructie wordtgemaakt, in sommige gevallen kan het nuttig zijn extramaatregelen te overwegen.Bij nieuwbouw kan door hydrofoberen of irnpregne--. .. . . .HYDROrOBEREN IMPREGNEREN COATENhydrofoberende eigenschappen aan, zodat niet alleensprake is van het verstoppen,maar ook van hetwaterafstotend maken van de poriën. De laagdiktebedraagt circa 0,05 mmoCoatenBij coaten staat het afsluiten van het betonoppervlakvoorop. Dit betekent dat de onder de coatingaanwezige poriën niet per se geheel gevuld hoeven tezijn. De coating wordt meestal aangebracht inmeerdere lagen,waardoor de totale laagdikte kanoplopen tot zo'n I - 2 mmo De minimale laagdikteheeft een orde van grootte van 0,I - 0,2 mmoIn figuur I is een overzicht gegeven van de kenmer-kende inwerking van de besproken wijzen vanoppervlaktebescherming.NabeschouwingOnlangs is een studie voltooid waarin betontoepassin-gen in de agrarische sector zijngerelateerd aan demilieu-omstandigheden waarin die constructies komente verkeren.Na het algemene overzicht zijn de gevolgen besprokendie het inwerken van stoffen uit deze milieus voorbeton kunnen hebben. De aan het beton te stelleneisen kunnen worden vastgesteld door het toepas-singsgebied te koppelen aan een milieuklasse.Soms zijn de milieu-omstandigheden van dien aard dateen aanvullende bescherming van het beton gewenstis. Gekeken is naar bescherming bij nieuwe enbestaande constructies.ColofonBETONlEK is een praktijkgericht voorlichtingsbladop het gebied van de betontechnologie en verschijnt10keer per jaar.Uitgave:Stichting BetonPrismapostbus 3532, 5203 DM 's-HertogenboschRedactie: 073 - 40 12 22Abonnementen: 073 40 12 3 IDe Stichting BetonPrisma is een initiatiefvan deVereniging Nederlandse Cementindustrie (VNC).In onze volgende uitgave:Examen Betontechnoloog BV 1995Het istraditie omjaarlijksBETONlEK te behandelenopgezet dang'ebfllikeirljk;geïntroduceerd en dehoeLiteratuurFrénay,J.W. en H. Zilverberg (red) - Duurzaamheidvan beton in agrarische milieus, IMAG-DLO / CURrapport, 1993, 108 pp.Leidraad voor de toepassing van betonmortel in deland- en tuinbouw - VNC, 's-Hertogenbosch, 1995,72 pp.Agrabeton 95/1 (themanummer Duurzaamheid) eenuitgave van de Stichting BetonPrisma,'s-Hertogenbosch 1995.Daar maak ie 't mee.Overname van artikelen en illustraties is toegestaan,onder voorwaarde van bronvermelding.Abonnementsprijzen:Nederland f 26,50België f 27,50andere landen f 42,-Abonnementen lopen per kalenderjaar en wordenautomatisch verlengd, tenzij voor I decemberschriftelijk wordt opgezegd.ISSN 0166-137xRectificatie BETON/EK /0/5In BETON/EK IO/S 'Duurzaamheid van beton in agrarische milieus' zijn in tabel 3 op blz. 6 enkele fouten geslopen.Hieronder treft u de gecorrigeerde tabel aan. U kunt deze pagina invoegen in BETON/EK IO/S.Tabel 3Overzicht van mogelijke aantastingsmechanismen vanbetonnen bouwdelen, en aanbevolen milieuklassen en dekkingaugustus/september 1995