Beton - herstel en uitvoering

Introductie[bewerken]

Behoud van de karakteristieke kenmerken en uitstraling van monumentaal beton staat of valt bij een zorgvuldige uitvoering. In de praktijk blijkt dat niet al het herstelwerk even duurzaam is of bijdraagt aan het behoud van de cultuurhistorische waarden van de historische betonconstructie. Dit kennisartikel geeft informatie over onderhoudsmaatregelen en mogelijkheden voor herstel. Het item gaat dieper in op de uitvoering van herstelwerk, herstelmaterialen en het waarborgen van de kwaliteit. De historische ontwikkeling van beton, de materiaaleigenschappen, schademechanismen en analysetechnieken zijn al beschreven in Beton, Beton - inspectie, Beton - schade en Beton - onderhoud en herstel. Deze beschrijvingen vormen de basis voor dit artikel.

deel van een betonnen omgang van de Bedevaartskerk in Brielle
Een deel van de betonnen omgang van de Bedevaartskerk in Brielle uit 1932 tijdens de uitvoering van een proefproject voor herstel.
Console onder een laadperron. Een deel van het beton is afgewerkt met een stuclaag, die een gekamd en bruut oppervlak heeft. Met cementpleister is het gefrijnde zandsteen van de voorgevel kunstig geïmiteerd op de achtergevel
Console onder een laadperron van het voormalige pakhuis Sint-Jobsveem in Rotterdam uit 1912. Een deel van het beton is afgewerkt met een stuclaag, die een gekamd en bruut oppervlak heeft. Met cementpleister is het gefrijnde zandsteen van de voorgevel kunstig geïmiteerd op de achtergevel.
Ribbe van een van de gewelven zonder betonnen omgang
Ribbe van een van de gewelven van de betonnen omgang van de Bedevaartskerk in Brielle. Met water onder zeer hoge druk is het beschadigde beton verwijderd, om zo de ondergrond geschikt te maken voor herstel.
Man in een geel pak en beschermhelm spuit met een hogedrukspuit tegen de muur om beton weg te halen
Saneren van beton met water onder zeer hoge druk, tussen de 1000 en 2000 bar.
bunker met ruwen houten delen
Bij herstel van de bunker Diogenes in Schaarsbergen uit 1943 heeft men gebruikgemaakt van bekisting van ruw houten delen. Oppervlaktestructuur en vorm voegen zich daardoor redelijk met het oorspronkelijke uiterlijk.
Herstel van hangend werk met behulp van een open bekisting.
Herstel van hangend werk met behulp van een open bekisting. De aangetaste wapening is vervangen door een nieuwe wapeningsstaaf.
betonnen paal waar een houten bekisting omheen zit.
Goede gieteigenschappen van het reparatiemateriaal zijn belangrijk, zeker als men het oppervlak de structuur van het houten bekistingsmateriaal wil meegeven.
betonnen paal met daaromheen de wapening.
Met behulp van water onder zeer hoge druk is het mogelijk beschadigd beton te verwijderen zonder dat de wapening beschadigt of lostrilt van het resterende beton.
betonnen trapleuning.
Betonnen trapleuning waarbij de deels zichtbare wapening is geverfd ter bescherming tegen roest.
betonnen paal gerestaureerd met kunstharsgebonden materiaal. In de gerestaureerde gedeelte zit een scheur.
Voorbeeld van minder fraai en weinig duurzaam herstel met een kunstharsgebonden materiaal. De RCE ontraadt in het algemeen het gebruik van volledig kunstharsgebonden materialen.
betonnen traptreden waarbij het beschutte gedeelte een gladde afwerking heeft en het niet-beschutte gedeelte een ruw oppervlakte in de vorm van grind.
Door verwering van beton verdwijnt de egale cementhuid en komt het toeslagmateriaal grind bloot te liggen. Het verschil tussen beschutte en niet-beschutte vlakken is duidelijk zichtbaar.
glad grijs betonnen oppervlak met daaromheen ruw beton
De reparatie steekt duidelijk af bij het verweerde oppervlak. Men had de reparatieplek visueel beter kunnen laten aansluiten door bijvoorbeeld het nog niet volledig uitgeharde oppervlak even te borstelen.
proefvlakken in bruin en verschillend grijstinten
Proefvlakken waarmee je onder andere de verwerkbaarheid, kleur en hechting van verschillende samenstellingen kunt beoordelen.
betonnen blok met aan de linkerkant een soort witte uitslag.
Aan de rechterkant is een hersteld deel zichtbaar van een van de laadperrons van het voormalige pakhuis Sint-Jobsveem in Rotterdam. Plaatselijk is het beton handmatig hersteld, waarbij de oorspronkelijke oppervlaktestructuur is teruggebracht en kleurverschillen grotendeels zijn weggewerkt door verneveling van minerale verf.
raampartij met bovenin een betonnen balk waar scheuren in zitten.
Scheurvorming zoals zich dat tien jaar na de restauratie voordoet over alle gevels van een voormalige pakhuis. De scheuren beperken zich tot een dunne toplaag en zijn vermoedelijk ontstaan door krimp van het herstelmateriaal.
betonnen koepel met scheuren.
Na het stralen van de betonnen koepel uit 1981 van de watertoren in Zutphen is plaatselijk craquelé zichtbaar. Deze scheuren zijn niet ernstig, maar voor de levensduur van het verfsysteem is het raadzaam ze op te vullen met minerale mortel.
decoratief detail watertoren uitgevoerd in gepleisterd baksteen waarbij er scheuren in het pleisterwerk zitten.
Decoratief detail van de watertoren in Zutphen. Zoals bij meer betonconstructies zijn deze elementen niet van beton maar van gepleisterd baksteen metselwerk.
betonnen trap
Een dunne scheur verraadt dat de extra laag spuitbeton loskomt die tien jaar geleden is aangebracht tegen de onderzijde van deze trap. Een goede hechting van hangend herstelwerk is een kritisch punt. Verbindingswapening, een goede hechtbrug en een optimale materiaalkeuze zijn uiterst belangrijk.
betonnen vloer met zwarte langwerpige dunne platen ertussen
Door het aanbrengen van een dunne laag spuitbeton en gelijmde, geprefabriceerde koolstofvezelwapening is de onderzijde van de betonvloer beschermd tegen verdere aantasting en versterkt.
betonnen vloer bedekt met gaas.
Geactiveerd titaniumgaas bedekt het oppervlak en fungeert als anode als onderdeel van een kathodisch beschermingssysteem om de wapening in het beton te beschermen tegen corrosie (foto Intron).
cementrustieke imitatierotsen.
Zorgvuldig hersteld en op kleur gebracht deel van de cementrustieke imitatierotsen uit 1902 op Landgoed Aardenburg in Doorn.

