BE1006289A4 - Werkwijze voor het preventief en/of curatief saneren van betonstructuren. - Google Patents

Abstract

De uitvinding betreft een werkwijze voor het preventief en/of curatief saneren van betonstructuren, o,m. voor het stopzetten van corrosie van stalen wapeningen in dergelijke structuren, met het kenmerk dat men poriënwater uit deze betonstructuur verwijdert.

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



   "Werkwijze voor het preventief en/of curatief saneren van betonstructuren" 
De uitvinding betreft een werkwijze voor het preventief en/of curatief saneren van betonstructuren,   o. m.   voor het stopzetten van corrosie van stalen wapeningen in dergelijke structuren. 



   De   woorden "curatief   en preventief saneren" zullen een duidelijk beeld van de doelstellingen van de uitvinding opwekken wanneer zij worden gezien in de geest van de hiernavolgende gedetailleerde uiteenzetting van de inwendige configuratie van betonstructuren in het algemeen. 



   De structuren door de werkwijze volgens de uitvinding bedoeld kunnen constructies zijn zoals gebouwen, bruggen, viaducten, dammen, kaaimuren en oeververdedigingen, pieren en steigers, schoorstenen, masten, torens, keermuren, kanalisaties, tunnels, bekkens, tribunes, monumenten, wegdekken en rolbanen, rails, funderingen, ovens, koeltorens, reactorgebouwen, silo's, parkeertorens, loodsen, industriële en openbare gebouwen en nutsinstallaties, particuliere gebouwen en hoogbouw, of onderdelen ervan, zoals muren, kolommen, pijlers, liggers, landhoofden, kokers, koepels, vloeren, balkons, elementen onder voorspanning en om het even welke andere structuren of elementen vervaardigd uit beton. 



   Al deze kunstmatige structuren zullen gemakshalve hierna aangeduid worden als "betonstructuren", ook als de kunstmatige structuur slechts een onderdeel vormt van een groter geheel. 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 



   Verhard beton ontstaat uit een mengsel van cement, granulaten, zand, water en eventueel hulpen toeslagstoffen. In het verse beton vervullen cement en water de rol van reagentia. Door deze scheikundige reacties, de hydratatie, worden zand en granulaten gebonden. Voor de hydratatiereactie heeft het cement ongeveer 25 % van zijn gewicht nodig aan water. Voor verwerkbaarheid en storting van het beton volstaat deze hoeveelheid niet. Er wordt bijvoorbeeld 50 % water ten opzichte van het cementgewicht gebruikt. In dit geval, bij een cementgehalte van 350 kg per kubieke meter beton, wordt 175 kg aanmaakwater gebruikt, waarvan ongeveer de helft gebonden wordt. Dit leidt tot een overtollige hoeveelheid water welke niet aan de hydratatiereactie deelneemt. Tijdens het bindings- en verhardingsproces verdampt een gedeelte van het overtollige water.

   Het overtollige water, dat in het verse beton aanwezig is als verspreide clusters, vormt poriën en perst kanaaltjes, capillairen genaamd, welke een uitweg zoeken naar de buitenatmosfeer en aldus uitmonden in andere poriën : er ontstaat een netwerk van poriën en capillaire,   verder het "capillair   stelsel" genoemd. 



   In dit capillair stelsel blijft een grote hoeveelheid water achter, het   poriënvocht.   Dit poriënvocht is gekenmerkt door een hoge alkaliteitsgraad. 



   In het capillair stelsel van een betonmassa blootgesteld aan de buitenatmosfeer in gematigde klimaatzones bevindt zieh een zeer grote vochthoeveelheid. In de randzone van hoogstens een paar centimeter dikte van aan lucht blootgesteld beton stelt zieh een   vochtgradient   in die naar de betonoppervlakte toe streeft naar een evenwicht met de relatieve vochtigheid van de omgeving. De flux is buitenwaarts 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 gericht behalve wanneer hij overschreden wordt door atmosferische vochtigheid, zodat in de randzone cyclussen van droging en vochtopname kunnen optreden. 



   Om het hierboven geschetste doel volgens de uitvinding mogelijk te maken, verwijdert men poriënwater uit deze betonstructuur. 



   Volgens een eerste mogelijke uitvoeringsvorm verwijdert men poriënwater door thermische behandeling van de betonstructuur. 



   Volgens een bijzonder aantrekkelijke uitvoeringsvorm verwijdert men poriënwater door in de betonstructuur een onderdruk te doen ontstaan. 



