Wapeningsstaal mag er roestig uitzien

Kom je op een bouwplaats dan valt het altijd op dat betonstaal er roestig uitziet. Je pakt het vast en je handen zijn per definitie bruin gekleurd! Is dit wel goed dat het betonstaal enigszins roest en geeft het daarmee het beton wel voldoende capaciteiten om alle belasting op te nemen? Of is het zo dat deze eigenschap juist een positief effect heeft op de sterkte en stijfheid van de betonconstructie. Wat is de optimale toestand, waarin het in beton wordt toegepast?

Roestig betonstaal

• Hoge zuurtegraad van beton
• Wat is passivering van wapeningsstaal?
• Wat als het staal schoon is?
• Milieuklasse 1 en 2
• Milieuklasse 3 en 4
• Noodzaak van dekking
• Voldoende dekking en controle

Hoge zuurtegraad van beton

In beton zitten grindstenen en zand in combinatie met cement en water. Met de tijd dat het cement hard wordt zal het water zijn gebruikt voor de chemische reacties in het beton zelf. Belangrijk bestanddeel van beton vormt Ca(OH)2 oftewel vrije kalk. Deze kalk zorgt ervoor dat het beton een pH waarde van rond de 12,5 verkrijgt, waarmee het beton alsmede wapeningsstaal optimaal wordt beschermd voor indringers. Daarnaast treedt passivering van het betonstaal op.

Wat is passivering van wapeningsstaal?

Als iets roestig betonstaal in aanraking komt met de hoge pH waarde zal er een zeer dunne laag ijzeroxide ontstaan met twee eigenschappen.

Omsluiting door beton

Het heeft een dichte structuur zodat het nog niet aangetaste betonstaal niet meer kan worden aangetast en daarmee ook niet verder gaat oxideren.

Mate van hechting

Het vormt een zeer goede hechting met het omringende beton, waardoor de capaciteiten van beton in combinatie met betonstaal maximaal worden geactiveerd. Zo kunnen de betondrukzone en trek in het staal optimaal hun werk doen.

Wat als het staal schoon is?

Schoon betonstaal heeft niet de eerste aanleg om ten gevolge van de pH-waarde de passiveerlaag te realiseren. Oftewel het is vanuit die redenatie niet verkeerd dat betonstaal - voordat het in aanraking komt met de oplossing van vrije kalk in betonvocht – reeds enige oxidatie heeft gehad. Het is daarmee niet verkeerd dat het wapeningsstaal buiten ligt en enige roestvorming optreedt. Indien de eerste roestvorming nog niet heeft plaatsgevonden dan zal de passiveerlaag niet vormen, mits de pH-waarde in het beton te laag is. Oftewel er kan geen optimale overdrachtszone worden gerealiseerd, waardoor het beton niet kan hechten aan de wapeningsstaaf. Dat houdt in dat de constructieve veiligheid van de beton-wapeningsstaal combinatie niet kan worden gewaarborgd. Roestige wapeningsstaal kan noodzakelijk zijn voor constructieve veiligheid. Maar hoe wordt daarmee omgegaan bij verschillende milieu omstandigheden?

Milieuklasse 1 en 2

Normaal is in iedere ruimte koolstofdioxide aanwezig oftewel CO2. Deze stof reageert met vrije kalk, waardoor de pH waarde van het beton kan worden aangetast. Een lagere pH waarde kan ervoor zorgen dat de passiveerlaag om de wapeningsstaaf wordt beïnvloed. Het zorgt ervoor dat de binding tussen wapening en het aanhechtende beton wordt verminderd. In principe is dit een oppervlakte aantasting, omdat CO2 niet diep in het beton kan binnendringen. Toch dient de wapening op voldoende betondekking te liggen, zodat gedurende de gebruiksduur de wapening niet wordt benadeeld. Milieuklasse 1 geldt voor binnenshuis, terwijl milieuklasse 2 onder de woning ten behoeve van de funderingsbalken wordt aangehouden.

Milieuklasse 3 en 4

Een meer intensieve belasting vanuit de omgeving betreffen milieuklasse 3 en 4. Denk daarbij aan door brak water, zeewater of vergelijkbare stoffen beïnvloede constructies. Let wel de zwaardere milieuklasse 5 geldt voor chemisch beïnvloede constructies. Chloriden hebben de kans om de betonconstructie aanvullend aan te tasten. Het kan een versnelde en dieper gaande aantasting van de beton pH waarde betekenen. In dat geval gelden overduidelijk zwaardere eisen aan de dekking, omdat zowel chloriden in combinatie met kooldioxide van toepassing kunnen zijn. Op basis van voorgaande is het dus de vraag op hoeveel dekking moet de wapening worden gelegd?

Noodzaak van dekking

Het is voor de wapening in de constructie noodzakelijk dat er enerzijds enige aanvang is gestart met de oxidatie, zodat er optimaal passivering kan plaatsvinden. Anderzijds dient de wapening op dekking te worden gelegd wegens het potentieel voorkomen van carbonatie en chloriden. Wapeningsstaal dient afhankelijk van het type constructie onderdeel als volgt op dekking worden gelegd:

Is er sprake van een oncontroleerbaar vlak, een nabewerkt oppervlak of een betonkwaliteit van minder dan C25 dan dient er 5 millimeter per omstandigheid te worden opgeteld bij de tabelwaarden.

Voldoende dekking en controle

Iedere constructie waarbij in het werk gestorte beton (en prefab beton) wordt toegepast, dient de wapening op de juiste dekking liggen. Die dekking moet in het werk uitvoerig worden gecontroleerd. Er dient altijd voldoende dekking aangehouden te worden, omdat anders omgevingsinvloeden het betonstaal effectief kunnen aantasten. Uitvoeringsfouten zijn snel gemaakt en daarom dienen alle beton-wapeningsstaal combinaties exact worden toegepast. Controle is altijd noodzakelijk! Daarnaast geldt zonder twijfel dat het toegepaste betonstaal reeds enige roestvorming heeft zodat de noodzakelijke passivering kan plaatsvinden. Op die manier kan met roestig betonstaal een optimale verbinding worden gerealiseerd tussen het betonstaal en het omringende beton.

Let wel indien de juiste pH-waarde in het beton na de stort wordt gerealiseerd, kan de beschermende oxidatielaag om de betonstaaf worden bereikt. Er is dan eveneens sprake van passivering van het betonstaal, zodat een goede constructieve verbinding wordt bereikt. In dit artikel wordt gesproken van wapeningsstaal dat roestig lijkt, echter in dat geval is er geen sprake van doorgeroest betonstaal. Dergelijk betonstaal mag nooit of te nimmer worden toegepast en is ter verantwoordelijkheid van de aannemer en controlerende constructeur.

Lees verder

• Hoe reken je een betonnen balk door?
• Hoe reken je dwarskrachtwapening van een balk uit?
• Hoeveel wapening (wapeningspercentage) mag er in beton?
• De verankeringslengte van betonstaal
• Wat houdt de inwendige hefboomsarm bij betonconstructies in?