Inleiding

De meest voorkomende vorm van herstel is het aanhelen van beton. Daarbij brengt men op plaatsen waar beton door schade is verdwenen nieuw materiaal aan. Daarvoor bestaan diverse typen reparatiemateriaal, met elk hun specifieke eigenschappen en toepassingsmogelijkheden. Reparatiemateriaal kun je handmatig, met een spuit of door middel van aangieten aanbrengen. De afwerking van het herstelde oppervlak vraagt in sommige situaties veel aandacht. Om inwatering te voorkomen of om constructieve redenen moet je scheuren soms dichtzetten. Wanneer men hogere eisen aan een betonconstructie stelt, bijvoorbeeld door ander gebruik of hogere veiligheidseisen, kan het nodig zijn de constructie verder te versterken. Dat kan door het aanbrengen van een extra laag gewapend beton of een uitwendig gelijmde wapening. Bij constructieve reparaties is het raadzaam een constructeur te betrekken. In bepaalde gevallen kun je verdere schade voorkomen door de wapening te beschermen door middel van kathodische bescherming.

Aanhelen van beton

De Rijksdienst voor het Cultureel Erfgoed (RCE) heeft als algemeen uitgangspunt dat men beton zo veel mogelijk moet aanhelen met cementgebonden materiaal dat qua samenstelling, eigenschappen en uitstraling zo goed mogelijk aansluit bij het oorspronkelijke materiaal. De exacte samenstelling van het reparatiemateriaal bepaal je echter door de verwerkingstechniek en de omstandigheden. De keuze voor de verwerkingstechniek is daardoor mede bepalend voor de uiteindelijke materiaaleigenschappen van het herstelwerk, zoals sterkte en elasticiteit. Kwaliteit en levensduur gaan vóór een gemakkelijke en snelle verwerking.

Reparatiematerialen

Voor herstelwerkzaamheden gebruikt men in de praktijk steeds meer fabrieksmatig samengestelde materialen, meestal gemodificeerde betonmengsels. De exacte samenstelling daarvan is aangepast aan een bepaalde verwerkingsmethode en de specifieke toepassing met de daaruit voorvloeiende prestatie-eisen. Mortels kunnen naast cement en zand ook fijn grind en fijne vulstoffen bevatten, en hulpstoffen zoals plastificeerders, zwelmiddelen, versnellers en vezelversterking. De benaming is afhankelijk van de leverancier en is vaak gekoppeld aan de toepassing, bijvoorbeeld giet- of egaliseermortel. De technische kwaliteit van een reparatie bepaal je door de mate waarin het reparatiemateriaal aansluit op de eigenschappen van de ondergrond, de omgevingscondities en de verwerkingsmethode.