   Steeds volgens een mogelijke uitvoeringsvorm van de uitvinding brengt men in de betonstructuur minstens één stof in die, als gevolg van de gecreëerde onderdruk, in het capillair stelsel van de betonstructuur wordt opgezogen. 



   De werkwijze volgens de uitvinding kan op eenvoudige wijze worden toegepast door aan de oppervlakte van de betonstructuur een onderdruk te   creëren   en te onderhouden door over deze betonstructuur of een deel ervan een luchtondoorlatende afsluiting aan te brengen die langs zijn omtrek luchtondoorlatend met bedoelde betonstructuur wordt verbonden waarna men, minstens op   een   plaats, in bedoelde afsluiting een doorgang voorziet voor een slang die de ruimtes tussen de betonstructuur en een vacuümpomp verbindt. 



   Andere details en voordelen van de uitvinding zullen blijken uit de hiernavolgende beschrijving van een werkwijze voor het preventief en curatief saneren van betonstructuren, volgens de uitvinding. Deze beschrijving wordt uitsluitend bij wijze van voorbeeld gegeven en is niet beperkend voor de uitvinding. 



   Het   begrip"saneren   van een 

 <Desc/Clms Page number 4> 

   betonconstructie" kan   vele aspecten bekleden en een zeer belangrijk doelwit van de uitvinding is het stopzetten van de corrosie van stalen wapeningen. Beton is, zoals algemeen geweten, een veel gebruikt materiaal, handig, goedkoop en in principe ook duurzaam, maar het is niettemin onderhevig aan een aantal typische betonkwalen. 



   De meest voorkomende betonkwaal is inderdaad wapeningscorrosie. De hoge alkaliteit van het   poriënwater,   pH 12, 5 en meer, passiveert het wapeningsstaal tegen corrosie. De passiviteit van het staaloppervlak wordt vernietigd door karbonatatie wanneer de pH-waarde van het poriënwater daalt tot beneden pH 9 in de omgeving van het wapeningsstaal en door chloor-ionen wanneer het chloride-gehalte een drempelwaarde overschrijdt. Corrosie is dan mogelijk als er voldoende zuurstof en water beschikbaar zijn. 



   De gevaarlijkste betonkwalen zijn deze die worden veroorzaakt door chemische processen, voornamelijk de alkali-aggregaat reacties en sulfaataantastingen. Deze reacties kunnen ontstaan omdat agressieve stoffen transport-mogelijkheden vinden in het beton via het   poriënvoeht   om zieh te verplaatsen naar reactive stoffen in de betonmassa. 



   In het geval van alkali-aggregaat reacties worden bepaalde potentieel reactive aggregaten aangevallen door alkalische stoffen waarbij gelvorming ontstaat. Bij aanwezigheid van voldoende water kan de gel een destructieve expansie veroorzaken. 



   In het geval van sulfaataantasting treedt een reactie op van sulfaat-ionen met aluminaatbestanddelen van de cement. Eveneens bij aanwezigheid van voldoende water, kan de reactie een destructieve expansie van het beton veroorzaken. 



   Chemische aantasting van beton en 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 wapeningscorrosie kunnen slechts ontstaan dankzij de aanwezigheid van voldoende vocht in het capillair systeem van het beton. Dit wordt bevestigd door het CEB-Bulletin 182, p. 126. Beneden 45 % relatieve vochtigheid is er onbeduidend risico en beneden 65 %   R. V.   zwak risico op wapeningscorrosie afkomstig van   hetzij carbonatatie,   hetzij chloridebesmetting. Beneden 85 %   R. V.   is er onbeduidend risico voor chemische aantastingen. 



   De uitvinding voorziet nu in het verwijderen van poriënwater uit een betonstructuur. Dit kan plaatsvinden door thermisch behandelen van deze structuur of door het   creëren   van een vacuüm in deze structuur. Door   toepassingvande z. g. vacuümtechnieken   volgens de uitvinding of door thermische toepassingen van warmte worden de hogervermelde betonkwalen bestreden door in te werken op het   por iënvoeht.   Met relevante porositeit wordt bedoeld poriën die onderling verbonden zijn zodat een transport van vloeistoffen of gassen en/of de uitwisseling van opgeloste stoffen mogelijk is. 



   Uit talrijke proeven is gebleken dat een vacuüm kan worden   gecreëerd   in een betonstructuur. 



