5 T C H T N G BETONPR 5 M APOSTBUS 35325203 DM -s HERTOGENBOSCHHydrofoberen een dergelijk wegdek mindereffectief kan worden bestreden alsgevolg van de open structuur.Hydrofoberen van beton is een oppervlaktebehandelingdie ervoor zorgt dat het betonoppervlak waterafstotendwordt. Als gevolg hiervan zal het beton (veel) minderwater opzuigen. Eventuele in dit water opgeloste stoffen,zoals chloriden, die schadelijk zijn voor beton of wape-ning, worden daardoor ook niet opgenomen.Hydrofoberen is dus een methode om het beton tebeschermen.Waarom beton hydrofoberen, zalmen zich afvragen?Goed beton istoch voldoende dicht om hetmateriaal zelfen de wapeningduurzaam te beschermen? Datgeldt alleen voor een goeduitgevoerde betonconstructie. Dekwaliteit van het betonèn dedekking zijn dan voldoende om degewenste levensduur te halen.Er zijn echter uitzonderingenwaarbij een extra beschermingzoals hydrofoberen zinvol is.Tijdens de uitvoering kunnenonvolkomenheden ontstaan diegevolgen hebben voor de duur-zaamheid, zoals te weinig dekkingop de wapening of een te hogepermeabiliteit van het beton dooreen onjuiste (na-)behandeling.Daarnaast kanbeton aan agres-sieve omstandigheden wordenblootgesteld, bijvoorbeeld vorst-dooizoutbelasting. Het gebruik vandooizouten brengt met zich meedat de omstandigheden op eenbrug of viaduct ronduit agressiefgenoemd mogen worden. Detoepassing van Zeer Open AsfaltBeton (ZOAB) betekent dat nogmeer dooizout moet wordengebruikt, omdat de gladheidvanIngehydrofobeerd beton zal dooruitdroging sneller het evenwichts-vochtgehalte worden bereikt. Hetbeton droogt langzaam maar zekeruit [lit.4]. De kans op vorst-dooizoutschade neemt af met hetuitdrogen van het beton. Hetzelfdegeldt voor de corrosie van dewapening. Bij gebrek aan water zalhet corrosieproces niet opgangkomen of, indien dat alwel hetgeval is,zelfs stoppen.Door de waterabsorptie van hetbetonoppervlak te beperken,wordt ook de opname vanchloriden verminderd.Wanneer een steenachtigmateriaal zoals beton in aanrakingkomt met water, dan wordt ditdoor capillaire krachten in deporiën van het materiaalopgezogen.De capillaire krachten wordenbepaald door: de oppervlakte-oktober 1994Schematische weergave vande chemIsche binding vanhet hydrofobeermlddel metbetonWisselwerking tussenwateren een nIetgehydrofobeerd betonoppervlakWisselwerking tussenwateren eengehydrofobeerd betonoppervlakhet betonoppervlak een vetachtigkarakter gekregen.Watermoleculen zullen daardoorafgestoten worden en hetoppervlak niet meer kunnenbevochtigen: de contacthoek isgroter dan 90', druppels blijvenalsparels op het oppervlak liggen enwater wordt niet meer capillairopgezogen (zie fig2).verwant zijn met (de silicaten in)het beton. Zij reageren met hetbeton en blijven daarop vervolgensvastzitten. Silanen en siloxanenbevatten daarnaast een organischegroep (CH3-)' die een vetachtigkarakter heeft. Na het reagerenvan het molecuul met het betonsteken die organische groepen uitin de poriën van het betonopper-vlak (fig. 3). die manier heeftspanning van de vloeistof, decontacthoek tussen de vloeistofen de poriewand en de diametervan de poriën. Nauwe poriëntrekken sterker (hoger) vocht opdan wijde poriën. Een visceuzevloeistof wordt minder (snel)opgezogen dan een dun-vloeibare.In het kader van dit artikel is decontacthoek echter het meestinteressant. Een kleine contact-hoek duidt op moleculaireaantrekking tussen de vloeistof ende ondergrond (in dit geval wateren beton). Een vloeistofdruppelspreidt zich uit over het oppervlaken de meniscus in een capillair ligtboven het niveauvan deomringende vloeistof en is hol naarde 'droge' kant (fig. I).Bij afwezigheid van dergelijkeaantrekkingskrachten tussen vastestof en vloeistof blijfteen druppelals een bolletje op het vlak