Er zijn drie typen reparatiemortel te onderscheiden:

  • Cementgebonden mortel, vaak aangeduid als CC-mortel (cement concrete): een cementgebonden mortel met doorgaans minder dan vijf procent polymeer ten opzichte van de cementmassa.
  • Cementgebonden polymeergemodificeerde mortel, ofwel PCC-mortel (polymeer cement concrete): een cementgebonden mortel met meestal tussen de vijf procent en twintig procent kunststof ten opzichte van de cementmassa. Er bestaan ook ECC-mortels (epoxy cement concrete). Die hebben als voordeel dat ze wat minder gevoelig zijn voor vocht.
  • Kunstharsgebonden mortel, ofwel PC-mortel (polymeer concrete). Dat is volledig kunstharsgebonden mortel.

Polymeergemodificeerde mortels kunnen ten opzichte van volledig cementgebonden mortels als voordeel hebben: een hogere treksterkte, hogere elasticiteit, ofwel een lagere elasticiteitsmodulus, betere hechting, lagere krimp, minder gevoeligheid voor verbranden en snelle sterkteontwikkeling (namelijk binnen één tot zeven dagen). Daar tegenover staan mogelijke nadelen, zoals hogere thermische uitzetting, hogere materiaalprijs en kortere verwerkbaarheid en daardoor niet gebruiksklare leverbaarheid via de betoncentrale. De geringere permeabiliteit, ofwel doordringbaarheid, kan afhankelijk van de situatie zowel een voordeel als een nadeel zijn. De RCE ontraadt in het algemeen het gebruik van volledig kunstharsgebonden mortels. De materiaaleigenschappen verschillen sterk met die van traditioneel beton. Door het verschil in bouwfysisch gedrag kunnen spanningen ontstaan die ertoe leiden dat het materiaal na verloop van tijd loskomt, zeker in zeer vochtige omstandigheden.

Verwijderen beschadigd materiaal

Voordat je nieuw beton kunt aanbrengen, moet je meestal eerst beschadigd beton verwijderen en geroeste wapening schoonmaken. Ook moet het oppervlak een voorbehandeling krijgen. Het verwijderen van slecht materiaal noemt men doorgaans saneren. Aandachtspunten hierbij zijn de techniek waarmee je materiaal verwijdert en de uiteindelijke vorm van de te repareren plekken.

Saneren door pneumatisch hakken heeft als belangrijk nadeel dat er door trillingen microscheuren in het beton kunnen ontstaan, vaak ook rondom de wapening, waardoor er in een later stadium nieuwe schade kan ontstaan. Saneren met behulp van water onder hoge druk heeft als voordeel dat dergelijke scheuren niet ontstaan en dat er een ruwe ondergrond ontstaat die een optimale hechting geeft van het reparatiemateriaal. De randen van de reparatieplekken moeten zo veel mogelijk haaks op het oppervlak uitkomen. Dit om te voorkomen dat de herstelmortel naar de rand toe dun uitloopt en daardoor verbrandt of loskrimpt. Ook is het belangrijk dat je achter de geroeste wapening voldoende beton verwijdert. De te herstellen ondergrond moet vrij zijn van onsamenhangend beton, losse deeltjes, stof, vet en oude oppervlaktelagen.

Geroest wapeningsstaal moet men ontroesten. Wanneer er sprake is van een chlorideaantasting of wanneer men wapening verft, is reinheidsgraad Sa 2,5 vereist. De meest gebruikte reinigingstechnieken daarvoor zijn gritstralen en waterstralen.

Voorbehandelen ondergrond

Om een goede aanhechting en verharding van de reparatiemortel te krijgen moet de ondergrond een passende voorbehandeling krijgen. Het type reparatiemortel en de situatie bepalen welke voorbehandeling of combinatie van voorbehandelingen is vereist. De voorbehandeling kan bestaan uit bevochtigen, het aanbrengen van een hechtprimer of een voorstrijkmiddel. Ook kan het nodig zijn de wapening te herstellen wanneer deze door roest te sterk is aangetast. Met name putcorrosie als gevolg van een hoog chloridegehalte is verraderlijk.

Bevochtigen

Volledig cementgebonden reparatiemortels hebben vaak een lage water-cementfactor waardoor ze gevoelig zijn voor verbranden, zeker bij kleine laagdikten. Om een goede verharding te krijgen is het belangrijk dat je een zuigende ondergrond eerst bevochtigt, zodat deze geen vocht zal onttrekken aan de reparatiemortel.

Hechtprimer of hechtbrug

De hechting verbetert men meestal door op het hechtvlak een extra laagje bindmiddel aan te brengen, ook wel ‘aanbrandlaag’ genoemd. Van oudsher gebruikt men hiervoor een mengsel van cement en water. Een reparatiemortel moet je ‘nat in nat’ over de hechtlaag zetten. Bij herstel met cementgebonden mortel is het goed om ook de wapening in te smeren met het hechtmiddel. Bij PCC-mortels past men een primer toe op basis van pure polymeer. In de voorschriften van de leverancier van de reparatiemortel moet staan aangegeven welk type primer men moet toepassen.

