rl402{/6
Preventieve bescherming van gewapend betonstructuren tegen ·chloridenindringing Evaluatie op de containerterminal te Zeebrugge door
D. Van Gemert, K.U.Leuven
1. INLEIDING Chloridenindringing is een van de belangrijkste actoren in het corrosieproces van de wapeningsstaven in gewapend beton. Vooral voor constructies in zee of in de mariene omgeving is de toevoer van chloriden via het water en de lucht een belangrijke factor. Het beton van koeltorens en in zwembaden of sanitaire installaties wordt eveneens sterk belast door het chloorrijke water. De indringing van chloorionen in de poriënstructuur van het beton geschiedt door diffusie doorheen het water als de poriën met water gevuld zijn, en door capillaire zuiging als de poriën leeg zijn. Als de chloorionen doordringen tot in de buurt van het wapeningsstaal, doorbreken zij plaatselijk de passiverende patine, waardoor een erg gelocaliseerde staalcorrosie optreedt. De bescherming van betonconstructies tegen chloridenindringing kan vanuit twee standpunten benaderd worden. Vooreerst is er de herstelling en bescherming van reeds aangetaste constructies, maar daarnaast is er de preventieve bescherming van nieuwe of onaangetaste constructies, zoals bruggen, zeeweringen, gebouwen, parkeergebouwen. Dergelijke preventieve bescherming kan gebeuren door het aanbrengen van een coating over de ganse geëxposeerde betonoppervlakte, wat evenwel een vrij dure onderneming is. Een elegantere én goedkopere oplossing is het uitvoeren van een hydrofoberende behandeling. Over de effectiviteit van deze hydrofoberende behandelingen werd in het Laboratorium Reyntjens experimenteel onderzoek verricht [1]. Mede op basis
L. Schueremans, K.U.Leuven
van dit onderzoek werd in 1993 beslist dergelijke behandeling toe te passen op de kademuur van de nieuwe containerterminal te Zeebrugge [2]. Met de toestemming van de bouwheer, Maatschappij van de Brugse Zeevaartinrichtingen M.B .Z. n.v., en met de ondersteuning van Distrigas n.v., werd in 1996 een proefprogramma uitgevoerd teneinde de effectiviteit van de hydrofoberende behandeling na te gaan bij een expositie van 3 jaar onder reële mariene omstandigheden.
2. SCHADEOORZAKEN BIJ GEWAPEND BETON De meest optredende gebreken bij betonnen constructies kunnen in een S-tal categorieën ondergebracht worden. Vaak gebeurt het dat verschillende categorieën tegelijk optreden, aanwezig zijn op verschillende plaatsen in de structuur of elkaar in de hand werken : 1) schade door externe impact op de structuur bij ongevallen, 2) schade door vocht, hetzij door slecht functionerende waterafvoer, hetzij door conceptiefouten, 3) schade door carbonatatie, 4) schade door staalcorrosie bij aanwezigheid van chloorionen (putcorrosie ), 5) schade door alkali-silika-reactie (ASR). De duurzaamheid van gewapend beton wordt bepaald door de weerstand tegen diverse chemische
2/ 97
94
en fYsische processen. In normaal beton verkeert de wapening in een alkalisch milieu met een pH van 12,5 tot 13 en vormt er zic h een beschermende patinalaag op het staaloppervlak. Deze laag met een dikte van nagenoeg 10 nm voorkomt het corrosieproces. Onder invloed echte r van het atmosferische C0 2 wordt de vrije kalk in het beton gebonden, waarbij het alkalische milieu verloren gaat. De pH van het beton daalt hierbij tot waarden van 8,5 tot 9. Dit proces wordt carbonaratie genoemd (appe ndix 1). Wanneer de carbonatatiediepte gelijk is aan de betondekking, kan de wapening gaan roesten. Voor corrosie is de aanwezigheid van vocht en toe treding van zuurstof uit de lucht nodig (appendix 2 ). Voor beton in de buitenlucht is voldoende vocht aanwezig om dit proces te onderhouden. De zuurstof kan tevens doorheen de betondekking toetreden. De chlooratomen in het beton zijn afkomstig van hetzij de samenstellend e elementen vereist bij de binding van het beton (water, zand, aggregaten, toevoegstoffen ), hetzij van contaminanten uit de omge ving (maritieme klimaat, dooizouten ). De chloriden, aanwezig bij het begin van de binding, reageren op verschillende wijzen (figuur 1): een deel ("' 5%) vormt onoplosbare zouten of is opgesloten in een porie van in water onoplosbare silikaten, een deel ("' 85 tot 90% ) vormt oplosbare zouten (Friedel zout: C 3A .CaC!.lOH 2 0), een deel ("' 5 %) vindt men terug o nder de vorm van vrij e chloriden, in oplossi ng, of makkelijk in oplossin g te brengen door toevoeging van water.