   Het reduceren van de relatieve vochtigheid in het beton tot veilige waarden is dus een oplossing ter voorkoming of tot stopzetting van chemische aantastingen en van wapeningscorrosie. Desgevallend kunnen bijkomende maatregelen worden getroffen om de gunstige vochttoestand van het beton te bestendigen, bijvoorbeeld door het verzegelen van de betonoppervlakte. 
 EMI5.1 
 



  Andere betonkwalen door middel van vacuümtechniek volgens de uitvinding schuilen in het inwerken op de samenstelling van het   poriënwater.   

 <Desc/Clms Page number 6> 

 



   Het poriënwater in de gecarbonateerde betonlagen kan opnieuw sterk alkalisch ingesteld worden door het inzuigen onder vacuüm van alkalische oplossingen zodat het reeds aangetaste staal zijn oppervlaktepassiviteit herwint en de corrosie stopgezet wordt. Bij gebruik van waterige oplossingen op basis van bijvoorbeeld lithiumcarbonaat zijn noch de gepenetreerde betonlagen noch de achterliggende betonmassa ontvankelijk voor carbonatatie als gevolg van bufferwerking. 



   Om de nefaste werking van chlorides stop te zetten kan gebruik gemaakt worden van een oplossing op basis van corrosie-inhibitoren, bijvoorbeeld calciumnitriet eventueel gecombineerd met andere verbindingen. Talrijke studies werden uitgevoerd gedurende lange periodes en door meerdere laboratoria inzake inhibitoren tegen wapeningscorrosie, in het bijzonder inzake nitriet-verbindingen. De passiverende scheikundige reactie van nitriet met ijzer-ionen bestaat er in de actieve corrosie-centra te blokkeren door het teweegbrengen van een passieve beschermende film. In de literatuur zijn er tabellen te vinden welke de calciumnitriet-dosering weergeven ten opzichte van de hoeveelheid chlorides.   De"Harmlessness   Test" (CEN TC104/WG3/TG3) toont aan dat calciumnitriet niet schadelijk is inzake de duurzaamheid van gewapend beton van lage tot hoge dosering. 



   Met behulp van   vacuümtechniek   kunnen bepaalde oplossingen, bijvoorbeeld op basis van ionenuitwisselaars, ingezogen worden in het capillair stelsel van het beton met het doel voldoende alkaliën te binden. 



   Sulfaataantasting en alkali-aggregaat reacties kunnen destructieve expansie van het beton veroorzaken. 

 <Desc/Clms Page number 7> 

 



   Al deze aantastingen bedreigen het   draagvermogen en de stabiliteit van de betonstructuren.    



  Zij creëren een toestand van onzekerheid en risico's. Niet enkel de waarde van de betonstructuren staat op het spel maar eveneens de veiligheid van personen. 



   Vacuüm kan dus in een betonstructuur worden   gecreëerd   en, tot het gewenste resultaat is bekomen, onderhouden door plaatselijk uitwendig op de betonstructuur een luchtondoorlatende afsluiting aan te brengen. Hiertoe kan gebruik worden gemaakt van een folie luchtondoorlatend materiaal en deze langs de randen met de betonstructuur te verbinden zodat in de ruimte tussen de luchtondoorlatende folie en de betonstructuur een vacuüm kan worden gecreëerd. Hiertoe wordt bedoelde ruimte met minstens een slang die luchtdicht doorheen de folie gaat verbonden met een vacuümpomp. 



   Is het nodige vacuüm in de betonstructuur ontstaan, kan tussen de luchtondoorlatende folie en de betonstructuur op minstens   een   maar bij voorkeur op meerdere plaatsen een fluïdum, meestal een vloeistof, worden ingezogen ter vrijwaring of ter herstelling van de alkaliteit van het poriënwater in de betonstructuur. Op dezelfde wijze kan op het poriënvocht worden ingewerkt om hogerbedoelde agressieve reagentia te neutraliseren, zoals   o. m.   chlorides en reactive aggregaten.

   De wijze waarop de luchtondoorlatende folie op het betonoppervlak wordt aangebracht en verzegeld, kan worden gerealiseerd door gebruik te maken van'verschillende kleefmiddelen die tot dit doel ter beschikking worden   gesteld.   Voor het luchtdicht doorlaten van de slang die in verbinding staat met de vacuümpomp of van de slang voor het inbrengen van een fluïdum, meestal een vloeistof, bestaan eveneens bekende technieken en daartoe 

 <Desc/Clms Page number 8> 

 bruikbare produkten. Deze behoren niet tot het wezen van de uitvinding. 