Voorstrijken

In bijzondere situaties kan het nodig zijn de betonnen ondergrond met een voorstrijkmiddel te behandelen. Dit is vooral nodig als je de ondergrond niet optimaal kunt reinigen, als de ondergrond sterk zuigend is en voorbevochtigen niet mogelijk is of als het hechtvlak afpoedert en moet worden versterkt.

Verwerkingstechniek

Beton kan men handmatig aanbrengen, door middel van aangieten of - wanneer het grote reparatievlakken betreft - door spuiten. Elke verwerkingsmethode kent specifieke toepassingen en reparatiematerialen.

Handmatig repareren

Bij handmatig repareren brengt men de mortelspecie in principe met een troffel aan. Voor de duurzaamheid is het belangrijk dat men de specie goed verdicht, met name rondom de wapening. Dat beperkt de indringing van vocht en de carbonatatie. Carbonatatie leidt tot verzuring van de cementsteen. Bij pH-waarden lager dan 10 wordt staal gevoelig voor roestvorming, doordat het beschermende oxidelaagje wordt afgebroken. Bij handmatig repareren gebruikt men tegenwoordig vaak PCC-mortels.

Aangieten, aanstorten

Bij deze methode giet men vloeibare specie in een bekisting. Omdat het maken van een bekisting extra kosten met zich meebrengt, is deze methode met name geschikt voor grotere reparaties van staand en hangend werk. Aangieten kan ook een effectieve methode zijn wanneer de reparatie een specifieke oppervlaktestructuur moet krijgen.

De specie heeft een relatief hoge plasticiteit. Van oudsher bereikte men dit door een hogere water-cementfactor, tegenwoordig door toevoeging van een plastificeerder, een stof die de vervormbaarheid en verwerkbaarheid van de specie verbetert. Een hoge water-cementfactor geeft een grotere drogingskrimp, wat in principe kan leiden tot krimpscheuren en onthechting. Het gebruik van een plastificeerder voorkomt dergelijke problemen. Krimp wordt ook beperkt door het cementgehalte laag te houden.

Spuiten

Bij gebruik van spuitbeton spuit men de specie met perslucht tegen een ondergrond. Spuitbeton is in het algemeen duurzaam en heeft een hoge sterkte door de lage water-cementfactor en doordat de specie goed wordt verdicht door de hoge snelheid waarmee men het aanbrengt. De laag spuitbeton kan men handmatig afwerken of door het opspuiten van een extra toplaag. Er bestaan twee methoden, een droge en een natte. Bij de droge methode vindt de vermenging van het droge mengsel met water plaats aan de spuitmond en bij de natte methode mengt men er vooraf water door. De droge methode is meestal het goedkoopst. Een kritisch punt bij de droge methode is de bevochtiging.

Bij onvoldoende bevochtiging ontstaan er plekken te droge specie die onvoldoende kunnen verharden, zogenaamde zandinsluitingen. De uiteindelijke kwaliteit van de betonlaag is sterk afhankelijk van het vakmanschap van de betonspuiter.

Afhankelijk van de samenstelling en korrelstructuur van het spuitbeton kan men lagen tot zes centimeter opbrengen. Het grootste probleem bij spuitbeton is het optreden van krimpscheuren, met name bij CC-mortels. Je kunt krimpscheuren voorkomen door de laag de eerste zeven dagen vochtig te houden.

Waarborgen kwaliteit

Om een goede uitvoeringskwaliteit te borgen kan een opdrachtgever voor beton en historisch beton naar diverse kennisdocumenten en richtlijnen verwijzen. Voor technische eisen aan (modern) beton zijn de normen en richtlijnen NEN-EN 1504, de BRL 3201 en CUR-Aanbevelingen beschikbaar. In deze documenten bepalen vooral de uitvoeringsklasse, de milieuklasse en de gevolgklasse de werkwijze bij betonreparatie. De technische eisen zijn echter niet altijd verenigbaar met de uitgangspunten voor onderhoud en herstel van historisch beton. Voor een goede omgang met en herstel van historisch beton zijn door Stichting Erkende Restauratiekwaliteit Monumentenzorg (ERM) uitvoeringsrichtlijnen ontwikkeld waarin behoud van cultuurhistorische waarden voorop staat. De beschikbare ERM-richtlijnen zijn: Uitvoeringsrichtlijn Betonrestauratie-advies-URL 2003 en Uitvoeringsrichtlijn Betonrestauratie-realisatie-URL 4005. De URL 4005 is zo opgesteld dat hij de BRL 3201 aanvult.