I NFRA STRUCT UUR I N HET LEEFMILIEU
tuur veroorzaken zijn de chloriden in het poriënwater, aldus de vrije chloriden en een deel van de oplos bare chloriden van het Friedelzout. Tevens is het zo dat het risico op roest, bij een gegeven chloridengehalte aanwezig in het poriënvvater, veel groter zal zijn bij een beton dat zwaar gecarbonateerd is, en omgekeerd. vVanneer vrije chloriden in het beton aanwezig zijn, kan de corrosie ook in het genoemde alkalische milieu toch doorgaan. Deze agressieve stoffen in het beton geven aanleiding tot een snel verlopende corrosie (putcorrosie, appendix 3). Chloriden zijn voornamelijk afkomstig van dooizouten of door contact met zeelucht en spatwater bij constructies aan zee. De toevoeging van calciumchlo rid e ter versnelling van de verharding, vroeger vaak toegepast in de winter, vormt een extra chloridenbelasting voor het beton. Bij constructies in ee n maritieme omgevin g of in con tact met dooizouten zullen reed s na een betrekkelijk korte tijd de chloriden volledig door de betondekking doorgedrongen zijn en is in principe roestvorming mogelijk. Afhankelijk van het chloridengehalte kan deze in een alkalisch milieu plaatsvinden . Door de expansieve reactie wordt de dekking afgerukt en komen gedeelten van de wapeningsstaafbloot te liggen . In de meeste gevallen zal het beton waarschuwen voordat de constructie in gevaar is. Bij voorgespannen beton is dit meestal niet het geval en kan de spanstreng plotseling breken zonder voorafgaande visuele schade. In de gevormde barsten en scheuren verloopt de carbonaratie van het beton onder invloed van koolzu ur sneller door loka le blootstellin g aan de omgevingslucht.
Vrije ch lo r iden F rie de lzo ut Ono p lo sbare chloriden
Fig. l: Verschillende soorten ch loriden in he t beto11.
De chloriden, afkomstig van contami nanten , na de binding, reageren slechts weinig met de vaste fase van het beton en zijn in de poriën voornamelijk terug te vinden als vrije chloriden. De in water oplosbare zouten (Friedelzout) reage ren als een reserve aan vrije chloriden. In aanwezigheid van deze zouten zal het interstitiële poriënwater zich langzaa m verrijke n aan ch loriden tot, in het maximum, ee n concentratie die overeenstemt met het oplosbaarheidsproduct van het zout . De chloriden die de corrosie van een beto nstruc-
De reactie van alkalis met reactieve aggregaten, ook ASR-reactie ge noemd, is in tegenstelling tot voorgaanden, geen oppervlaktereactie (appendix 4). Het proces speelt zich af in de betonmassa. De alkalis (Na+, l(+ komen in de cement voor onder de vorm van oxiden) reageren met de reactieve bestan ddelen van het aggregaat wanneer het gehalte aan alkalis een zekere grenswaarde overschrijdt. De gevormde alkalisilikaatgel zwelt door opname van water en veroorzaakt expansieve krachten die het beton van binnenuit stukdrukken. De mate waarin de ze reactie optreedt wordt mede bepaald door de vochtigheid van het beton. Indien het vochtgehalte van het beton onder een grenswaarde blijft, blijkt het mogelijk te zijn een stabiele toestand van het beton te bekomen.
