Onderzoek naar wapeningscorrosie

Nederland staat voor een enorme opgave als het gaat om onderhoud aan betonconstructies. Verreweg het grootste gedeelte van de onderhoudsproblemen aan beton wordt veroorzaakt door het corroderen van de wapening. Floor Thijssen, Structural Engineer bij Solid Services, rondt momenteel haar masteropleiding aan de TU Eindhoven af op het onderwerp corrosie, in het bijzonder chloride-geïnitieerde wapeningscorrosie. Dit onderwerp heeft de laatste decennia meermalen de krantenkolommen gehaald door incidenten met gebouwen. Thijssen zal ook een presentatie verzorgen op de Noordelijke BetonReparatieMiddag.

Op 23 mei 2011 bezweek een galerijvloer van de Antillenflat in Leeuwarden. De galerijvloer van de vijfde verdieping nam in zijn val ook de onderliggende galerijen mee. Uit het onderzoek dat hierna plaatsvond, is gebleken dat de galerij is bezweken door een combinatie van factoren: een hogere permanente belasting, een te lage ligging van de wapeningsstaven en chloride-geïnitieerde wapeningscorrosie. Chloride-geïnitieerde wapeningscorrosie kan ontstaan door de chloriden uit dooizouten. Indien er scheuren ontstaan, kunnen deze relatief eenvoudig indringen. Naar aanleiding van dit incident is de CUR 248 aanbeveling uitgegeven en zijn de uitkragende galerijen van vele flats van voor 1975 onderzocht en waar nodig versterkt. Een ander type betonconstructie die in sterke mate wordt blootgesteld aan chlorides uit dooizouten, zijn parkeergarages. Over de invloed van chloride-geïnitieerde wapeningscorrosie op de constructieve veiligheid en duurzaamheid van dit type constructie is echter minder bekend. 

Thijssen was al tijdens haar bachelorstudie geïnteresseerd in bestaande bouw en heeft haar masterstage gelopen bij Solid Services, waar ze inmiddels in dienst is. Zij verbaasde zich tijdens haar master Structural Engineering and Design dat deze sterk op nieuwbouw is gericht. “Terwijl de bestaande bouw net zo interessant is en eigenlijk veel meer aandacht behoeft. Dat wordt de laatste jaren gelukkig wel wat beter.” Thijssen onderzoekt in haar eindopdracht voor haar master specifiek de chloride-geïnitieerde wapeningscorrosie bij parkeergarages. “Daarin onderscheiden we enerzijds corrosie ten gevolge van ingemengde chloriden, die we onder meer kennen van de beruchte Kwaaitaal- en Manta-vloeren waarin calciumchloride was toegevoegd als verhardingsversneller. Aan de andere kant onderscheiden we de dooizouten, zeewater of chloridehoudende lucht (kustgebieden) als externe invloeden die via scheuren eenvoudig kunnen indringen en de wapening aantasten. Tegenwoordig weten we veel beter wat de gevolgen zijn van het inmengen of indringen van chloride in gewapende betonconstructies en zijn de eisen ten aanzien van betonkwaliteit, betondekking en scheurwijdtebeheersing hier beter op aangepast.” 

Of de constructieve veiligheid in het gedrang komt door corrosie, is dan de volgende vraag. “Typerend voor chloride-geïnitieerde wapeningscorrosie is putvorming. Hierbij ontstaan zeer lokaal grote oppervlakte-afnames in het staal. Naast een afname van de capaciteit van de constructie resulteert deze lokale putvorming in een afname van de vervormingscapaciteit. Deze beperkte vervormingscapaciteit kan leiden tot minder waarschuwingsgedrag bij het bezwijken van de constructie. In hoeverre putvorming de constructieve veiligheid van een constructie in gevaar brengt, is van vele factoren afhankelijk: de oppervlakte afname ten gevolge van de put, de locatie van de putvorming, eventuele restcapaciteit van de constructie, et cetera.”  

In het geval dat een constructie mogelijk is aangetast door chloride-geïnitieerde wapeningscorrosie zijn diverse onderzoeken mogelijk om vast te stellen of de wapening is aangetast.

Thijssen: “Door het lokale karakter van putcorrosie geeft enkel destructief onderzoek vaak geen goed beeld van de omvang van de schade en is specialistisch onderzoek nodig. Om de constructie te herstellen, kan kathodische bescherming worden toegepast om het corrosieproces te stoppen. Indien de constructieve capaciteit van de constructie significant is afgenomen, dan zal de constructie versterkt worden. Op traditionele wijze kan dit gedaan worden door het bijleggen van wapening. Daarnaast is het mogelijk om de constructie te versterken met alternatieven zoals koolstofwapening.”

“Er zijn diverse methoden beschikbaar om onderzoek te doen naar de omvang van wapeningscorrosie en voor het herstellen van beschadigde constructies. Echter is het van belang om een gefundeerde uitspraak te kunnen doen over de constructieve veiligheid van bestaande constructies en dat er meer wetenschappelijk onderzoek wordt gedaan naar de capaciteit en het bezwijkgedrag van door wapeningscorrosie beschadigde constructies. Laten we in elk geval onderhoud de aandacht geven die het verdient.”