Aantasting betonconstructies met mosaangroei

Tekst: Kennisplatform CROW

Het onderzoek begon met een uitgebreid literatuuronderzoek en een brede verkenning van mechanismen die aantasting van civiele betonconstructies in combinatie met mosaangroei zouden kunnen verklaren. Daarna is een verkennend fenomenologisch onderzoek uitgevoerd. Hierbij is gekeken naar karakteristieken van zowel mossen als beton. Dat is gebeurd op vijftien locaties verspreid over het land waar mosaangroei was aangetroffen. Het onderzoek richtte zich op zogenoemde ‘knipsituaties’: dat zijn locaties waarbij er een duidelijke scheiding te zien is tussen een zijde met geen of een verwaarloosbare hoeveelheid mos en een zijde met duidelijke aanwezigheid van mos.

Bevindingen

Bij het onderzoek is ervoor gekozen om een breed samengestelde Onderzoekscommissie (OC) een verkennend fenomenologisch onderzoek (VFO) te laten uitvoeren. Bij de knipsituaties waarbij de beide zijden qua omgevingsinvloeden ogenschijnlijk gelijk zijn, blijkt dat de met mos begroeide zijde consequent een hogere waterafgifte in het randzonebeton heeft. In het kernbeton wordt deze eigenschap niet terug gezien. Hieruit is de conclusie getrokken dat het verschil in porositeit/permeabiliteit (doorlatendheid) op een locatie in elk geval wordt beïnvloed door externe inwerkingen op de randbetonzone. Tevens heeft de OC vast kunnen stellen dat mosaangroei volgt op porositeit/permeabiliteit, en daarvan geen oorzaak is.
De keuze van de locaties was primair gericht op het onderzoeken van de oorzaak van excessieve mosaangroei op het betonoppervlak en niet van de aantasting van het betonoppervlak. Een groep experts heeft op verzoek van de OC de locaties op aantasting beoordeeld. Daaruit blijkt dat de locaties met het label ‘meer aangetast dan verwacht’ gepaard gaan met een hogere porositeit/permeabiliteit in het randzonebeton. Omdat de porositeit/permeabiliteit bij zowel de aanwezigheid van mosaangroei als aantasting zo’n dominante rol blijkt te spelen, is door de OC verder gekeken naar hoe de vochtvariabelen met de andere onderzochte variabelen correleren. Uit deze verdiepingsslag blijkt dat de porositeit/permeabiliteit in het randzonebeton ook een relatie heeft met een aantal karakteristieken van het (kern)beton (naast de waterafgifte ook een aantal chemische componenten). Dit duidt erop dat naast externe inwerking ook het betonmengsel van invloed is op de grootte van de porositeit/permeabiliteit.

Nabehandeling

Effectieve nabehandeling is van cruciaal belang voor het ontstaan van een dichte randzone in de verhardingsfase. Conform de vigerende normen wordt de nabehandeling weliswaar aangepast op de keuze voor een betonmengsel, maar de onderzoekers vermoeden echter dat deze aanpassingen mogelijk onvoldoende zijn geweest om een dichte randzone te garanderen. Daarnaast is het bekend dat het in Nederland veel toegepaste beton cementen bevat met lagere klinkergehaltes, zoals hoogovencement. Dit beton wordt in de expositiefase, onder inwerking van carbonatatie, poreuzer en dit proces wordt sterker naarmate het klinkergehalte verder daalt.

Samenvatting verkennend onderzoek

• De mate van porositeit en permeabiliteit (doorlatendheid) van het randzonebeton (de buitenste laag van circa 5 cm) zijn van invloed op de aanwezigheid van zowel mosaangroei als aantasting. De porositeit en permeabiliteit zijn afgeleid van de gemeten wateropname en waterafgifte van het beton gedurende een bepaalde tijd (volume respectievelijk droogsnelheid).
• Mosaangroei blijkt geen veroorzaker te zijn van een hogere porositeit en permeabiliteit van het randzonebeton, maar het gevolg daarvan. Mosaangroei kan wel een versterkend effect op de aantasting van het betonoppervlak hebben. Mossen houden namelijk lang vocht vast en maken daarmee het betonoppervlak gevoeliger voor aantasting ten gevolge van vorst-dooiwisselingen.

Met deze resultaten hebben de onderzoekers zich gericht op het zoeken naar de mogelijke oorzaken van het ontstaan van een verhoogde porositeit en permeabiliteit in het randzonebeton. Daarbij blijken naast de mengselsamenstelling en nabehandeling ook externe invloeden tijdens de expositiefase een rol te spelen.

Aanbevelingen

Het verkennend onderzoek geeft aanleiding tot meerdere aanbevelingen voor de huidige bouwpraktijk en voor nader onderzoek, waaronder:

• De onderzoekers vermoeden dat de regelgeving op het gebied van nabehandeling mogelijk onvoldoende is afgestemd op de veranderingen in mengselsamenstellingen. Deze veranderingen vinden plaats onder invloed van technologische, economische en/of ecologische afwegingen. De Onderzoekscommissie denkt dat bij de vraag naar duurzamere mengsels de functionele prestatie- en levensduuraspecten van betonconstructies mogelijk te veel op de achtergrond zijn komen te staan. De aanbeveling luidt dat de sector zich bij de keuze voor een mengsel en de wijze van nabehandelen goed bewust zal moeten zijn van de invloed hiervan op het ontstaan van een dichte randzone.
• Doe nader (experimenteel) onderzoek naar de invloed van diverse nabehandelingsmethoden (onder verschillende expositieomstandigheden) op de porositeit en permeabiliteit van beton. Daarbij zal nadrukkelijk gekeken moeten worden naar onderlinge interactie en samenhang met de mengselsamenstelling. De resultaten van dit nader onderzoek zullen naar verwachting leiden tot aanpassingen in de regelgeving voor nabehandeling en/of in de keuze voor mengselsamenstellingen.

Informatie

Het volledige rapport met vijf losse bijlagen is gratis te downloaden bij CROW: www.crow.nl/publicaties/verkennend-onderzoek-naar-betonaantasting-in-combi