KENNISPLATFORM VOOR KATHODISCHE BESCHERMING
CARBONATATIE VAN BETON
Eén van de oorzaken waardoor de pH in het beton afneemt is de zogenaamde carbonatatie. Hierbij wordt vrije en gebonden kalk door het koolzuur uit de lucht omgezet in calciumcarbonaat, waardoor de pH van het beton afneemt.
De aantasting vindt van buitenaf plaats, zodat er in het beton een grens is aan te wijzen waar de pH gedaald is tot onder de 10, waar het staal niet meer door het alkalische milieu van het beton beschermd wordt. Als het staal voor deze grens ligt, bevindt het zich in gecarbonateerd beton, zodat het kan roesten. Of er dan ook werkelijk corrosie plaatsvindt, hangt af van de vochtigheid van het beton en van de toegankelijkheid van het staal voor zuurstof.
De carbonatatiediepte is niet overal constant. Het carbonatatiefront vertoont een grillig verloop en daarom wordt de carbonatatiediepte aangegeven met behulp van een gemiddelde en een standaardafwijking.
Hoe snel beton carbonateert is vooral afhankelijk van de snelheid waarmee de poriën in het oppervlak uitdrogen en de snelheid waarmee CO2 het beton binnendringt. Hoe vochtiger het beton is hoe moeilijker het CO2 transport plaatsvindt en hoe langzamer het carbonatatieproces verloopt. De carbonatatiediepte is dus sterk afhankelijk van de expositie-omstandigheden. De grootste carbonatatie buiten ontstaat in een expositie-omstandigheid “buiten-beschut”. Verder zijn allerlei factoren rondom samenstelling en kwaliteit van het beton van belang.
Tijdens de nieuwbouw van betonconstructies zijn een aantal maatregelen mogelijk om schade door een door carbonatatie geïnitieerde wapeningscorrosie te voorkomen. Deze maatregelen kunnen onder andere bestaan uit het aanbrengen van een voldoende grote dekking, het toepassen van kwalitatief goed beton, het op juiste wijze nabehandelen (conform CUR-Aanbeveling 31) van het beton en het eventueel aanbrengen van een coating op het oppervlak.
Wapeningscorrosie geïnitieerd door carbonatatie kan in de praktijk herkend worden aan de volgende kenmerken:
-
Roestsporen aan het oppervlak;
-
Scheurvorming evenwijdig aan de wapeningsstaven;
-
Holklinkend beton bij het bekloppen met een hamer;
-
Losgedrukte betondekking;
-
Egale roestvorming langs de gehele staaf die in gecarbonateerd beton is gelegen; en
-
Gevoelige plaatsen ten aanzien van betondekking (waterhol, gootjes, randen en dergelijke).
De carbonatatiediepte kunnen we meten met behulp van fenolfthaleïne op een vers breukvlak. Fenolfthaleïne is een pH indicator die paars kleurt bij een pH die hoger is dan circa 10 en niet kleurt bij een lagere pH. Op de grens van het niet kleuren en paars kleuren ligt het carbonatatiefront.
Carbonatatieschade kan gerepareerd worden door het staal weer in een alkalisch milieu te brengen. Dit kan gebeuren door het gecarbonateerde beton rond de wapening te vervangen door nieuw, ongecarbonateerd beton. Het aanbrengen van nieuw beton kan, afhankelijk van de grootte van de aangetaste plekken, plaatsvinden met spuitbeton of via handmatig repareren. Op plaatsen waar het carbonatatiefront nog niet tot de wapening is gevorderd, maar dit wel dreigt te gebeuren, kan men de voortgang stoppen door het aanbrengen van een CO2-remmende coating of een laag spuitbeton. Als de wapening reeds in de gecarbonateerde zone ligt, is het mogelijk om de corrosie tegen te gaan middels realkalisatie of kathodische bescherming. Samengevat: Als schade is ontstaan kan hersteld worden conform CUR-Aanbevelingen (53 en 54 bijvoorbeeld), middels herstelprincipe van het terugbrengen van een alkalisch milieu. Ook is kathodische bescherming goed toepasbaar. KB is effectief of het ook efficiënt is, hangt af van de omstandigheden.