Duurzaamheidsonderzoek reparatie en bescherming van beton

Transcriptie

1 Civieltechnisch Centrum Uitvoering Research en Regelgeving rapport 180 Duurzaamheidsonderzoek reparatie en bescherming van beton

2 III Postbus AK Gouda Tel Fax rapport 180 Duurzaamheidsonderzoek reparatie en bescherming van beton CIVIELTECHNISCH CENTRUM UITVOERING RESEARCH EN REGELGEVING

3 Dit rapport is onder de volgende trefwoorden opgenomen in het CUR-infobestand: betondekking cementsoorten invloed op duurzaamheid coatings, verven bescherming corrosie betonstaal chloride-ge'initieerde corrosie carbonatatie-gei'nitieerde corrosie expositieproeven, veldonderzoek reparaties uitvoering voorbehandeling reparatiemortels cementgebonden (polymeergemodificeerde) mortels kunstharsgebonden mortels spuitmortels schade-oorzaken scheur-oorzaken spuit-beton Auteursrechten Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand of openbaar gemaakt, in enige vorm of op enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, door fotokopieen, opnamen of op enig andere manier, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de CUR. Het is toegestaan overeenkomstig artikel 15a Auteurswet 1912 gegevens uit deze uitgave te citeren in artikelen, scripties en boeken, mits de bron op duidelijke wijze wordt vermeld, alsmede de aanduiding van de maker, indien deze in de bron voorkomt.,, CUR-rapport 180 'Duurzaamheidsonderzoek reparatie en bescherming van beton', Stichting CUR, Gouda." Aansprakelijkheid De CUR en degenen die aan deze publikatie hebben meegewerkt, hebben een zo groot mogelijke zorgvuldigheid betracht bij het samenstellen van deze uitgave. Nochtans moet de mogelijkheid niet worden uitgesloten dat er toch fouten en onvolledigheden in deze uitgave voorkomen. Ieder gebruik van deze uitgave en gegevens daaruit is geheel voor eigen risico van de gebruiker en de CUR sluit, mede ten behoeve van al degenen die aan deze uitgave hebben meegewerkt, iedere aansprakelijkheid uit voor schade die fiocht voortvloeien uit het gebruik van deze uitgave en de daarin opgenomen gegevens, tenzij de schade mocht voortvloeien uit opzet of grove schuld zijdens de CUR en/of degenen die aan deze uitgave hehben meegewerkt. ISBN

4 VOORWOORD Begin jaren zeventig werd CUR-onderzoekcommissie B 16 "Reparaties aan betonconstructies" ingesteld om na te gaan met welke materialen en werkmethoden reparaties aan beschadigde betonconstructies kunnen worden verricht. Onder een goede reparatie werd in dit verband verstaan een zodanige reparatie dat de oorspronkelijke of beoogde kwaliteit van de betonconstructie volledig wordt herkregen en waarbij met name de sterkte, de stijfueid en de duurzaamheid weer aan de gestelde eisen voldoen. De werkzaamheden van de commissie resulteerden in de CUR-rapporten 90 [1], 91 [2] en 110 [3]. Met deze drie rapporten werd voorzien in een eerste behoefte aan kennis en inzicht in het repareren van beton met cement- en kunstharsgebonden reparatiematerialen. In 1984 werd CUR-preadviescommissie PB 35 "Reparatie en bescherming" ingesteld. Het doel van de commissie was het inventariseren van de kennis en ervaring op het gebied van de diverse beschermings- en reparatiemethodieken, gekoppeld aan de verschillende te onderscheiden categorieen betonschade. Ook moest deze commissie technische regels opstellen voor de uitvoering en toepassing van deze beschermings- en reparatiemethodieken in de praktijk. De werkzaamheden van de commissie leidden tot CUR-rapport 86-1 "Reparatie en bescherming van beton. Literatuurstudie. Vraagpunten en kennislacunes" [4]. In dit rapport werd een aantal aanbevelingen gedaan om de kennis en het inzicht over de oorzaken van schade aan beton en de mogelijkheden van herstel te vergroten. De werkgroep 1 van de commissie stelde CUR-Aanbeveling 11 "Spuitbeton" [5] op. De aanbevelingen in CUR-rapport 86-1 waren in 1986 aanleiding tot het instellen van CUR-onderzoekcommissie B 35 "Reparatie en bescherming van beton". Deze commissie had als doel het uitvoeren van onderzoek in het laboratorium (basisonderzoek) en in de praktijk (veldonderzoek) om CUR-Aanbevelingen te kunnen opstellen ten behoeve van een grotere zekerheid met betrekking tot de duurzaamheid van gerepareerde en beschermde betonconstructies. Om het doel op efficiente wijze te bereiken, werden ingesteld een stuurgroep, CUR-commissie B 35 "Reparatie en bescherming van beton", en twee subcommissies, B 35A "Basisonderzoek" en B 35B "Veldonderzoek". In 1987 werd subcommissie B 35C "Regelgeving" ingesteld en in 1991 subcommissie B 35 D "Kennisoverdracht". 3

