Oorzaken en preventie van betonschade: Benaderingen van de duurzaamheid van beton

11 Oktober 2019
 

Inleiding

Duurzaamheid kan in het algemeen gedefinieerd worden als de geschiktheid van een goed om zijn functies te vervullen totdat een bepaalde grenstoestand bereikt wordt. 
 
Voor beton zijn de criteria voor duurzaamheid lange tijd verbonden geweest aan de mechanische prestaties op 28 dagen alsook het gedrag in gebruik.
Nochtans verouderen constructies ook onder invloed van de acties die de omgeving, waarin ze zich bevinden, uitoefenen. De constructie en de gebruikte materialen moeten dus aangepast zijn aan hun omgeving. Het klimaat, de agressiviteit van water, grond en lucht zijn parameters die vanaf het ontwerp van een betonconstructie in rekening moeten gebracht worden opdat deze de gepaste fysische en chemische eigenschappen zou bezitten om hieraan te weerstaan.
 
Hoe belangrijker het bouwwerk hoe beter de duurzaamheid ervan dient verzekerd te worden, enerzijds om zijn functionaliteit te blijven behouden en anderzijds om de "return on investment" te optimaliseren. De duurzaamheid, of levensduur, van constructief beton kan dus gedefinieerd worden als de tijd gedurende dewelke het bouwwerk geen grondige onderhoudswerken moet ondergaan.
 

Verschillende benaderingen

De norm NBN EN 206 voorziet verschillende benaderingen om het duurzaamheidsaspect van beton te beschouwen : 
  • de prescriptieve (voorgeschreven) benadering
  • de concepten voor gelijkwaardige prestatie
  • de prestatiegerichte benadering.
     
Prescriptieve benadering 
Deze benadering, veruit de meest gebruikelijke, beoogt een levensduur van 50 jaar. De eisen worden voornamelijk in termen van middelen uitgedrukt (aard en gehalte van de bestanddelen). De eisen zijn opgenomen in de norm NBN EN 206 en zijn nationale aanvulling NBN B15-001. Er is dus geen rechtstreeks verband met de verschillende aantastingsmechanismen van beton. Deze benadering steunt eveneens op de principes van het ontwerp van betonconstructies, zoals opgenomen in de norm voor het berekenen van betonconstructies Eurocode 2 (die de regels voor de betondekking bevat), en van de uitvoering van betonconstructies NBN EN 13670 en zijn nationale aanvulling NBN B15-400.
 
Concepten voor de gelijkwaardige prestaties 
De concepten voor de gelijkwaardige prestaties van beton (in het Engels ECPC voor Equivalent Concrete Performance Concept en EPCC voor Equivalent  Performance of Combinations Concept) zijn eveneens opgenomen in de norm NBN EN 206.
 
Zij maken het mogelijk om aanpassingen te doen aan de eisen van de prescriptieve benadering voor wat het minimale cementgehalte en de maximale water-cement-factor betreft. Dit kan op voorwaarde dat wordt aangetoond dat het voorgestelde beton gelijkwaardige prestaties vertoont als een referentiebeton. Deze gelijkwaardigheid geldt in het bijzonder voor het gedrag ten aanzien van de duurzaamheid.

In België zijn de concepten van de gelijkwaardige prestaties voor een aantal toepassingen uitgewerkt in de norm NBN B15-100. Hoofdstuk 7 van deze norm beschrijft de methode volgens dewelke een beton met een bepaald(e) bindmiddel(combinatie) kan worden vergeleken met een referentiebeton dat voldoet aan alle eisen volgens de pres- criptieve benadering voor de gekozen toepassing.
 
Prestatiegerichte benadering ​
Deze benadering (in het Engels PSC of PBS voor Performance-Based Specification of concrete) formuleert de eisen qua duurzaamheid in termen van resultaten en dus prestaties. Het gaat om voorspellingen die via proeven en modellen gemaakt worden van de duurzaamheid van betonconstructies. Deze zijn gebaseerd ofwel op "directe bepaling" van de prestaties in relatie tot een aantastingsmechanisme ofwel op "indirecte" duurzaamheidsindicatoren. 

Dergelijke benadering kan gebruikt worden voor het ontwerp alleen, maar ook voor de conformiteitscontrole tijdens de uitvoering.
 
De prestatiegerichte benadering wordt voornamelijk gebruikt in die gevallen waar de verwachte levensduur hoger is dan 50 jaar. De betonnormen NBN EN 1992-1-1 (Eurocode 2) en NBN EN 206 voorzien de mogelijkheid om gebruik te maken van dergelijke methodes. Echter, er bestaan op dit moment op Europees niveau nog geen geharmoniseerde regels voor de directe bepaling van de prestaties noch voor de duurzaamheidsindicatoren (keuze van de indicatoren, proefmethodes, criteria).
Ook in België bestaat nog geen referentiedocument voor de toepassing van de prestatiegerichte benadering. In die gevallen waar de opgelegde levensduur groter is dan 50 jaar, inspireren de ontwerpers zich doorgaans op prenormatieve documenten zoals fib34 of benaderingen die in andere landen worden gebruikt (in het bijzonder in Frankrijk is men ver gevorderd met een dergelijke benadering). 
 

De eerste toepassing in Europa van de prestatiegerichte  benadering dateert van 1995 voor het beton voor de  Vasco da Gama brug in Lissabon, met het oog op een contractuele levensduur van 120 jaar. 
 

Vooruitzichten

De toepassing van de concepten voor de gelijkwaardige prestaties en de prestatiegerichte benadering opent de deur voor nieuwe ontwikkelingen rond het materiaal beton en vormen in dit opzicht een opportuniteit voor de betonwereld.
 
Vooral de toepassing van de prestatiegerichte benadering leidt tot meer technische betons. De uitvoering van de studies voor de betonsamenstelling en de voorbereiding van de werven vragen veel tijd, die in de planning van de projecten moet voorzien worden (bepaalde duurzaamheidsproeven duren tot 6 maanden). De vervaardiging van deze betons vraagt om goed opgeleid personeel en performante productie-installaties, voornamelijk op het vlak van betrouwbaarheid en doseerprecisie.

De kosten van beton in een prestatiegerichte benadering zijn doorgaans hoger, maar daartegenover staat een lagere onderhoudskost en een langere levensduur van de bouwwerken voor de opdrachtgever.