Maatregelen ter preventie van Alkali-Silica Reactie (ASR) Steven Schaerlaekens Technical Support Manager Holcim België Lid van de Commissie E104 Voor FedBeton
Agenda 1 Wat is ASR? 2 Achtergrond bij de nieuwe regels 3 Aanpak van de nieuwe norm 4 Gedetailleerde toelichting Bijlage I 5 Toepassing in de praktijk (enkele voorbeelden)
1 Wat is ASR?
1. Wat is ASR? Principe: Reactie tussen het reactief silicium aanwezig in bepaalde granulaten en de alkaliën aanwezig in het poriënwater van het beton Noodzakelijke voorwaarde voor het optreden van deze reactie is de gelijktijdige aanwezigheid van een potentieel reactief granulaat, een voldoende hoog alkali-gehalte en een voldoende hoge vochtigheid in het beton
1. Wat is ASR? Mechanisme: De hydroxyde-ionen werken in op het aanwezige silicium in de granulaten waarbij een "gel" van gehydrateerde alkali-silicaten en calcium wordt gevormd. De gel kan grote hoeveelheden water absorberen en de bijgaande expansie creëert een interne druk in het betonelement. Zodra deze de treksterkte van het granulaat overschrijdt, worden scheuren gevormd die vertrekken vanuit het granulaat. Aan het betonoppervlak manifesteren deze scheuren zich als een netwerk. De scheurvorming tast de integriteit van de granulaten en de cementsteen aan en verzwakt zo de mechanische weerstand van het beton.
1. Wat is ASR? Potentieel reactieve granulaten: De oplosbaarheid van het silicium is afhankelijk van zijn kristalstructuur : amorf silicium gaat gemakkelijker in oplossing dan silicium in een (min of meer) kristallijne structuur Binnen de reactieve gesteenten kan de snelheid van het optreden van de reactie en de ernst van de potentiële schade sterk variëren Bewijsvoering: (combinatie van) petrografie (ervaring!), (versnelde) zwelproeven type 'Oberholster' of 'microbar', ervaring met de groeve (homogeniteit beheersplan )
1. Wat is ASR? Alkaliën in het poriënwater: Alkaliën uit de grondstoffen gaan in oplossing Cement en Toevoegsels: zo goed als volledig (NBN EN 196-2) Granulaten: oplosbare alkaliën (XP P18-544) Aanmaakwater (NBN EN 1008) Hulpstoffen (NBN EN 480-12) Externe aanvoer Dooizouten Zeewater (zeelucht) Bepaalde chemische stoffen (kunstmest) Uitgedrukt als Na 2 O-eq = Na 2 O + 0,658.K 2 O
1. Wat is ASR? Aanwezigheid van vocht: In de omgeving van het beton EE = vochtige binnenomgeving of buitenomgeving ES = zeeomgeving In het beton zelf Massieve constructies die nooit uitdrogen Niet-gehydrateerd water blijft over in het beton > 50 cm (één blootgestelde zijde) > 100 cm (twéé blootgestelde zijden)
1. Wat is ASR? De snelheid van optreden kan sterk variëren (vaak zéér traag) Verzwarende omstandigheden zijn o.a. temperatuur- en belastingsschommelingen De aanwezigheid van 'omsluitende wapening' kan de expansie beperken Opgelet diagnose is specialistenwerk (oorzaak of gevolg? restpotentieel?)