5 De subcommissie B 35A "Basisonderzoek" verrichtte laboratoriumonderzoek om inzicht te verkrijgen in onder meer de fysische en chemische processen die van invloed zijn op de duurzaamheid van gewapend beton. De commissieinspanningen hebben geleid tot de CUR-rapporten: "Kathodische bescherming van betonconstructies. Literatuurstudie" [6]; "Carbonatatie, corrosie en vocht" [7]; "Realkalisatie van beton" [8]; "Kritisch chloridegehalte in gewapend beton" [9]; "Lokale reparaties van beton. Invloed op het corrosiegedrag van wapening in gecarbonateerd beton" [10]. De subcommissie B 35B "Ve1donderzoek" had als taak het op systematische wijze uitvoeren van praktijkonderzoek naar de duurzaamheid van verschillende reparatie- en beschermingsmethoden. Het onderhavige rapport behandelt de opzet en resultaten van dat onderzoek. De subcommissie B 35C "Regelgeving" heeft zich bezig gehouden met regelgeving ten aanzien van het repareren van betonconstructies. De werkzaamheden van de commissie hebben geleid tot de CUR-Aanbevelingen: - 20 "Bepaling van de hechtsterkte van mortels op beton" [11]; - 21 "Betonreparatie met cementgebonden polymeergemodificeerde mortels" [12]; - 27 "Betonreparatie met kunstharsgebonden mortels" [13]; - 32 "Injecteren van scheuren in betonconstructies met behulp van kunstharsen" [14]. De subcommissie B 35D "Kennisoverdracht" stelde mede op basis van het uit het veld- en laboratoriumonderzoek verkregen inzicht, een handboek op over de duurzaamheid en het repareren van betonconstructies. Het handboek, uitgebracht als CURlBetonvereniging-publikatie 172 "Duurzaamheid en onderhoud van betonconstructies" [15], is tevens het cursusboek voor de opleiding Betononderhoudskundige BV van de Betonvereniging. De samenstelling van onderzoekcommissie B 35 was op het moment van verschijnen van dit rapport als volgt: prof.ir. W.R. DE SITTER, voorzitter prof.dr.ir. A.S.G. BRUGGELING, vice-voorzitter if. J.G.A. VAN HULST, secretaris dr. R.F.M. BAKKER ing. B.G.C. BUDEVIER prof.if. A.J. HOGESLAG ing. M.A.J. HUYSMANS drs. P. KEUZER 4

6 ir. G.J. KLOK ing. A.A.M. LINDERS ir. D. STOELHORST if. A. VAN DER TOORN ing. A.C. FUCHS, coordinator W. BUIST, mentor De subcommissie B 35B "Veldonderzoek", waarvan het uitgevoerde onderzoek en de resultaten in dit rapport zijn weergegeven, was op het moment van verschijnen van deze publikatie als volgt samengesteld: prof.ir. A.J. HOGESLAG, voorzitter if. J.G.A. VAN HULST, secretaris dr. R.F.M. BAKKER ir. W. COLENBRANDER W.G. DEIJS C.M. VAN DIJK ing. A.C. FUCHS N. SCHOEMACKER (tot september 1994) if. P.A.M. ZUIDGEEST Het onderzoek naar de duurzaamheid van gerepareerde proefplaten is uitgevoerd door TNO Bouw en Intron, Instituut voor materiaal- en milieu-onderzoek B.V. Het onderzoek en de resultaten zijn gerapporteerd door respectievelijk ir. P.D. STEIJAERT en ing. N.G.B. VAN DER WINDEN. Ir. J.J.W. GULIKERS van het Stevin-Iaboratorium van de TU-Delft leverde een bijdrage tijdens de proefopzet en verrichtte materiaalkundig onderzoek op toe te passen reparatiemortels. Het coatingonderzoek is uitgevoerd door het Centrum voor Onderzoek en Technisch Advies B.V. (COT). Het coatingonderzoek en de resultaten zijn gerapporteerd door J.J. KETTENIS met een belangrijke bijdrage van de mentor W. BUIST. Beide rapporten zijn door ir. C.A. VAN DER STEEN samengevoegd en bewerkt tot het eindrapport van de commissie. De proefplaten voor het onderzoek zijn vervaardigd door Schokbeton. De grondstoffen voor de cementgebonden en cementgebonden, polymeergemodificeerde reparatiemortels zijn ge1everd door Beamix. NKC onderzocht en leverde de voor het onderzoek voorgeschreven kunstharsgebonden mortels. Ivacon voerde de reparaties uit aan de proefplaten voor het reparatieonderzoek. De produkten voor het coatingonderzoek zijn uit de handel betrokken en aangebracht door COT. Voor het onderzoek werden financiele bijdragen ontvangen van: - Bouwdienst Rijkswaterstaat; - Rijksgebouwendienst; 5