3. WERIUNGSPRINCIPE HYDROFOBERINGSMIDDELEN Behandeling van het betonoppervlak met produc ten die de opname e n het transport van vloeibaar
2/ 97
I N FRASTH UCTUUR I N HET LEEFlvflLIE U
0~
Cl +~ ' Qf--j
R-
R - Si - C l I
95
s
-
OR'
- ~C l
I
I
Cl
OR ' Fig . 2 : Ontstaan van al kyltrialkoxvsilaan uit silicium -o rganische verbind in gen .
water en de daarin opgeloste zouten reduceren of verhinderen en hierbij de diffusie van waterdam p niet nadelig beïn vloed e n (hydro fo berin gsprodu cten ), leidt tot een verbeterde weerstand tegen de belangrijkste schadecategorieën, met name : ( 2 ) schade door vocht, (4 ) schade door chloori o nen en ( 5 ) ASR. Om deze reden en werd beslo ten het beton van de ni euwe containertermin al preve ntief te beschermen zodat ( l ) ASR-reactie , (2 ) chlo ridenpenetratie en ( 3) putcorrosie ve rm ede n wo rden. D aartoe werd het beton van de kademuur behandeld met ee n hydro fo beringsmiddel. Vóór toepassing in situ werd een uitgebreid proefprogramma opgesteld waaruit de effic iëntie van hydrofo beringsproducten op basis van silanen en meer bepaald IBTE O (iso -butyl-tri -eth oxy-sil aan ) bleek. In dit artikel wordt aandach t besteed aan de performantie wellee bereikt wordt in situ. Daarvoor is een proefprogramma opgesteld waarbij drie jaar na datum van aanbrengen , de bereikte performantie wordt geëvalueerd . Vooraleer dieper in te gaan op dit proefprogramma en de bereikte resul taten , wordt kort de werking van hydrofo beringsproducten op basis van silanen en meer specifiek de IBTE O producten bespro ken. Volgende criteri a dienen voldaan te zijn om een hydrofo beringsproduct als een kwaliteitsvol en bruik baar product te beste mpelen : l ) hoge en werkza tTle penetratiedi epte zodat een sterk verbeterde lange termijn beschermin g gerealiseerd wordt, 2 ) toepas baar zijn als o nderdeel van een meerlagen beschermingssysteem voor beto n, zodat tevens de o ntvvikkeling van een voortschrijdend carbo naratiefro nt kan \Vorden afgeremd . De hechtin g tusse n het ge hydrofobeerde betono ppervlak en de film vormende coatin g mag ni et negatief beïnvloed worden, 3) eenvoudi ge appli catie op de werf. Er mogen geen bij zondere eisen gesteld wo rden wat betreft de pH van het beto n, het vochtgehalte of de werktemperatuur ( -15 oe tot 4 5 °C), 4 ) mili euvriend elij k. Z o wordt bij voorkeur een product zonder solventen aangewe nd .
Bij de voor het hydrofo beren gebruikte silanen betreft het meestal alkyltri alkoxysilanen. H et uitgangsproduct voor all e silicium -organische verbin dinge n is een alkyltrichl oo rsil aan (fi guur 2 ). In fi g uur 2 is de alkylgroep voorgesteld door het symbool R. D oor o mzetti ng van dit sil aan met alcohol (ROH ) ontstaat onder afspli tsin g van waterstofchl oride het overeenkomstige alkyltrialkoxysil aan . Binnen de g roep van de silan en hebben vooral hyd rofo beringsp roducten op basis van isobutyltri eth oxysi laan (IBTEO ) hun bij zo nd ere efficiëntie aangetoo nd . H et drin gt, in vergelijló ng tot andere siliciumorga ni sche verbindinge n, in het bij zonder in vergelijking tot sil oxanen, veel di eper in de beto no nde rgro nd door en geeft daardoor een lange termijn bestendigheid. Dit zo rgt tevens voo r een dege lij ke bescherming tegen chlo ridenpe netratie en putco rrosie. D e werkin g van het IBT EO gaat uit van h et duale karakter met name hydrofo be en hydrofiel e eige nschappen (figuur 3). D e effi ciëntie, duurzaamh eid en stabiliteit van de molec ule worden bepaald door haar natuur en g roo tte. De hyd rofi ele co mpo nenten reageren met water volge ns een reactie die ge kend is o nder de benaming hydro lyse . H ierbij wo rdt ethanol afgesplitst. Het gecreëerde silanol kan o msc hreven word en als een alkyl-silika-verbinding (fi guur 3). Deze hoog reactieve verbinding reageert met naburi ge m oleku le n en vorm t polymeren. Het