2 Achtergrond bij de nieuwe regels
2. Achtergrond bij de nieuwe regels NBN EN 206-1 (2001) + NBN B15-001 (2004 2012) zéér beperkt uitgewerkt (enkel grote principes):
2. Achtergrond bij de nieuwe regels Schadegevallen (o.a. naar schatting 2% van kunstwerken AWV, vooral uit de periode voor de bijkomende regels) Bijkomende regels MOW dienstorders LI94/80 en MOW/MIN/2006/02 SB 260 H.25 SPW circulaire "béton" 42-3-98-03 (01) 42-3-06-05 (01) Probeton NTN 015 Omringende landen zéér uitgebreide normering NL: CUR-Aanbeveling 89 (2006) FR: LCPC recommendations 1994 FD P18-464 (2014) + toepassingsnormen DU: DAfStb-Richtlinie (2007) SUI: SIA cahier technique 2042 (2012)
2. Achtergrond bij de nieuwe regels Verwijzing in nieuwe EN 206 naar 'provisions in the place of use' Filosofie CEN/TR 16349 (karakterisering omgeving, # maatregelen) met elementen uit FR regelgeving (karakterisering risico, 'inhiberend effect' # vulstoffen, zwelproef)
2. Achtergrond bij de nieuwe regels Nieuwe aanpak Bijlage I = informatief Grenswaarde alkalibalans: 3,0 kg/m³ (gemiddelde waarden) 3,5 kg/m³ (maximale waarden) Gelijkwaardige behandeling vliegas en slak in cement of als toevoegsels in beton
3 Aanpak van de nieuwe norm Via NBN: enkel EN, FR, DE Zie gebundelde versie voor NL!
3. Aanpak van de nieuwe norm
3. Aanpak van de nieuwe norm
3. Aanpak van de nieuwe norm
4 Gedetailleerde toelichting Bijlage I
4. Toelichting Bijlage I De voorschrijver dient het risico te evalueren in functie van de economische en maatschappelijke kosten ASR-PREVENTIENIVEAU (PREV) Leidraad std = PREV2 nucleaire installaties, zeesluizen of stuwdammen: risico-analyse
4. Toelichting Bijlage I De blootstelling van het bouwelement, bepalend voor het optreden en de graad van voortschrijding, wordt uitgedrukt in de ASR-BLOOTSTELLINGS- CATEGORIE (AR), in nauw verband met de omgevings- of milieuklassen. AR1: Bouwdelen in droge binnenomgeving, zonder blootstelling aan externe bronnen van vocht AR2: Bouwdelen in vochtige binnenomgevingen en buitenomgevingen, ondergedompeld in (zee)water of in contact met niet-agressieve grond Default Voorschrijver kan afwijken AR3: Bouwdelen in vochtig milieu blootgesteld aan alkaliën (bijvoorbeeld dooizouten) of aan wisselend vocht-droog cycli met zeewater of brak water
4. Toelichting Bijlage I In functie van het gedefinieerde ASR-preventieniveau en de geselecteerde ASR-blootstellingscategorie dienen gepaste preventieve maatregelen genomen te worden. Vier verschillende maatregelen worden beschreven ter preventie van de schadelijke gevolgen van de alkali-silica reactie: 1. Gebruik van niet-reactieve granulaten 2. Gebruik van een LA-cement 3. Beperken van het alkaligehalte van beton (alkalibalans) 4. Voorafgaandelijk uitvoeren van zwelproeven in labo
4. Toelichting Bijlage I Maatregel 1: Gebruik van granulaten met geattesteerde declaratie van niet-reactiviteit
4. Toelichting Bijlage I Maatregel 2: Gebruik van een LA-cement volgens NBN B12-109, zonder opmaak van een alkalibalans
4. Toelichting Bijlage I Maatregel 3: Beperken van het alkali-gehalte van beton tot een vastgelegde waarde (alkalibalans)
4. Toelichting Bijlage I
4. Toelichting Bijlage I
4. Toelichting Bijlage I
4. Toelichting Bijlage I
4. Toelichting Bijlage I Maatregel 4: Voorafgaandelijk uitvoeren van zwelproeven die de bestandheid van de betonsamenstelling tegen ASR bevestigen Vastleggen betonsamenstelling Opmaken alkalibalans (zoals maatregel 3) 3 onafhankelijke monsters aanrijken met NaOH Uitvoeren zwelproeven Gemodificeerde Oberholsterproef (Bijlage Q) (snelle proef ; 80 C ; NaOH) Franse proef volgens NF P18-454 en FD P18-456 (trage proef ; 60 C ; 100%RV) Beoordeling moet positief zijn voor elk van de 3 batches Opvolging:
5 Toepassing in de praktijk (enkele voorbeelden)
RMX: TRA 550 v4.0 / zanden / Toevoegsels Type I
Voorbeeld T(0,50)
Voorbeeld T(0,45)
Voorbeeld T(0,45) mix CEM