liggen,de stijghoogte is dan negatief, datwil zeggen het vloeistofniveau inhet capillair ligt onder dat van deomringende vloeistof en demeniscus is bol aan de droge kant.We kennen dit verschijnselwanneer een kwikdruppel op eenglasplaat ligt,of water op ingevetpapier (fig. 2).Het verzwakken van demoleculaire aantrekking tussenwater en beton ls precies wat eenhydrofoberende behandelingbeoogt; het beton wordtwaterafstotend. Dit kan wordenbereikt door het beton teimpregneren met waterwerendemiddelen zoals siliconen. Siliconenvormen een groep verwantestoffen waarbinnen de silanen ensiloxanen de belangrijkste zijn vooreen hydrofobeermiddel voorbeton. Beide bevatten in hunmoleculen een aantal silicium-zuurstofbindingen, die chemischProefstuk links gehydrofobeerd betonoppervlak met een 'bolle' waterdruppel, bijhetproefstuk rechts (nietgehydrofobeerd beton) treedtonmiddellijke absorptie vanwateropIn totaal zijn negen hydrofobeer-middelen beproefd op hunprestaties op beton. In tabel I iseisen ten opzichte van hetrefentiebetonzijn:beperking van de waterabsorptiemet minimaal 80%;- indringdiepte van het hydrofo-beermiddel minimaal2 mm;dampdoorlatendheid gehydrofo-beerd beton ten minste 60%;- hittebestandheid - aan de handvan de beperking van dewaterabsorptie die na verhittingten minste nog 70% moetbedragen.Indien het behandelde beton laterwordt bedekt met een laagasfalt,moet de hydrofobe laagnatuurlijkook bestand zijn tegen de hitte(circa 160 C) van warm asfalt.Onlangs is een onderzoekuitgevoerd naar de prestaties vanverschillende hydrofobeermidde-len op beton [lit.1 en 3].Voorafgaand aan het onderzoekzijn eisen geformuleerd waaraande, met deze middelen, gehydrofo-beerde proefstukken moetenvoldoen [lit. 2]. De belangrijksteWat mag men verwachten van eenhydrofobeermiddel?Primair het de bedoeling dat eenhydrofobeermiddel de wateropna-me van het behandelde betonsterk beperkt.Essentieel is dat het hydrofobeer-middel voldoende diep hetsteenachtige materiaal indringt; dewaterwerende zone moet eenzekere diepte hebben voor eengoed en duurzaam effect.De hydrofobeerlaag hetoppervlak zal worden aangetastdoor UV-straling, in de poriënechter niet. Daarom wordt deduurzaamheid sterk bepaald doorde mate van indringing.Deze indringinggaat hetgemakkelijkst in vrij poreuzeondergronden, bijvoorbeeldbaksteen. Bij beton is het bereikenvan voldoendeindringdiepte nietzo eenvoudig vanwege de groteredichtheid (fijnere poriestructuur)van het oppervlak.Is het betonoppervlak eenmaalwaterwerend (hydrofoob) danwordt de opname van water sterkverminderd (foto 4).Om te voorkomen dat zich achterhet gehydrofobeerde oppervlakwater ophoopt, moet overtolligvocht in het beton vrij kunnenverdampen. Anders bestaat,evenals bij dampdichte coatings,het gevaar dat de hydrofobe laagwordt beschadigd als gevolgvanwaterdrukopbouw achter dezelaagof door bevriezing van ditwater bijvorst.Het hydrofobeermiddel dientbestand te zijntegen het sterkalkalisch milieu(hoge pH) van hetvaak nog jonge betonoppervlak.Tabel IOverzicht vande onderzochte hydrofobeermiddelencode type werkzame stof oplos- soortelijkegehalte middel massa(gIl)A silaan 99% geen 878B silaan geen 915C silaan/siloxaan 12% water 997D silaan/siloxaan 12% water 998E silaan/siloxaan 20% water 969F oligomere siloxaan >9% koolwaterstof 814G silaan 40% ethanol 825H silaan 20% koolwaterstof 813I silaan/siloxaan 10% koolwaterstof 799Tabel 3Overzicht beoordeling vannegenhydrofobeermidde/en voor betonTabelZBetonsamenstelling en nabehandeling vande proefstukkencement: portland- respectievelijk hoogovencement klasse A (ENei)-cementgehalte: 320 kg/m3water-cementfactor 0,50grootste korrelafmeting mmzand-grindverhouding: 60% grind, 40% zandhulpstof: superplastificeerder, 0,5% m/m t.o.v. cementnabehandeling: 