silanol is tevens zeer geschikt to t reacti e met het ano rganische oppervlak in de beto ncon structie. De aldus chemisc h ge bo nde n alkylgroe pen vo rm en daardoor ee n besc herml aag voor het beton. Capillai re op zuigin g wordt ni et enkel tegen gegaan maar wordt zelfs o mgekeerd. De capillaire krachten werke n d e penetratie van water tegen zelfs indien het water o nder druk staat. Dit effect kan vergeleken worden met de werking van een regendichte man tel. D oor zijn duaal karakter is het IBTEO in tege nstelling tot siloxanen ook o p voc htige beto no nderg ro nd toepasbaar zonder merkbare beïnvloeding van de penetratiediepte. D e h echtin g tussen het gehydrofo beerde beto noppervlak en eventueel nad ien aan te brengen coatin gs vvordt even eens niet nadelig beïnvloed . In de reeks methyl-, ethyl-, pro pyl- en iso butyltrieth oxysilaan kenmerkt het IBTEO zich door de kleinste hydrolysesnelheid, waard oor een m aximale penetrati e beko men wordt. Het blijft lan ge r hydrofiel en kan daardoor in voc htige beto nporiën indringe n, voordat de hydrofob e g rensvlakverbindingen zich vorm en. O p de we rf werd het product toegepast als ee n hooggeco ncentree rd , o pl os midd elvrij product op basis van isobutyltrietho xysilaan . H et we rd aangebrac ht door airless ve rsproeien o p lage druk met
96
2/ 97
behulp van een plunjerpomp (figuur 4) . Een eerste applicatie vond plaats onmiddellijk na de ontkisting. Hierdoor werd een eventueel indringen van water in het beton voorkomen en werd tevens een oppervlak-
I N FRA STRUCT UUR I N HET LEEFMILIEU
teuitdroging van het beton verzekerd. Een tweede applicatie vond plaats zeven dagen na de ontkisting om een diepe penetratie in het beton te bereiken.
OH
R
I
HO OR'
I R-
I
OR'
I
OH +H20
Si -OR' -R ' OH
0
I R- Si
Si
i
Condensatie -OH
R- Si - 0 I 0
OH
I
HO -
Si
I R Silaan
I
0 - Si I R R
Silonol
I
Si I OH
R 0 -
I
Si
OH
I
0 - Si -
R
I 0
I
0 - Si -
OH
I 0
I
0 - Si - R
I
I
OH
OH
Silicoonhors Polysiloxoon
Fig. 3: Vo rming va n polymere siloxanen.
4 . HYDROFOBERENDE BESCHERMING VAN DE CONTAINERTERMINAL TE ZEEBRUGGE
basis van silanen werd daar preventief aangewend om de duurzaamheid van h et gewapend beton te verbe teren.
Meer en meer wordt het belang ingezien van een preventieve bescherming van betonnen kunstwerken. H ydrofobering is dan ook niet langer een nakomende herstelling, maar maakt integraal deel uit van het nieuwbouwproces. Als voorbeeld wordt de performantiecontrole van het toegepaste hydrofoberings product bij de nieuwe containerterminal te Zeebrugge besproken. Het hooggeconcentreerde oplosmiddelvrije hydrofoberingsproduct IBTEO op
Voorafgaand aan de preventieve toepassing in situ, werd de efficiëntie en duurzaamheid van het hydrofoberingsproduct in labo uitgebreid beproefd . 3 jaar na datum van aanbrengen, werd de bereikte performantie geëvalueerd, aan de hand van een proefprogramma op in situ ontnomen betonkernen.
Fig . 4: U itvoeri ng door ge bruik va n ee n plunjerpomp (airless ve rsproeien op lage druk )
Hiermee wordt beoogd volgende effecte n na te gaan : - effectiviteit IBTEO tegen de indringing chloriden, -onderscheid expositie in tij zone/spatwater/contact met zeelucht, - aanwezigheid van algen, - vergelijkende studie tussen resultaten labo-proefstukken/ in situ toepassing, - evaluatie van de bereikte duurzaamheid. Om de effectiviteit van deze behandeling tegen de indringing van chloriden in reële omstandigheden van maritiem klimaat en expositie in tij zone te onderzoeken, vverden boorkernen o ntnomen op verschillende locaties in de kademuur (figuur S ). Locatie l is niet behandeld, locatie 2 werd in 1993 behandeld met het hydrofoberingsmiddel IBTEO. Om de verschillende graden van expositie te evalueren werden kernen ontnomen in de tijzone , boven de tij zone en bovenop de kademuur (figuur Sa). Figuur Sb toont het uitboren van de kernen.