De onderstaande CUR-Aanbevelingen, uitgegeven door kennisinstituut CROW, stellen onder andere eisen aan de grondstoffen, de bereiding van de specie, de uitvoering en de eigenschappen van het uitgevoerde werk, zoals sterkte, hechtsterkte, waterindringing, krimp en eindkeuring:

  • CUR-Aanbeveling 118:2015 Specialistische instandhoudingstechnieken - repareren van beton
  • CUR-Aanbeveling 119:2016 Specialistische instandhoudingstechnieken - vullen en injecteren van scheuren, naden en holle ruimten in beton

De kwaliteit van de uitvoering van werkzaamheden aan monumenten wordt ook geborgd door het werk te laten uitvoeren door een bedrijf dat erkend is op basis van het ERM-procescertificaat Beoordelingsrichtlijn Onderhoud en restauratie van monumenten (BRL 4000) in combinatie met de vakinhoudelijke eisen vastgelegd in deze URL 4005.

Keuze herstelmethode en reparatiemateriaal

In de praktijk kiest men de herstelmethode en het reparatiemateriaal vaak vooral op basis van praktische aspecten tijdens de uitvoering en kosten. Echter, voor de duurzaamheid is het belangrijk dat het herstelde onderdeel de juiste eigenschappen krijgt. Daarbij zijn onder andere de trek-, druk-, en hechtsterkte en elasticiteit, ofwel E-modulus, belangrijk. Ook de thermische uitzettingscoëfficiënt van het herstelmateriaal kan van belang zijn, met name bij constructies die onvoldoende zijn gedilateerd. Dus niet alleen de verwerkbaarheid van de specie tijdens de uitvoering is belangrijk, maar juist ook de eigenschappen van het uitgeharde herstelmateriaal. De vereiste eigenschappen van het herstelmateriaal zijn daarom bepalend bij de keuze van een hersteltechniek. De RCE adviseert om over de kritische eigenschappen prestatie-eisen op te nemen in het bestek of de werkomschrijving.

Bij omvangrijk herstelwerk ligt spuitbeton voor de hand. De kosten per vierkante meter liggen veel lager dan bij handmatig repareren, dat arbeidsintensief is en waarbij men vaak duurdere PCC-mortels gebruikt. Bij een spuittechniek geeft het gebruik van een standaard CC-mortel meestal voldoende kwaliteit.

In gevallen waar men met behulp van een geometrisch eenvoudige bekisting of een hoge herhalingsgraad kan werken, is het aangieten van mortel aantrekkelijk. Door bekistingmateriaal te kiezen met de gewenste oppervlaktestructuur, zoals ruwhouten delen, krijgt het herstelwerk direct de juiste oppervlaktestructuur.

Bij volledig cementgebonden mortels moet in vochtige omstandigheden de dekking minimaal 20 millimeter zijn. In combinatie met een oppervlaktebeschermingssysteem, zoals een verflaag, kun je soms een kleinere dekking accepteren. Wanneer men onvoldoende dekking kan bereiken en een verflaag niet mogelijk is, kan een dichtere PCC-mortel de wapening mogelijk voldoende beschermen. In plaats daarvan kun je de wapening ook verven met een epoxyverf die je instrooit met zand en vervolgens afwerkt met een CC-mortel.

Herstel van de oppervlaktestructuur

Een geverfd betonoppervlak zonder bijzondere textuur kun je meestal probleemloos herstellen. Met een verflaag kun je kleurverschillen tussen oud en nieuw materiaal eenvoudig wegwerken. Het type verfsysteem bepaalt in belangrijke mate de uitstraling. Bij veel historische betonconstructies heeft het al dan niet geverfde betonoppervlak een specifieke structuur die bepalend is voor de monumentale waarde. Veel voorkomend is de structuur die bewust of onbewust is ontstaan door tijdens de bouw gebruikte houten bekistingsdelen. Kenmerken daarbij zijn zowel de ‘banenstructuur’, die de bekistingsdelen hebben achtergelaten, als de houtnerfstructuur, die is ontstaan door het bekistingmateriaal. Los van de historische waarde van die structuur kan het ontbreken daarvan ter plaatse van de herstellingen het beeld van de betonconstructie verstoren. Terugbrengen van de structuur is daarom vaak gewenst. Herstel van een dergelijke structuur kan echter kostbaar zijn.

Ook herstel van gewassen grindbeton stelt hoge eisen aan de uitvoering. Het soort grind en de korrelgradering bepalen in sterke mate de esthetische uitstraling daarvan. Beoordelen van het herstel van gewassen grindbeton is zonder proefvlakken niet mogelijk. Het uiterlijk van gewassen grindbeton kan opzettelijk zijn gecreëerd, maar kan ook in de loop der tijd zijn ontstaan, doordat de toplaag van cementsteen is weggesleten.

De RCE adviseert om, afhankelijk van de karakteristieke kenmerken en cultuurhistorische waarden van het object, in gezamenlijk overleg te bepalen welke eisen men aan het herstel van het oppervlak moet stellen. De eerder beschreven CUR-Aanbevelingen stellen geen eisen aan de esthetische kwaliteit van de afwerking, zoals kleur en textuur.

