WEERSTANDMETINGEN

Met behulp van een zogenaamde Wennersonde kan in situ op een snelle en eenvoudige wijze de elektrische oppervlakteweerstand van het beton worden gemeten. Een Wennersonde heeft 4 naast elkaar gelegen meetpunten, waarbij de onderlinge afstand tussen de meetpunten gelijk is. Vanuit de buitenste twee meetpunten wordt een stroom door het betonoppervlak gestuurd en vervolgens wordt het spanningsverschil gemeten tussen de twee binnenste meetpunten. Uit de stroomsterkte en het gemeten spanningsverschil wordt vervolgens de elektrische oppervlakteweerstand bepaald. Deze wordt weergegeven in kΩcm. Over het algemeen kan worden gesteld dat bij een hogere oppervlakteweerstand ook sprake is van een betere kwaliteit van de betondekking en dus een lager corrosie-risico. Tussen de gemeten oppervlakteweerstand en het aanwezige risico op corrosie bestaat de volgende relatie:
  • ≥ 100 kΩ cm = verwaarloosbaar corrosie-risico
  • 50-100 kΩ cm = laag corrosie-risico
  • 10-50 kΩ cm = gemiddeld corrosie-risico
  • ≤ 10 kΩ cm = hoog corrosie-risico

De meetresultaten worden beïnvloed door diverse factoren, zoals vochtgehalte in het oppervlak, cementsoort en carbonatatie. De weerstandmetingen worden hoofdzakelijk gebruikt voor het bepalen van locaties voor nader onderzoek en als ondersteuning bij de interpretatie van de resultaten van potentiaalmetingen.

Potentiaalmetingen

Bij wapeningscorrosie wordt het betonstaal opgelost tot positieve ionen. De negatieve lading blijft in de vorm van elektronen achter in het wapeningsstaal. Deze locatie wordt aangeduid als anode en ten gevolge van de vrijkomende elektronen wordt de potentiaal aan de anode negatiever. Elders aan de wapening vindt de “bijbehorende” reductiereactie plaats waarbij elektronen worden verbruikt in een reactie van zuurstof en water tot hydroxide (zorgt voor een hoge pH). Deze reactie vindt plaats aan de kathode en verbruikt elektronen, waardoor de potentiaal van het staaloppervlak ter plaatse van de kathode stijgt (de potentiaal wordt positiever).

Corrosie van de wapening kan dan ook worden opgespoord door de activiteit van deze reacties te bepalen met behulp van elektrische potentiaalmetingen.

Het meten van deze potentialen wordt gedaan met een referentie-elektrode of halfcel, die enerzijds metallisch contact maakt met de wapening en anderzijds via een elektrolytbrug ook geleidend verbonden is met het beton. Door plaats voor plaats, volgens een uitgezet raster, het betonoppervlak af te tasten met de halfcel, kunnen de potentiaalverschillen worden bepaald tussen de wapening en deze halfcel en met behulp van grafieken dan wel equipotentiaalvlakken (hoogtekaarten) in kaart worden gebracht. Plaatsen met een lage potentiaal (meer negatief) zullen dan mogelijke corrosieplaatsen zijn.

Om de weerstand van het beton en van het contactvlak tussen het betonoppervlak en de halfcel zo laag mogelijk te houden en om ongewenste variaties zoveel mogelijk uit te sluiten, is het noodzakelijk het betonoppervlak, voorafgaande aan de metingen, goed voor te bevochtigen (matvochtig, geen “staand” water) en het contact tussen halfcel en betonoppervlak te laten verlopen via een vochtige spons. Het metallisch contact wordt verkregen ter plaatse van een vrijgehakt stuk wapeningsstaal dat elektrisch continu is met het overige wapeningsstaal, zodat een gesloten stroomkring gevormd kan worden. Van de ‘batterij’ (wapening-halfcel) kan een potentiaal (spanning) gemeten worden met een millivoltmeter. Men meet dan een wapeningspotentiaal, relatief ten opzichte van de referentie-potentiaal. Veel gebruikte referentie-elektrodes zijn halfcellen met koper-kopersulfaat, zilver-zilverchloride en de zogenaamde kalomel-elektrode [Cu-Cu(SO4), Ag-AgCl, resp. Hg-HgCl], met referentie-spanningen van 318 mV, 199 mV, respectievelijk 245 mV.

Volgens de norm 'C876-91: Standard Test Method for Half-Cell Potentials of Uncoated Reinforcing Steel in Concrete' van de ASTM dienen koper-kopersulfaat potentialen als volgt geïnterpreteerd worden:

  • >-200 mV: de kans dat er geen corrosie optreedt op het moment van meten is ongeveer 90%;
  • tussen de -200 en -350 mV: hieruit zijn geen eenduidige conclusies te trekken; en
  • <-350 mV: de kans dat er wel corrosie optreedt op het moment van meten is ongeveer 90%.

De gemeten potentialen worden door veel factoren beïnvloed, zoals kwaliteit en hoogte van de betondekking, vochtgehalte van het beton en temperatuur. Op zijn minst voor elke constructie dienen de meetpotentialen apart destructief te worden gekalibreerd door openhakken van de wapening op een plaats met een bekende potentiaal en visueel vast te stellen of daar corrosie plaatsvindt. Indien bij een constructie duidelijk sprake is van verschillende expositie-omstandigheden is het noodzakelijk meerdere kalibraties uit te voeren. Aldus wordt per situatie een grenspotentiaal voor het optreden van corrosie bepaald.

In het algemeen geldt dat hoe groter de potentiaalgradiënt is, oftewel hoe kleiner de afstanden tussen kathode- en anodeplaatsen zijn, des te groter is de corrosie-activiteit. Vaak blijkt een potentiaalval van 100 mV binnen een afstand van 1 meter samen te gaan met actieve corrosie.