2/ 97
97
INFRASTRUCTUUR I N HET LEEFMILIEU
Om de chloridenpenetratie te onderzoeken werden de ontnomen kernen verzaagd in dunne schijven. Een volledige chloridenanalyse, uitgevoerd op verschillende dieptes (zone l [ 0-9 mm], zone 2 [ 11-20 mm], zone 3 [40-60 mm] ), laat toe een diepteprofiel van de chloridenpenetratie op te stellen (figuur 6) .
---+--niet-behandeld : boven tijzone --niet-behandeld : in tijzone --..- IBTEO : boven tijzone ~ IBTEO : in tijzone - - - IBTEO : bovenop kademuur 3.5
T
3 2.5
ÊQl
Loçotie l :
niel- beholl<:l t l<:l
2
..,.u
u
~ e....
1.5 1 0.5 0 0
10
20
30
40
50
60
diepte [mm]
Loeoti e Z; ~eMydroloo e erd
Fig. 6: Wateroplosbaar chlo ridenge halte op cementgewicht.
-~ to e ~om~tig ~<:ldtmniveou
(-15. 00) ( -l~)
_ : : :i~tioL:: : : ::_
A
Fig. Sa: Loc aties ontnam e boorkernen.
De pH-waarden liggen voor de niet-behandelde locatie iets hoger dan voor de locatie behandeld met het hydrofoberingsmiddel IBTEO (figuur 7) . Alle pH waarden - het betreft hier steeds een gemiddelde waarde voor de eerste zone van 0-9 111m - liggen in het gebied van passivatie. Een complementaire vaststelling kan men doen betreffende de carbonatatiediepten (Tabel 1). Voor de niet-behandelde locatie is er zo goed als geen sprake van carbonatatie. Bij het behandelde beton stellen we een carbonatatiediepte vast van een S-tal mm . Dit verklaart de lagere opgemeten pH-waarden . Daar de dekking op het wapeningsstaal 120 mm bedraagt, is het carbonatatiefront nog ver verwijderd van bet wapeningsstaal en is het gevaar voor corrosie ten gevolge van carbonaratie zeer klein. Toch blijkt het gebruikte hydrofoberingsproduct geen beschermende invloed te hebben op het carbonatatieproces van het beton.
Fig. Sb: Ontname kernen bovenop kademuur containerterminal.
Om een globaal beeld te verkrijgen van de effectiviteit van het hydrofoberingsproduct en de duurzaamheid van het beton, voorzag het proefprogramma in de bepaling van: - indringingsdiepte van het hydrofoberingsproduct IBTEO, -pH-waarden in de zones 1,2 en 3, - de carbonatatiediepte, - de druksterkte, - het cementgehalte, -het chloridengehalte (zowel het wateroplosbaar als het zuuroplosbaar chloridengehalte) .
De indringingsdiepte van het hydrofoberingspro duct, bepaald op de ontnomen boorkernen, bleek beperkt tot ongeveer 3 111m. Bij de voo rafgaande labo-proeven werden nochtans grotere indringingsdieptes bekomen. De bepaling van het chloridengehalte kan op meerdere wijzen gebeuren. De analyse door zure extractie levert het totale gehalte aan chloriden op. Dit omvat zowel de vrije chloriden, de chloriden onder de vorm van het Friedelzout als de o noplosbare chloriden. De analyse door waterige extractie geeft het gelulte aan vrije chloriden en een groot deel van de chloriden, gebonden onder de vorm van het Friedelzout, die in oplossing gaan tijdens de extractie. Het zijn deze wateroplosbare chloriden die het reële gevaar op roest betekenen.