3 dagen in bekisting met plastic folie bij 23°C,daarna ontkist en vervolgens opgeslagen bij 20°C en 65% R.V.een korte omschrijving van dezemiddelen gegeven. Nauwkeurigzijn vastgelegd de betonsamenstel-ling, de applicatie van het middelen de conditionering van deproefstukken.In het laboratorium werden tweebetonmengsels vervaardigd metportland- respectievelijkhoogovencement, die representa-tief geacht mogen worden voorbeton zoals het doorgaans wordttoegepast bij viaducten, bruggenenz. (tabel2).Met dit beton zijn platen gestort,waaruit proefstukken zijn gezaagd.Aldus werden zowel kist- alsafwerkvlakken verkregen. Na 6weken opslag bij 20 oe en 65%relatieve vochtigheid zijn deproefstukken gehydrofobeerd.Daarna zijn de proefstukken nogtwee weken onder dezelfdeomstandigheden opgeslagen omhet hydrofobeermiddelgelegenheid te geven uit te harden.Als referentie zijn ook een aantalniet-gehydrofobeerde (blanco)proefstukken blootgesteld aandezelfde omstandigheden.Voor de identificatie vanhydrofobeermiddelen zijn tweemethoden beschreven. Hiertoewerden soortelijke massabepaald en het infraroodspectrumvastgelegd.Aan de hand van de soortelijkemassa kan op eenvoudige wijzeglobaal worden vastgesteld of hetaangeboden middel wel het eerderbeproefde (en goed bevonden)middel is, of dat het middelbijvoorbeeld is verdund met eenoplosmiddel.Het infraroodspectrum is een veelnauwkeuriger methode voor deidentificatie en heeft het karaktervan een vingerafdruk. In principegeldt dat wanneer het IR-spectrumafwijkt ten opzichte van hetspectrum uit een eerderuitgevoerde keuring, het middelvan samenstelling isveranderd. Indat geval zal het opnieuw moetenworden gekeurd.+ voldoet (geschikt)- voldoet niet (ongeschikt)+ +hoogovencementafw. kistmiddelABeDEFGHafw = afwerkvlakkist = kistvlakportlandcementafw. kist++++++++++hitte bestand-heid middel+++Een overzicht van de totaalbeoor-deling van de negen onderzochtemiddelen is te vinden in tabel 3. Deresultaten zijn weergegeven tenopzichte van blanco, niet-behandelde proefstukken.Bijeen eerste vergelijking van deresultaten valt onmiddelijk op datde middelen afzonderlijk beziensoms verschillend presteren opbeton met portlandcement en methoogovencement.Daarnaast wordt een opvallendverschil gevonden tussen deprestaties op afwerk- en opkistvlakken. Een verklaringhiervoor moet worden gezocht inhet verschil in dichtheid van hetbetonoppervlak. Door de hogerepermeabiliteit van afwerkvlakken isde indringing - en daarmee vaakook de prestatie - van het middelhoger.Een aantal middelen blijkt niet tevoldoen aan de gestelde eisen.Vooral prestaties opbekistingsvlakken (van hetlaboratoriumbeton) waren meestalonvoldoende. Op afwerkvlakkenvoldoen drie van de negenrniddelen.lndien de eis op debestandheid tegen verhittingbuiten beschouwing wordt gelaten,voldoen vijfmiddelen. Hierbijmoet echter worden opgemerktdat twee van deze middelen warenopgelost in koolwaterstoffen.Middelen op basis van dergelijkevluchtige oplosmiddelen zijn nietmilieuvriendelijk en wordendaarom door verschillendebeheerders van constructies niettoegestaan.nclusiesuit het onderzoekGoede hydrofobeermiddelenkunnen de waterabsorptie van hetbeton met minimaal80%verminderen. Tevens kunnen zij involdoende mate in het betonop-pervlak indringen (> 2 mm) opdateen duurzame werking wordtgewaarborgd.Algemeen kan worden geconclu-deerd dat er keus is uit een aantalgeschikte hydrofobeermiddelenvoor toepassing op beton. Ook iseen aantal niet geschikt.Identificatie van een hydrofobeer-middel is erg belangrijk om zekerte weten dat men beschikt overhetzelfde middel als het beproefdemiddel.De prestatie van de middelen kanop verschillende betonsoortenanders zijn.Ook tussengehydrofobeerde kist- enafwerkvlakken blijkt een opvallendverschil