Afwerklagen en kleur

Je kunt de oppervlaktestructuur herstellen door over het reparatiemateriaal een dunne extra toplaag aan te brengen. Deze enkele millimeters dikke lagen kunnen echter minder duurzaam zijn en kunnen de vochthuishouding negatief beïnvloeden. Bij kleine laagdikten hebben volledig mineraalgebonden mortels een groter risico om te verbranden of los te krimpen dan polymeergemodificeerde of -gebonden mortels. Polymeergebonden materialen hebben voor de verwerker het voordeel dat ze snel drogen en snel overschilderbaar zijn.

Reparatiematerialen met een hoog percentage polymeer hebben vaak een negatief effect op de droging van de constructie. Dergelijke lagen kunnen na verloop van tijd loskomen van de ondergrond, zeker als er vocht achter de laag kan komen of wanneer thermische spanningen kunnen ontstaan in toplaag en ondergrond. Voor de duurzaamheid is het dus beter om in één laag zowel het beton aan te helen als de oppervlaktestructuur te herstellen.

Als een gecertificeerd betonreparatiebedrijf het werk uitvoert worden er specifieke eisen aan de reparatiematerialen gesteld. Daardoor is het niet altijd mogelijk om (alleen) een op maat samengestelde mortel te gebruiken. Het kan dan nodig zijn de dieperliggende schade (constructief) te herstellen met de ‘genormeerde mortel’ en vervolgens de toplaag te herstellen met een mortel die qua kleur en textuur aansluit bij het omliggende betonoppervlak.

Bij herstel van ‘schoon beton’ is het belangrijk dat het reparatiemateriaal na het drogen de goede kleur heeft. Om het oppervlak van schoon beton te beschermen, licht bij te kleuren, of om reparatieplekken te maskeren bestaan verschillende mogelijkheden.

  • Opbrengen van een niet-dekkend laagje minerale verf, bijvoorbeeld door het vernevelen van een spuitbare silicaatverf. Met een zeer dun doorschijnend laagje op het oppervlak kun je de esthetische uitstraling verbeteren en de vochtindringing beperken zonder dat de waterdampdoorlatendheid noemenswaardig vermindert.
  • Schilderen met een polymeergemodificeerde mineraalverf. Daardoor beperk je zowel de indringing van vocht als van kooldioxide. Het oppervlak wordt bijgekleurd. De waterdampdoorlatendheid is iets minder dan van een zuivere minerale verf.
  • Schilderen met een transparante, dampopen dispersieverf. De indringing van vocht en kooldioxide wordt sterk verminderd. Behandeling hiermee is een optie als de toestand kritisch is en je indringing van vocht en kooldioxide moet verminderen. Het verfsysteem zal de esthetische uitstraling beïnvloeden, maar door een matte verf te kiezen met enkele procenten pigment kun je het mogelijk storende effect van de laag beperken.
  • Impregneren met een (bijen)wasemulsie. Een behandeling vermindert alleen de vochtindringing en is dus alleen zinvol als carbonatatie geen risico vormt of als het beton al volledig is gecarbonateerd. De levensduur van een (bijen)waslaag is echter beperkt. Regelmatig onderhoud is dan ook nodig (namelijk het aanbrengen van een nieuwe waslaag). In de praktijk impregneert men beton ook wel met een hydrofobeermiddel, soms met als reden het tegengaan van vervuiling en algengroei; de effectiviteit daarvan is echter zeer beperkt.

CUR-Aanbeveling 100, Schoon beton: criteria voor de specificatie en beoordeling van betonoppervlakken kan behulpzaam zijn bij het specificeren van de esthetische eisen aan het herstelwerk.

Herstel van scheuren

Wanneer er in een betonconstructie statische scheuren aanwezig zijn, kun je die met injectiemethoden volledig dichtzetten, waarbij de scheurwanden constructief met elkaar worden verbonden. De keuze voor het injectiemateriaal bepaalt men door de omstandigheden in de scheur en door de krachten die op het materiaal komen. De omstandigheden in de scheur kunnen droog, vochtig, watervoerend en vervuild zijn. Een sterke vervuiling van de scheur beperkt de mogelijkheden om scheurwanden constructief te verbinden. Het flexibel verbinden van scheuren met kunstharsen is in de praktijk een illusie; zelfs de meest elastische kunstharsen, met lage elasticiteitsmodulus, gedragen zich in een scheur volledig star.

