Goed beton kan de invloed van de omgeving goed doorstaan. Dat er in het verleden nog wel eens iets fout ging met de samenstelling of verwerking van beton, blijkt uit het grote aantal schades. Schade die gerepareerd moet worden. Er kan sprake zijn van constructieve schade, waarbij de draagkracht in de gevarenzone is of kan komen, of cosmetische schade. In laatste geval is de schade vaak licht en kan door tijdig ingrijpen erger worden voorkomen.
Schade aan een betonconstructie kan niet zonder meer worden gerepareerd. Het kiezen van een reparatiemethode hangt af van de oorzaak van de schade. Die oorzaak zal, voor zover mogelijk, eerst weggenomen moeten worden.
Eigenlijk zijn de meeste oorzaken van betonschade terug te voeren op ontwerp- en uitvoeringsfouten. Een ontwerp- of uitvoeringsfout hoeft op zichzelf nog geen schade te betekenen. Wanneer bijvoorbeeld te veel water wordt gebruikt, dan is het beton alleen maar (erg) poreus. Echter, kwalijke stoffen kunnen dan wel veel sneller in het beton dringen en het wapeningsstaal snel laten roesten.
Carbonatatie
Wanneer staal in aanraking komt met water en zuurstof kan het gaan roesten. Het wapeningsstaal in beton wordt echter beschermd. Ten eerste omdat water en zuurstof niet makkelijk door de betonlaag heen kunnen dringen. Ten tweede omdat beton een eigenschap heeft die roestvorming voorkomt. Dit wordt veroorzaakt door het ‘basisch’ karakter van beton.
Op de zogenaamde pH-schaal (de schaal waarop men aangeeft hoe zuur of basisch iets is) is te zien dat nieuw beton een pH-waarde heeft van 12-13. Echter, wanneer beton ouder wordt, wordt het langzamerhand steeds zuurder (lagere pH-waarde). Dit gebeurt van buiten naar binnen door de indringing van kooldioxide. Dit proces noemt men carbonatatie.
Hoe poreuzer het beton, des te sneller de carbonatatie. Maar ook, hoe dunner de laag beton om de wapening (wapeningsdekking), des te eerder zal het carbonatatiefront de wapening bereiken. Carbonatatie is een normaal verschijnsel en niet schadelijk voor het beton zelf. Het zorgt echter voor een zuur milieu rond het wapeningsstaal, dat daardoor zal gaan roesten. Omdat roestend staal drie tot vijf keer in omvang toeneemt, zal het beton van binnenuit kapot worden gedrukt.
Verhardingsversneller
Maar zonder dat er sprake is van carbonatatie kan het wapeningsstaal ook gaan roesten. Als het beton nog basisch is (niet zuur) dan kan een te groot aanbod aan water, zuurstof en chloriden namelijk roestvorming veroorzaken. Chloriden zijn, simpel gesteld, allerlei soorten zouten.
Genoemde stoffen kunnen bij het wapeningsstaal komen doordat het beton poreus is, maar het is mogelijk dat chloriden al in het beton voorkomen doordat de verkeerde verhardingsversneller is gebruikt. Vooral in de jaren ’60 en begin jaren ’70, is calciumchloride veelvuldig als verhardingsversneller gebruikt. Dit is nu verboden. Ook hier geldt dat chloriden voor het beton zelf onschadelijk zijn.
Scheurvorming
Scheurvorming van beton komt overigens veel voor. Craquelé komt misschien wel het vaakst voor. Het is zichtbaar als een grillig netwerk van fijne ondiepe scheurtjes. Op zich zijn deze scheurtjes normaal en geen aanleiding voor reparatie of schilderen. Grotere scheuren vragen wel aandacht. Is de scheur 0,1 tot 0,2 mm dan is er geen reden om onmiddellijk maatregelen te treffen.
Worden de scheuren groter, vooral bij een dragende constructie, dan moet er beslist een constructeur zijn oordeel over geven. In dat geval wordt vaak overgegaan tot injecteren. Is er reden tot ongerustheid dan moet wapening bijgeplaatst worden. Bij geleidelijke aantasting van beton is de samenhang van het beton vaak minder.