in prestaties.Het feit dat de werking van eenhydrofobeermiddel opafwerkvlak-ken beter is dan op kistvlakken,geeft aan dat hydrofoberen vanbeton niet gemakkelijk is. Deindringingvan het middel in goed(dicht) beton - zoals kistvlakken -is beduidend lager dan opafwerkvlakken.Dit wil echter nog niet zeggen dathydrofoberen van kistvlakken bijvoorbaat zinloos is. Ingevallen vante weinig dekking of een slechtebetonkwaliteit (hogere permeabili-teit) kan het aanbrengen van eenhydrofobeerrniddel, soms incombinatie met een coating, weldegelijk nuttig zijn. Dit dient echtervan geval tot geval te wordenbekeken.praktijkBij de vertaling van dezeonderzoeksresultaten naar depraktijk moet rekening wordengehouden met het feit dat dewerkomstandigheden buiten vaakongunstiger zijn dan in hetlaboratorium.Voor het beton betekent dit helaasmaar al te vaak een slechterekwaliteit. De prestaties van eenhydrofobeermiddel kunnenhierdoor positief wordenbeïnvloed, omdat het middel inslechter beton dieper zalindringen. Maar, de omstandighe-den in de praktijk bemoeilijken ophun beurt de applicatie van hetmiddel, waardoor de prestatiesweer negatief beïnvloed kunnenworden. Vooral de vochtigheid vande ondergrond speelt eenbelangrijke rol.Een hydrofobeermiddel zal alleendan goed presteren als het op eendroog betonoppervlak isaangebracht. De applicatie dientdaarbij tweemaal "nat in nat' tegeschieden.Specifieke toepassingen zijnbijvoorbeeld plaatsen waar dooruitvoeringsfouten te weinigdekking op het wapeningsstaalaanwezig is en/of de dichtheid vanhet beton onvoldoende is. In datgeval is sprake van een correctievetoepassing. Het spreekt vanzelf datdit nooit een excuus mag zijn voorhet leveren van slecht werk!Ook preventief kan een extrabescherming gewenst zijn,bijvoorbeeld op moeilijkbereikbare plaatsen, ondanks hetfeit dat wel aan de eisen tenaanzien van dekking enz. wordtvoldaan.Hetzelfde geldt voor constructiesin een zeer agressieve omgeving..Gedacht kan worden aanbetonnen brugdekken onder asfalt.Deze plaatsen zijn nauwelijks teinspecteren, terwijl de belastingdoor water met dooizouten hoogkan zijn.Bijde toepassing van zeeropen asfaltbeton (ZOAB) wordtdoor Rijkswaterstaat aanbevoleneen extra bescherming in de vormvaneen hydrofobeerlaag aan tebrengen (fig. 5).Het milieuwaarin schampkantenvan viaducten zich bevinden, magzeker worden beschouwd als zeeragressief. Ook hier kan een extrabescherming in de vorm van eenhydrofobeerlaag zinvol zijn (foto6).sluitGoed ontworpen èn goeduitgevoerd betonwerk behoeftgeen hydrofobering! In uitzonde-ringsgevallenechter kan doorhydrofoberenextra zekerheidworden verkregen met het oog opde gewenste (lange) levensduur.JJJJJJJJJJJJJffgfJJJJJJJJJJJDetail schampkant op viaduct met ZOABLiteratuurI. Overzicht testresultaten van hydrofobeermiddelen voor betonnenbrugdelen volgens de voorlopige proefopzet en eisen Rijkswaterstaat,februari 1993, R.B. Polder, TNO-rapport 93-BT·RO136.2. 'Aanbevelingvoor de keuring van hydrofobeermiddelen voor betonvolgens de eisen van de Bouwdienst Rijkswaterstaat', december 1993,Bouwdienst Rijkswaterstaat, rapportnr. 93-26.3.J. de Vries en R.B.Polder,Hydrofoberen van beton, Cement 1994 nr. 3.4. Carbonatatie en corrosie, Betoniek 8/22.5.Hydrofoberen van gevels,R.B.Polder,publikatie 229, StichtingBouwresearch, 1990.Zie ook: J. Bijen, Onderhoud en reparatie vanbetonconstructies (VIII) Beschermingvan betonoppervlakken, Cement1988 nr. 3.Daar maak je 't mee.Schampkant op een viaductIn onze volgendeuitgave:De nieuwecementnormNEN 3550Binnenkort wordt de gewijzigdenorm NEN3550 vankrachtDeze normisgewijzigd indegeestvande ENV197 deel I.In deze aflevering komeneentoelichting op de herziening vande normen een overzicht vande nieuwecementsoorten.BETONlEK is een praktijkgeri