   In bepaalde gevallen kan het nuttig zijn teneinde de duurzaamheid van de uitwerking van de werkwijze volgens de uitvinding te waarborgen bijkomende maatregelen te treffen, bijvoorbeeld het verzegelen van de betonoppervlakte indien kan worden gevreesd dat plaatselijk schadelijke invloeden van buitenaf opnieuw hun impact kunnen laten gelden. 



   Tussen de luchtondoorlatende folie en de betonstructuur kunnen   z. g.   afstandhouders worden geplaatst. Afstandhouders die in dit geval bijzonder goed bruikbaar zijn, zijn visnetten. 



   Afhankelijk van de maaswijdte, de dikte van de draad waaruit het visnet bestaat, de stijfheid van de gebruikte folie en de toegepaste onderdruk ontstaan ruimtes tussen folie en de betonstructuur. 



  Deze ruimtes laten toe dat de onderdruk zieh verspreidt over de door het net bedekt oppervlak en dan via het capillair stelsel doordringt in de diepte van de betonmassa. 



   Deze ruimtes dienen eveneens voor het afvoeren van het   poriënwater.   



   Bovendien kunnen deze ruimtes duidelijk worden benut voor het inzuigen van betonsanerende oplossingen.

Claims (12)

1. CONCLUSIES 1. Werkwijze voor het preventief en/of curatief saneren van betonstructuren, o. m. voor het stopzetten van corrosie van stalen wapeningen in dergelijke structuren, met het kenmerk dat men poriënwater uit deze betonstructuur verwijdert.
2. 2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk dat men poriënwater verwijdert door het thermisch behandelen van de betonstructuur.
3. 3. Werkwijze volgens een van de conclusies 1 of 2, met het kenmerk dat men poriënwater verwijdert door in de betonstructuur een onderdruk te doen ontstaan.
4. 4. Werkwijze volgens een van de conclusies 1 - 3, met het kenmerk dat men in de betonstructuur minstens een stof inbrengt die, als gevolg van de gecreëerde onderdruk, in het capillair stelsel van de betonstructuur wordt opgezogen.
5. 5. Werkwijze volgens een van de conclusies 1, 3 en 4, met het kenmerk dat men aan de oppervlakte van de betonstructuur een onderdruk creëert en onderhoudt door over de betonstructuur een luchtondoorlatende afsluiting aan te brengen die langs zijn omtrek luchtondoorlatend met bedoelde structuur wordt verbonden waarna men, minstens op een plaats in bedoelde afsluiting een doorgang voorziet voor een slang die de ruimtes tussen de betonstructuur en een vacuümpomp verbindt.
6. 6. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk dat men, gebruik makend van de gecreëerde onderdruk, minstens op een plaats doorheen bedoelde luchtondoorlatende afsluiting in de betonstructuur minstens een stof inbrengt die als gevolg van de gecreërde onderdruk in de poriën van de betonstructuur wordt opgezogen. <Desc/Clms Page number 10>
7. 7. Werkwijze volgens een van de conclusies 5 an 6, met het kenmerk dat men als hogerbedoelde luchtondoorlatende afsluiting gebruik maakt van een luchtondoorlatende folie.
8. 8. Werkwijze volgens een van de conclusies 5 en 6, met het kenmerk dat men als hogerbedoelde luchtondoorlatende afsluiting gebruik maakt van een luchtondoorlatende kamer.
9. 9. Werkwijze volgens conclusie 8, met het kenmerk dat men hogerbedoelde kamer opbouwt door gebruik te maken van een luchtondoorlatende folie die op afstand van het oppervlak van de betonstructuur wordt gehouden door het plaatsen tussen dit oppervlak en bedoelde folie van afstandhouders, zoals bijvoorbeeld een visnet.
10. 10. Werkwijze volgens äen van de conclusies 1 - 9, met het kenmerk dat men de corrosia van stalen wapeningen voorkomt of stopzet door het inzuigen van alkalische oplossingen, b. v. op basis van lithiumcarbonaat, in het capillair stelsel van de betonstructuur.
11. 11. Werkwijze volgens een van de conclusies 1 - 9, met het kenmerk dat men de agressieve werking van de chlorides uitschakelt door het inzuigen van corrosieinhibitoren op basis van b. v. calcium- nitriet, in het capillair stelsel van de betonstructuur.
12. 12. Werkwijze volgens een van de conclusies 1 - 9, met het kenmerk dat men in het capillair stelsel ionenuitwisselaars inzuigt met het doel voldoende alkalien te binden ter voorkoming of stopzetting van alkalitoeslagreacties.