Bij mechanische schade zijn veelal hoeken of randen afgebroken. Ook kan vorst beton beschadigen (zie kader). Gebruik van dooizouten kan bijvoorbeeld aanleiding zijn tot het afschilveren van beton. Uiteindelijk kunnen dit soort schades tot corrosie van het wapeningsstaal leiden. Dat is iets wat we beslist niet willen, want de wapening zit niet voor niets in het beton.
Naast de in het kader genoemde dooizouten en sulfaten zijn er nog meer, misschien wat minder voorkomende bedreigingen voor beton. Zo kan het carbonatatieproces de aan cement gebonden chloriden vrijmaken. Deze chloriden kunnen zich naar de wapening verplaatsen en daar de roestvorming direct op gang brengen.
Betonschade hoeft overigens niet altijd chemisch van oorsprong te zijn; ook mechanische beschadigingen, trillingen, grondverzakkingen en brand kunnen aanleiding zijn om het beton grondig te onderzoeken en zo nodig te repareren.
Schade herstellen
Voor de treksterkte is vooral staal nodig. Is aan een onderzijde van een vloer het wapeningsstaal bloot komen te liggen dan kan in een droge omgeving volstaan worden met het behandelen met corrosiewerende verf. Bijvoorbeeld na ontroesten en stofvrij maken tweemaal behandelen met een roestwerende epoxy primer/buildcoat.
Om esthetische reden kan het beton met reparatiemiddel vlak gemaakt worden, maar technisch is dit niet noodzakelijk. In het algemeen geldt dat je de volgende aanpak kunt hanteren. A. Bij schade niets doen en wachten tot er meer schade ontstaat zonder dat de veiligheid van de constructie of de omgeving in gevaar komt. In dat geval is het raadzaam om veel foto’s te maken en deze later te vergelijken met nieuwe foto’s om zodoende vast te stellen of de schade toeneemt of niet.
B. Ook kun je alleen repareren en de constructie verder onbehandeld laten. Ook in dat geval is het handig om na de reparatie foto’s te maken van de situatie en deze later te vergelijken met nieuwe foto’s om zodoende vast te stellen er veranderingen plaats hebben gevonden. Bijvoorbeeld haarscheurtjes bij de randen of schade op plaatsen in de buurt.
C. Ook kan besloten worden te repareren en daarna het beton te schilderen. De vraag is of dit esthetisch gewenst is en uit oogpunt van duurzaamheid handig is. Immers, schilderen betekent op termijn overschilderen. Bij reparaties wordt beton eerst ruw weggehakt. Alle losse en twijfelachtige delen moeten verwijderd zijn. Soms is stralen om het oppervlak te verruwen noodzakelijk.
Reparatiemiddelen
Het aanbod van reparatiemiddelen is enorm groot. Men onderscheidt ze vaak in cementgebonden mortels, cementgebonden mortels met kunststof toevoeging en puur kunstharsgebonden mortels. Een cementgebonden mortel hardt uit door reactie met water. Een cementgebonden mortel wordt ook wel een hydraulische mortel genoemd.
Doordat de mortel cementgebonden is, is het eindproduct alkalisch. De alkaliteit van een pas aangebrachte mortel is ongeveer pH 13. Ze zijn gemaakt van zand, cement, water en eventueel fijn grind. Qua samenstelling en eigenschappen komen deze mortels overeen met beton. Desalniettemin geven deze mortels in de praktijk regelmatig problemen. De hechting op het beton en krimp kan aanleiding tot nieuwe schades. Met hulpstoffen wordt geprobeerd dit onder de knie te krijgen, maar zonder kunsthars gaat het bijna niet.
Vooral om de hechting te verbeteren, zijn kunstharsen ontwikkeld die aan de cementgebonden mortel worden toegevoegd. Daarmee ontstond een nieuw type reparatiemortel, de cementgebonden kunstharsverbeterde reparatiemortels. Een cementgebonden mortel met een kunstharsbindmiddel hardt ook uit door reactie met water.