Om de kwaliteit van injectiewerk door betonreparatiebedrijven te borgen kan men verwijzen naar CUR-Aanbeveling 119:2016 Specialistische instandhoudingstechnieken - Vullen en injecteren van scheuren, naden en holle ruimten in beton. Daarbij onderscheidt men drie uitvoeringsklassen:

  • I-1 - Constructief verlijmen van scheuren, naden en holle ruimten in beton.
  • I-2 - Technisch (af)dichten van scheuren, naden en holle ruimten in beton door vullen of injecteren met het doel: I-2a: het indringen van schadelijke stoffen te voorkomen of I-2w: de betonconstructie waterdicht maken.
  • I-3 - Technisch (af)dichten van scheuren, naden en holle ruimten door het aanbrengen van een membraan achter het beton

NEN 1504-5 maakt op grond van het hoofdbestanddeel van het vul- of injectiemateriaal onderscheid in kunstharsen (onderverdeeld in materiaal op basis van epoxy, polyurethaan, combinatie van kunstharsen, schuimvormende polyurethaan, gelvormend product) en cementgebonden producten.

Epoxyharsen hebben een relatief hoge trek- en druksterkte en worden gebruikt voor constructieve reparaties. Door hun lage viscositeit kunnen ze diep indringen en ze hechten goed aan beton. In het algemeen zijn ze niet flexibel. Je kunt ze zowel in droge tot licht vochtige omgevingen toepassen. Polyurethaanharsen hebben ook een lage viscositeit waardoor ze diep kunnen indringen. Ze hechten goed aan beton en vormen een elastische (niet-constructieve) waterafstotende afdichting. Schuimende polyurethaanharsen vormen door een snelle reactie met water een stevig en flexibel elastisch schuim dat ook grotere holten kan opvullen. Polymeer gemodificeerde microcementen hebben een goede indringing en worden gebruikt voor zowel constructieve reparaties als afdichten van scheuren. Ze zijn niet flexibel.

Voor verschillende situaties (uitvoeringsklasse) zijn vaak meerdere typen injectiemiddelen geschikt (ontleend aan CUR-Aanbeveling 119):

  • Constructief verlijmen (I-1), producten op basis van: epoxy, combinatie kunsthars en cement.
  • Technisch afdichten (I-2a), producten op basis van: epoxy, polyurethaan, combinatie van kunstharsen en cement.
  • Technisch afdichten waterdicht (I-2w), producten op basis van: epoxy (afhankelijk van conditie), polyurethaan (al dan niet opschuimend), combinatie van kunstharsen en gelvormend producten
  • Technisch afdichten achter beton (I-3), product op basis van: cement, opschuimend polyurethaan en gelvormend product.

Injecteren kan in principe op twee manieren: onder lage druk via de scheur of onder hoge druk via boorgaten. Om een goede verdeling van injectieharsen in de scheur te krijgen is het belangrijk dat de temperatuur van de betonconstructie hoog genoeg is, gewoonlijk boven de acht graden Celsius.

Verstevigen van de constructie

Wanneer men hogere eisen aan een betonconstructie stelt, bijvoorbeeld door ander gebruik of hogere veiligheidseisen, kan het nodig zijn de constructie te versterken. Dat kan door het aanbrengen van een extra laag gewapend beton of een uitwendig gelijmde wapening, zoals stroken staal of koolstofvezelwapening. Soms kan het ondersteunen van de oorspronkelijke constructie met een betonnen of stalen hulpconstructie uitkomst bieden. Dat kan als voordeel hebben dat de betonconstructie in de oorspronkelijke verschijningsvorm behouden blijft. De keuze van de wijze van versterken moet men in belangrijke mate bepalen door de in het geding zijnde cultuurhistorische waarden.

Door het grote verschil in stijfheid tussen beton en staal kan het bij het toevoegen van extra stalen liggers lastig zijn om voldoende spanning over te brengen in het staal. Men moet het staal dan op voorspanning brengen. Een betonconstructeur moet de vorm en maatvoering van een versteviging nauwkeurig berekenen.

Extra laag gewapend beton

Bij een constructieve reparatie met een extra laag gewapend beton is het van wezenlijk belang dat je een deel van de spanning in het oorspronkelijke beton overdraagt op de nieuwe laag. Dat stelt hoge eisen aan de hechting van de nieuwe laag op de oude ondergrond. Vaak is het raadzaam om op een proefvlak de hechting die kan worden verkregen met hechtproeven vast te stellen. Naast de hechting zijn ook de materiaaleigenschappen van de nieuwe betonlaag belangrijk, zoals de elasticiteit en de thermische uitzetting. Men moet er rekening mee houden dat langetermijneffecten zoals krimp en kruip in het nieuwe beton de samenhang tussen oud en nieuw materiaal negatief kunnen beïnvloeden. Je kunt de hechting verbeteren door verbindingswapening aan te brengen.

Uitwendig gelijmde wapening

Met kunstharsen, meestal epoxyhars, kan men ter versteviging van een constructie stroken staal of koolstofvezelwapening tegen het beton lijmen. Met deze methode kun je bijvoorbeeld de belastbaarheid van een betonvloer vergroten. Ook kun je kolommen versterken door deze in te wikkelen met koolstofvezelwapening. Voordelen van uitwendig gelijmde wapening zijn de relatief eenvoudige uitvoering, de lage kostprijs en de geringe wijzigingen in afmetingen van de betonconstructie.