98
2/97
~~.~
12.7 12.6
i
I NFRA STR UCTUUR I N HET LEEFlvJILIEU
--+--niet-behandeld : boven tijzon e
-----niet-behandeld : in tijzon e
___.....__ IBTE O : boven tijzone
--M- IBTEO: in tijzone
---..- IBTE O: bovenop kad emuu r
I I
12.5 ~
'á
~~·~ t+
12.2
1 21~
11.9 11.8 +-____:::--+1- - -lf - - - - i 1 ----+-110 20 30 40
---+1- - -- 50 60
diepte [mm}
Fig . 7: pH waard en
Porositeit n [vol%]
Locatie 1 niet behandeld
15.60
Locatie 2 gehydrofobeerd met IBTEO
16.15
DSSG
druksterkte
[kg/ m3]
l\v2 0
2204
2215
locatie
carbonatatiediepte [ mm]
[N/ mm2]
ce mentgehalte [kgj m3]
44.5
284
in tij zone
1
boven tij zone
0
in tijzone
5
boven tij zone
4
bovenop kadem uur
5
43 .1
260
TGbel I : KGrakteristieken en carbonatatiediepte beton nieu we kademuur co ntainerterminal
2/ 97
99
INFRASTRUCTUUR IN HET LEEFMILIEU
In figuur 6 is het wateroplosbaar chloridengehalte weergegeven voor verschillende dieptes, gebaseerd op de zones 1, 2 en 3 van de ontnomen kernen. Het droog schijnbaar volumegewicht en het cementgehalte, volledigheidshalve toegevoegd in tabel 1, zijn vereist om het chloridengehalte op cementgewicht te bepalen. Het verschil tussen de gehydrofobeerde locatie en de niet-behandelde locatie is opvallend . Over het ganse diepteprofiel ligt het chloridengehalte op cementgewicht significant hoger op de niet-behandelde locatie. Daarbij is het belangrijk de gradiënt op te merken van het chloridengehalte in functie van de diepte.
5. BESLUITEN Hydrofobering van betonoppervlakken is een uitstekende manier om gewapende en voorgespannen betonconstructies te beschermen tegen een agressief marien milieu. Bij gebruik van een vooraf uitgebreid getest hydrofoberingsproduct wordt een bescherming gerealiseerd tegen een veelheid van schadefactoren, zoals vochtindringin g, chloridenpenetratie en ASR-reactie. Uit een vergelijkende studie op in situ ontnomen betonkernen, 3 jaar na aanbrengen van het hydrofoberingproduct, blijkt de effectiviteit van het hooggeconcentreerde, oplosmiddelvrije isobutyltrie thoxysilaan.
De af\vezigheid van een afdoende barrière tegen de indringing van vloeibaar water met de daarin aanwezige chloriden , samen met een redelijke hoge porositeit (tabel 1 ), verklaren de reeds diep doorgedrongen chloridenpenetratie in de niet-behandelde locaties.
Deze proefresultaten bevestigen de stelling om hydrofoberende behandelingen niet langer te zien als een redmiddel bij dreigende schade, maar reeds vanaf de constructiefaze als een volwaardige fase in het nieuwbouwproces in te schakelen . Aldus wordt op een elegante en economische manier een significante verbetering van de duurzaamheid van betonconstructies gerealiseerd.
Op de locatie, behandeld met het hydrofoberingsproduct IBTEO , blijft de chloridenpenetratie in de diepte beperkt.
6. BIBLIOGRAFIE
De verhouding van het wateroplosbaar tot het zuuroplosbaar chloridengehalte bedraagt in de proeven 94%. Het oorspronkelijke gehalte aan chl oriden, aanwezig bij de binding en omgezet tot onopl osbare chloriden is aldus zeer beperkt en de chloridenbelasting is dan ook voornamelijk te wijten aan de externe contaminatie, zijnde het maritieme klimaat. De chloridenanalyse leert tevens dat de aanwezigheid van algen, zoals aanwezig op de kernen ontnomen in de tij zone, geen negatieve invloed heeft op het chloridengehalte. Het omgekeerde is eerder waar. Echter, het ch loridengehalte in de tijzone vertoont weinig verschil met het chloridengehalte boven de tijzone . Het gehalte op de kademuur en aldus verder verwijderd van direkte expositie door het zeewater, is daarentegen merkbaar kleiner aan het oppervlak (zones 1 en 2 in de kernen ). De directe expositie in de tij zo ne en de expositie in de onmiddellijke omgeving door spatwater leveren de zwaarste ch loridenbelasting op. Expositie door de maritieme lucht levert een merkbaar lichtere chloridenbelasting op. Hoewel de indringingsdiepte van het hydrofoberingsmiddel in situ kleiner is dan in de laboproeven, is een significant lagere chloridenpenetratie merkbaar. Hieruit mag men besluiten dat het hydrofoberingsmiddel in reë le omstandigheden van het maritieme klimaat bijdraagt tot een verbetering van de duurzaamheid van de betonstructuur.
l. Van Gemert, D.: "Betonbescherming tegen chlori denindringing", De Bouvvkroniek, november 1992, pp. 8-10.