Ten opzichte van de cementgebonden mortels houden echter de met kunsthars verbeterde mortels het aanmaakwater beter vast. Ze zijn minder gevoelig voor verdamping van water aan het oppervlak en geven daardoor ook minder kans op krimpscheuren. Ook bij deze mortels is het eindproduct alkalisch.
Vaak zijn met kunsthars verbeterde mortels versterkt met kunststofvezels. Deze vezels zorgen voor een betere verwerkbaarheid van de mortel. Ook wordt door de vezels een beter standvermogen bereikt. De natte mortel is in dat geval beter modelleerbaar en blijft tijdens het droogproces goed staan.
Dergelijke mortels zijn hierdoor ook beter verwerkbaar tijdens werkzaamheden boven het hoofd. Doordat aan de mortel een kunststof polymeer is toegevoegd, is bovendien zowel de waterdichtheid als de elasticiteit van de mortel vaak verbeterd. Pure kunstharsmortels zijn bijvoorbeeld gebaseerd op epoxy.
Het uithardingsproces bij een epoxy is een chemische reactie tussen de basiscomponent en de verhardercomponent. Het eindproduct is niet alkalisch. Het voordeel van een dergelijke mortel is dat in dunne lagen, tot ongeveer 5 mm, kan worden gewerkt. Bij cementgebonden of bij cementgebonden mortels met kunsthars toevoeging lukt dat niet.
Aanbevolen methoden
Desondanks zijn de met kunsthars verbeterde cementmortels vaak te prefereren. Pure kunstharsgebonden hechten uitstekend, zijn sterk en bestand tegen allerlei stoffen, maar ze hebben een afwijkende uitzettingscoëfficiënt, vochtgevoeligheid en zijn duur. Ze worden vooral gebruikt voor kleine reparatie of op plaatsen waar snelle ingebruikname nodig is.
Over het algemeen wordt dan ook een cementgebonden kunstharsverbeterde reparatiemortel toegepast. Vooral als er grote reparaties moeten worden uitgevoerd. Daarnaast wanneer er sprake is van constructieve schades en wanneer het alkalisch karakter van de beton moet worden gecontinueerd.
Het alkalisch karakter van een cementgebonden reparatiemortel is van belang om het wapeningsstaal dat in het beton is opgenomen te blijven beschermen tegen corrosie. Als er betonschade is opgetreden, betekent dit dat het alkalisch karakter aangetast is geweest. Immers, het wapeningsstaal kon corroderen. Een goede reparatie herstelt naast de schade dan ook het beschermingsmechanisme (alkaliteit) rond het wapeningsstaal.
Voor een duurzame reparatie is het belangrijk dat de roestvorming van de wapening duurzaam wordt gestopt. De wapening moet of goed worden beschermd door de reparatiemortel of, als extra, beschermd worden met een speciale beschermlaag. Bijvoorbeeld een tweecomponenten epoxy primer.
Dooizouten en sulfaten
Schade die het gevolg is van vorst en dooizouten is min of meer een temperatuurprobleem. Door het gebruik van dooizouten stijgt de oppervlaktetemperatuur van de betonconstructie zeer snel waardoor spanningen optreden en het betonoppervlak kan beschadigen (afspringende schollen). Bij vorst gebeurt in feite hetzelfde, hoewel het dan gaat om een temperatuursdaling.
Schade door vorst en dooizouten is dan ook meestal een oppervlakteprobleem. Beton uitgevoerd in de gebruikelijke betonkwaliteiten, blijkt hiertegen bestand te zijn, mits het beton tijdens het bevriezen niet volledig met water is verzadigd. Vooral bij horizontale vlakken moeten daarom maatregelen worden genomen, omdat het gevaar voor vorstschade daar het grootst is. De toepassing van een luchtbelvormer geeft beton een betere vorstbestandheid.
Sulfaten zijn stoffen die men bijvoorbeeld in veestallen zal aantreffen. Het beton dat daar is toegepast, kan door die sulfaten worden aangetast. Sulfaten kunnen namelijk reageren met mineralen uit het cement en zodoende nieuwe stoffen laten ontstaan. Die stoffen hebben een groter volume dan het oorspronkelijke cementmineraal. Het beton zal dan ook kapot worden gedrukt.