Een ter zake kundige constructeur moet het ontwerp voor de versterking maken. In CUR-Aanbeveling 91, Versterken van gewapende betonconstructie met uitwendig gelijmde koolstofvezelwapening, staan (reken)regels voor het aanbrengen van een dergelijke versteviging. Daarnaast zijn in de richtlijn ook bepalingen opgenomen voor de uitvoering, zoals eisen aan het betonoppervlak en de verwerkingsomstandigheden.

Je kunt het draagvermogen van een betonconstructie met behulp van uitwendige wapening tot maximaal anderhalf à tweemaal het oorspronkelijke draagvermogen vergroten. Zowel staal als koolstofvezelwapening heeft specifieke voor- en nadelen. Koolstofvezelwapening heeft als voordeel een hoge sterkte in combinatie met een laag soortelijk gewicht. Een nadeel is dat door de geringe afmetingen van de koolstofvezelwapening de toename van de stijfheid van de constructie beperkt is. Wanneer men bij een constructie met name de buigstijfheid wil vergroten, is staal meestal het meest economische wapeningsmateriaal.

Men kan koolstofvezelwapening op verschillende manieren aanbrengen:

  • Door het oplijmen van geprefabriceerde systemen. Bij deze geprefabriceerde stroken (lamellen) liggen de vezels in één richting. Geprefabriceerde stroken hebben als voordeel dat de applicatie relatief eenvoudig is.
  • Door het ter plaatse aanbrengen van meerdere lagen kunsthars en flexibele koolstof- of aramideweefselmatjes. Het voordeel van ter plaatse uithardende systemen is de grote vormvrijheid. Je kunt de soepele weefselmatjes in elke vorm aanbrengen, met de vezels in meerdere richtingen. Daardoor versterk je ook het beton in meerdere richtingen. Beton dat in een agressieve omgeving zit kun je geheel dekken. Daardoor bescherm je beton en wapening ook tegen aantasting.

Kathodische bescherming

Kathodische bescherming is een elektrochemische conserveringstechniek, waarbij men met behulp van elektrische stroom het roesten van wapening stopt of sterk afremt. Het is alleen zinvol in een vroegtijdig stadium, als wapening en beton nog niet te veel zijn aangetast. De techniek gaat uit van behoud van het aanwezige materiaal en past daardoor goed bij het algemene uitgangspunt: behoud gaat voor vernieuwen.

Met behulp van voeding, die meestal is gecombineerd met een meet- en regelsysteem, creëert men een spanningsverschil tussen de wapening en zogenaamde anoden, die men in de directe omgeving van de wapening moet plaatsen. De verschillende typen anoden zijn onder te verdelen op basis van geometrie- of anodemateriaal. Je kunt ze lokaal aanbrengen of over het gehele oppervlak. Oppervlakteanodesystemen zijn bijvoorbeeld geactiveerd titaniumgaas bedekt met een laag spuitmortel, spuitmortels met geleidende vezels en een geleidend verfsysteem.

Of kathodische bescherming een geschikte oplossing is, hangt af van een aantal aspecten: de homogeniteit van het beton; kwaliteit, geometrie en verdeling van de wapening; afwerking van het oppervlak en de mate waarin onderhoud en inspectie zijn geborgd. De werking van installaties moet men jaarlijks controleren. Voor het ontwerpen van een kathodisch systeem zijn richtlijnen en prestatiecriteria gegeven in CUR-Aanbeveling 45, Kathodische bescherming van wapening in betonconstructies, en in de Europese norm NEN-EN 12696, Kathodische bescherming van staal in beton.

Vergunning en subsidie

Voor restauratie (werkzaamheden die het normale onderhoud te boven gaan en noodzakelijk zijn voor herstel) van beschermde monumenten is een omgevingsvergunning vereist. Voor normaal onderhoud (noodzakelijke reguliere werkzaamheden die gericht zijn op het behoud van monumentale waarde) is niet altijd een vergunning vereist. Voor gemeentelijke monumenten of provinciale monumenten kunt u contact opnemen met de gemeente.

Voor werkzaamheden ten behoeve van de instandhouding van een rijksmonument kunt u subsidie aanvragen. Onderaan deze pagina vindt u een doorverwijzing naar nadere informatie.

Literatuur

CUR-Aanbevelingen 118 en 119

Meer informatie[bewerken]

Zie ook deze artikelen

Hoort bij deze thema's

Specialist(en)


Reageren
U kunt op deze pagina reageren via het reactieformulier.

Wilt u ons helpen?
De Rijksdienst voor Cultureel Erfgoed wil meer kennis delen over rijksmonumenten. Wilt u ons hierbij helpen door maximaal vijf korte vragen te beantwoorden?
Ja, ik wil graag meehelpen (opent de vragenlijst)

Deze pagina is voor het laatst bewerkt op 27 apr 2022 om 03:01.