7 - Vereniging Betonreparatie Bedrijven (VBR); - Vereniging Leveranciers van Betonreparatie en -beschermingsprodukten (VLB); - Vereniging van Verf- en Drukinktfabrikanten (VVVF); - Ministerie van Economische Zaken. De CUR spreekt haar dank uit aan de genoemde instanties en bedrijven voor de financiele bijdragen die dit onderzoek mede mogelijk hebben gemaakt. oktober 1995 Het bestuur van de CUR 6

8 INHOUD SAMENVATTING SUMMARY 13 Hoofdstuk 1 Hoofdstuk Hoofdstuk Hoofdstuk Hoofdstuk INLEIDING OPZET VAN HET VELDONDERZOEK Keuze van te repareren objecten Proefplaten OPZET VAN HET REPARATIE-ONDERZOEK 23 Keuze van variabelen en niveaus Reparatiemortels Spuitbeton Polymeergemodificeerde mortels Kunstharsgebonden mortel Overzicht van variabelen en niveaus 31 VOORBEREIDING EN REPARATIE 33 Voorbereiding Carbonateren van de proefplaten 33 Uithakken van de proefplaten Ontroesten van de wapening Uitvoering van de reparaties Spuitbetonmortel Cementgebonden, polymeergemodificeerde mortel Kunstharsgebonden mortel Opstelling in proeftuinen PRAKTIJKGEDRAG VAN REPARATIEMORTELS 42 Inspecties en metingen 42 Visueel 42 Potentiaalmetingen Hechting Carbonatatie Corrosie van het betonstaal

9 Hoofdstuk Hoofdstuk Hoofdstuk Hoofdstuk EVALUATIE VAN HET ONDERZOEK NAAR REPARATIEMORTELS.. 52 Resultaten van het basisonderzoek 52 Reparaties met epoxygebonden mortels Reparaties met cementgebonden (cc en pcc)-mortels 55 Schadeoorzaak carbonatatie " 55 Schadeoorzaak chloride OPZET VAN HET COATINGONDERZOEK 57 Inleiding " 57 Overweging bij en keuze van variabelen " 57 Schade-intensiteit. " 57 Expositie " 57 Voorbewerking " 58 Voorbehandeling " 58 Coating " 59 Overzicht van de variabe1en U ITVOERING VAN HET COATINGONDERZOEK " 63 Voorbehandeling van de ondergrond voor de beschermende laag " 63 Aanbrengen van een afsluitende laag " 63 Wijze van expositie 63 Aantal platen en behandeling " 64 Horizontale expositie " 64 Verticale expositie " 65 Overzicht " 66 RESULTATEN VAN HET COATINGONDERZOEK Waterdamp- en koolzuurdioxide diffusieweerstand Schade aan geexposeerde platen " 68 Uiterlijk van de beschermde platen Resultaten oude balkonelementen " 69 Hoofdstuk EVALUATIE VAN DE RESULTATEN VAN HET COATINGONDERZOEK72 AIgemeen 72 Invloed van de expositie-omstandigheden 73 Invloed van het beschermende coatingsysteem " Onbeschermde platen Beschermde platen Duurzaamheid en vervuiling van het coatingsysteem Hoofdstuk 11 CONCLUSIES 76 8

10 LITERATUUR Bijlage A STATISTISCHE ANALYSE VAN DE MEETGEGEVENS Bijlage B RESULTATEN VAN HET REPARATIE-ONDERZOEK Bijlage C RESULTATEN VAN HET COATINGONDERZOEK Bijlage D LITERATUUROVERZICHT CUR BETREFFENDE BETONSCHADE EN BETONREPARATIE