2 . Van Tongelen }. , Van Gemert D. en Fremout }., "Preventieve bescherming van de nieuwe containerterminal te Zeebrugge tegen de schadelijke invloed van ch loride-ionen", De Bouwkroniek, april 1994,pp. 30 -35. 3. Fliedner C., "Hochkonzentrierte und Lösi ngsmittelfreie Silane als H ydrophobierungsmittel in Mehrkomponenten- 0 berflächen-Sch utzsystemen fi.ir Beton", Hüls AG, 1993. 4. González J.A., Felitl S., Rodriguez P., Ramîrez E., Alm1so C. en Andrade C., "Some questions on the corrosion of steel in concrete - Part I : when, how and how much steel corrodes", Materials and Structures, Vol. 29, 1996, pp. 40-46. 5. González J.A., Felitl S. , Rodriguez P., López W., Ramîrez E ., Alonso C. en Andrade C., "Some questions on the corrosion of steel in concrete Part II : Corrosion mechanism and monitoring, service li fe predierion and proteetion methods", Materials and Structures, Vol 29, 1996, pp. 97104. 6. Kis se! J. en Pourbaix A., "Les effets de la teneur en chlorure et de I 'alcalinité des bétons sur la corrosion de l'acier" , Centre Beige d' Etude de la corrosion, Vol. 165, RT. 315, 1996.
100
7. APPENDIX 7.1. Carbonatatie C0 2 + H 20 --> H 2C0 3 H 2C0 3 + Ca(OH) 2 - > CaC0 3 + 2H 20 Bij volledige carbonatatie zal zich een CaC0 3/Ca(HC0 3)+ evenwicht instellen waarbij de pH daalt tot 8,3. Het wateroplosbaar Ca(HC0 3h kan aanleiding geven tot erosie van het betonoppervlak. 7 .2. Corrosie Een corrosieëlement bestaat uit een kathode en een anode waarbij volgende reacties plaatsvinden: Anode : Fe --> Fe2+ + 2e- (ijzer in oplossing) Kathode : 4e- + 0 2 + 2H 20 --> 4(0Ht Fe2+ + 2(0Ht--> Fe(OH) 2 2Fe3+ + 6(0Ht - > 2Fe(OH) 3 2Fe(0Hh--> Fe 20 3 (roest)+ 3H 20 7.3. Putcorrosie (in aanwezigheid van chloorionen) Anode : Fe - > Fe2+ + 2e- (ijzer in oplossing) Kathode: 4c + 0 2 + 2H 20 --> 4(0Ht 2Fe3+ + 6(0Ht - > Fe 20 3 + 3H 20 In een tussenstadium wordt zoutzuur (HCl) gevormd waardoor de pH plaatselijk daalt tot 5 : Fe2+ + 2Cl- + 2H 20--> Fe(OH) 2 + 2HC1 HCl ->Cl- + H+ 7 .4. Alkali -aggregaat-reactie Si02 + 2NaOH + nH 20 --> Na 2Si0 3.nH 20 Na 2Si0 3 .nH 20 + Ca(OHh + H20 - > CaSi0 3.mH20 + 2NaOH Het product CaSi0 3 .mH2 0 is een gel met expansieve eigenschappen.
2/97
INFRASTRUCTUUR IN HET LEEFMILIEU
Preventive proteetion of reinforeed concrete structures. against chloride 1ngress. Evaluation on the container terminal at Zeebrugge Chloride ingress, due to capillary suction or diffusion, is one of the most important causes of corrosion of the reinforcement in concrete structures. This is certainly the case for constructions that are highly exposed to chlorides: off-shore constructions, onshare constructions in a marine environment, swimming-pools, etc. Those structures can be protected by means of a protective coating or by a hydrophobic treatment. At the Reyntjens Labaratory research has been clone on the effectiveness of these water-repeilent agents. Based on the experimental results, it was decided in 1993 to apply this treatment on the quay wall of the container terminal at Zeebrugge. In col! aboration with the owner "Maatschappij van de Brugse Zeevaartinrichting" M.B.Z. and supported by Distrigas n.v., a research program was executed in 1996, to evaluate the effectiveness of the treatment after 3 years of exposure in a real marine climate . This artiele gives a brief overview of the durability problem of concrete structures in marine environment. The production and the working mechanisms of hydrapbobic agents are discussed, and the procedures to evaluate their effectiveness are described. The application of a preventive proteetion by means of a highly concentrated, solvent free, hydrophobic agent during construction is discussed and its behaviour, after 3 years of real marine exposure is evaluated.
