Erosie van beton

Abstract

Binnen dit onderzoek wordt onder erosie het afslijten van een oppervlak door water en de daarin meegevoerde sedimenten verstaan. Bij bouwwerken in zee kan erosie een verschijnsel van aantasting zijn als water met zand en slib regelmatig langs de konstruktie heen en weer stroomt. De bouw van de pijlerdam in de Oosterschelde was de aktuele aanleiding voor dit onderzoek. In het literatuuroverzicht zijn de bekende proefmethoden beschreven waarmee de weerstand van beton tegen eroderende werking bepaald kan worden. Zonder op details in te gaan vertonen alle methoden eenzelfde eigenschap: het zijn allemaal versnelde proeven, d.w.z. dat de eroderende werking in de proef vele malen groter wordt aangehouden dan in werkelijkheid het geval zal zijn. Zou men bij deze proef dezelfde erosiebelasting toepassen zoals in werkelijkheid, dan zou de proef veel te lang duren of de slijtage. zou onmeetbaar klein zijn. Deze versnelling van de erosie is er de oorzaak van dat de resultaten van de proeven het nauwelijks toelaten om een voorspelling te doen t.a.v. de kwantitatieve grootte en het tijdelijke verloop van de erosie van een werkelijke konstructie. Echter is een onderlinge vergelijking van materialen mogelijk wat een hulp kan zijn bij de keuze van in de praktijk toe te passen materialen en uitvoeringstechnieken. In dit onderzoek werden een tweetal proefmethoden toegepast, te weten abrasieproeven op een slijptafel en erosieproeven in een daarvoor ontworpen en gebouwde cirkelvormige goot. Alhoewel de erosieproeven in de goot veel overeenkomsten met de werkelijkheid vertonen (stromend water met abrasief materiaal) valt toch aan te merken dat vooral het abrasief materiaal niet met datgene in zee overeenstemt. In de versnelde proef werd grind met een maximale korrel van 31,5 mm toegepast terwijl in zee de korrelgrootte gemiddeld 150 micrometer zal zijn. Het mechanisme van aantasting kan dan ook in beide gevallen verschillend zijn. In het onderzoek wordt er wel van uitgegaan dat de gevonden rangschikking van de betonsoorten ook in de praktijk zal gelden. Wat de proeven op de slijptafel betreft valt op te merken dat deze standaardproef de werkelijkheid van stromend water helemaal verlaat. Uit de statistische verwerking van de resultaten blijkt echter dat in de eerste fase van de erosie een duidelijk aantoonbare correlatie tussen de resultaten van deze twee proefmethoden bestaat. Het onderzoek omvatte 15 betonmengsels met als variabelen het cementgehalte, de water-cement-factor, het toeslagmateriaal, de nabehandeling en het al dan niet toepassen van een hulpstof. De kubusdruksterkten na 28 dagen lagen tussen 21 en 48 N/mm^2. De erosieproeven leidden alle tot een soortgelijk erosieverloop: in het begin (in de eerste 40 uur) een sterke slijtage van de buitenhuid (enkele millimeters), daarna een verminderde toename van de slijtage en daarop aansluitend (na 80 uur) een tamelijk konstante slijtagesnelheid tot aan het eind van de proef (240 uur). Voor een beoordeling van het gedrag van een konstruktie met een lange levensduur leek juist het laatste gedeelte van de proef het meest geschikt. De conclusies uit de resultaten van de slijpproeven en van de erosieproeven zijn gelijk alhoewel verschillen in kwantitatieve zin optraden. Echter moet worden opgemerkt dat de spreiding van de resultaten groot was waardoor de conclusies niet zeer hard genoemd kunnen worden. Als belangrijkste conclusies zijn aan te geven: - De druksterkte van het beton heeft een duidelijke invloed. Naarmate de druksterkte toeneemt neemt ook erosiebestendigheid toe. Een beton met slechte kwaliteit, ook al zou die slechts plaatselijk aanwezig zijn, zal eerder door erosie aangetast worden. - De nabehandeling is vooral bij een lage druksterkte van invloed. Goede nabehandeling verbetert de erosiebestendigheid, waardoor de invloed van de druksterkte in mindere mate optreedt. Bij hoge betonkwaliteiten was de invloed van de nabehandeling niet aantoonbaar. - Het al dan niet toepassen van een hulpstof vertoonde naast de variatie in druksterkte geen extra invloed. - Een tendentieuze relatie was aanwezig tussen de hoeveelheid toeslagmateriaal en de erosiebestendigheid. Deze tendens was duidelijk voor het beton met weinig cement (waardoor de water-cement-factor hoger en dus de sterkte minder was) terwijl voor het beton met grof grind als toeslagmateriaal de uitkomsten minder duidelijk zijn. Betrekt men in de conclusies all.eende betonsoorten met ongeveer dezelfde druksterkte dan is de invloed van de hoeveelheid toeslagmateriaal op de erosieweerstand niet meer aantoonbaar. Grof grindbeton onderscheidt zich dan niet meer van beton met kleinere korrels. Deze conclusies zijn in overeenstemming met de gegevens uit de literatuur. Ook daar wordt de druksterkte als voornaamste factor voor het erosiegedrag vermeld. Over de samenstelling van het beton is men in de literatuur niet eensluidend; door sommigen wordt aangeraden grof toeslagmateriaal te gebruiken (steenslagbeton) terwijl anderen de maximale korreldiameter klein willen houden voor een betere homogeniteit van het beton. De resultaten van dit onderzoek kunnen deze vraag niet beantwoorden omdat bij kubusdruksterktes van circa 40 N/mm2 geen invloed van de maximale korrel geconstateerd werd. Een goede nabehandeling wordt in de literatuur aanbevolen. Ook in dit onderzoek werd de positieve invloed van een goede nabehandeling gevonden. De omvang van het onderzoek was te beperkt om fundamentele uitspraken mogelijk te maken. Ook is het niet mogelijk - in verband met de vertaalproblemen van de versnelde proef naar de werkelijkheid - een optimale betonsamenstelling aan te geven. Wel moet erop gewezen worden dat beton met een kubusdruksterkte van 21 N/mm2 vaak een grotere afslijting én spreiding in de resultaten vertoonde dan een beton met 40 N/mm2 druksterkte. Uit het onderzoek blijkt dat een goede betonkwaliteit wenselijk is voor een goede erosiebestendigheid.