Oorzaken en preventie van betonschade: Interne sulfaataantasting

7 Oktober 2019
 
Massieve brugpijler aangetast door interne sulfaataantasting. Het beton onderging een temperatuur van 80°C gedurende meer dan 200 uur.

Interne sulfaataantasting

De interne sulfaataantasting, ook DEF genoemd (Delayed Ettringite Formation) is een reactie die onder bepaalde omstandigheden ontstaat tussen in het beton aanwezige sulfaten en aluminaten. Daarbij is de aanwezigheid van water noodzakelijk.
 
Dit fenomeen vereist het gelijktijdig samengaan van verschillende voorwaarden : hoge temperatuur tijdens de verharding (inclusief duurtijd), samenstelling van het cement, aanwezigheid van water aan het oppervlak van het beton. De "overtollige" sulfaten zijn voornamelijk afkomstig van de ontbinding, bij hoge temperatuur, van primair ettringiet (tri-sulfoaluminaat), gevormd tijdens de hydratatie van het cement, tot mono-sulfoaluminaat.
 
Bij aanwezigheid van water, zal enkele weken tot enkele jaren na de verharding van het beton het overtollige sulfaat reageren met de aluminaten om zogenaamd secundair ettringiet te vormen. Ettringiet heeft de eigenschap te zwellen. Het primair ettringiet, dat zich vormt tijdens de hydratatie van het cement, heeft de ruimte om te zwellen aangezien het zich ontwikkelt op het ogenblik dat het materiaal nog niet verhard is. Het secundair ettringiet daarentegen vormt zich wanneer het materiaal reeds verhard is. Het heeft dus geen ruimte om ongehinderd te zwellen en de ontwikkeling ervan gaat gepaard met een expansie van het beton en met scheurvorming (fig 4.7.1).

 

Preventie

De beste maatregel bestaat erin om de temperatuur in de kern van het beton tijdens de verharding te beperken tot 65°C. Aangezien dergelijke hoge betontemperaturen tijdens de verharding nadelig zijn voor de sterkte op lange termijn en bovendien thermische krimp en dus risico op scheurvorming veroorzaken, heeft deze maatregel eveneens een gunstige invloed op de intrinsieke betonkwaliteit. Constructieve schikkingen om stagnatie van water op het betonoppervlak te vermijden vormen eveneens een middel om DEF tegen te gaan.


Middelen om de betontemperatuur te beheersen tijdens de verharding
Er bestaan verschillende middelen om de betontemperatuur van massieve elementen te verlagen tijdens de verharding :

  • cement met lage hydratatiewarmte gebruiken, zoals bijvoorbeeld hoogovencement
  • bij voorkeur niet-isolerende bekistingen gebruiken (wel opletten want nadelig voor de thermische krimp)
  • het aanmaakwater afkoelen of de granulaten in de zomer besproeien
  • een actief koelsysteem installeren (door circulatie van koud water)
  • betonneren van massieve elementen bij warm weer vermijden.