Geplaatst door Katrien Van Loock - 19 juni, 2020
Beton is het meest gebruikte bouwmateriaal ter wereld. Sinds Louis Vicat in 1817 het cement uitvond, hebben onderzoek en ontwikkeling de eigenschappen ervan geoptimaliseerd. Dit resulteerde in betere toepassingen, een hogere mechanische sterkte en chemische weerstand en nieuwe materialen zoals voorgespannen beton. Heeft het beton met de jaren perfectie bereikt? Als we de vele betonnen constructies in onze omgeving aandachtig bekijken, zien we dat geen van die bouwwerken perfect intact gebleven is, zelfs niet die van de recentste gebouwen. De onvermijdelijke zwakke plek van beton is zijn neiging om te scheuren. De scheurvorming wordt benadrukt door uitgerekend de factor waaraan beton zijn populariteit dankt: de compatibiliteit met staal en de omstandigheid dat gewapend beton aan de eisen voor een geavanceerd bouwmateriaal voldoet. Zijn alle scheuren in beton identiek? Zeker niet! Scheuren in beton kunnen immers veroorzaakt worden door diverse factoren zoals vervorming, hydraulische krimp, thermische krimp of zwelling. De belangrijkste verschillen worden hieronder toegelicht.
Scheuren in beton veroorzaakt door vervorming
Op betonconstructies worden trek-, druk- en schuifkrachten uitgeoefend. Door die krachten vervormt het materiaal en kunnen scheuren ontstaan. De plaats en de vorm van de scheur in het bouwwerk zijn dikwijls kenmerkend. De oorzaak kan dan ook gevonden worden door goed naar de scheuren te kijken.
- Scheuren in het beton als gevolg van drukbelasting lopen evenwijdig met de uitgeoefende kracht.
- Door trekkracht veroorzaakte scheuren in het beton worden haaks op de kracht gevormd.
- Scheuren in het beton die aan schuifkrachten te wijten zijn, verlopen haaks ten opzichte van de trekspanning.
De treksterkte van beton bedraagt slechts ongeveer één tiende van zijn druksterkte. Daarom wordt beton zelden zonder wapening gebruikt. De meest gebruikte wapeningsmethode is het inwerken van stalen versterkingsstaven in zones die blootgesteld zijn aan trekspanning. Dit betontype wordt meestal “gewapend beton” genoemd. Er kunnen ook versterkingen van kunstvezel gebruikt worden. Vervormingsscheuren worden voornamelijk veroorzaakt door inklinking van het beton of door belastingen die te hoog zijn voor de constructie.
Scheuren in beton veroorzaakt door hydraulische krimp
Beton in de open lucht krimpt doorgaans tijdens het uitharden. Dit verschijnsel doet zich voor omdat een deel van het water in het beton verdampt. Scheuren ontstaan wanneer de krimpkrachten groter worden dan de sterkte van het beton. Dit kan gezien worden als een wedloop tegen de klok tussen twee verschijnselen: de verdamping van water en de verhoging van de sterkte van beton. Dit geldt ook voor betonnen elementen die niet kunnen vervormen. Als beton krimpt, is vervorming niet mogelijk. In die omstandigheden wordt een inwendige spanning opgebouwd die tot scheurvorming leidt wanneer de spanning de sterkte van het beton overwint. Wel is het zo dat elk betonnen element of constructie die ondergedompeld is of zich in een met vocht verzadigde omgeving bevindt, slechts zeer weinig inkrimpt of uitzet. Er kunnen al scheuren ontstaan vóór het beton uitgehard is. Dit verschijnsel is niet zuiver het gevolg van hydraulische krimp, maar is veeleer te wijten aan de verdamping van een deel van het water of aan absorptie door de ondergrond. Het heeft vooral gevolgen voor verhardingen van beton die bij warm en droog weer worden gestort of voor beton dat bij koud weer wordt gegoten in verwarmde ruimten of op een poreuze ondergrond.
Scheuren in beton veroorzaakt door thermische krimp
Dit probleem doet zich vooral voor in grote bouwwerken. Cementhydratatie is een exotherme reactie waarbij warmte vrijkomt die zich mettertijd verspreidt. De temperatuurverandering is niet in alle delen van de structuur gelijk en dit veroorzaakt differentiële vervorming die tot scheuren in het beton kan leiden.
Scheuren in beton veroorzaakt door zwelling
Diverse factoren kunnen beton doen zwellen. In deze alinea noemen we de belangrijkste factoren. Beton kan zwellen door de inwerking van zouten zoals sulfaten, die vaak voorkomen in grond die rechtstreeks in aanraking komt met het beton. Dit leidt tot een chemische reactie met het aluminaat in het cement zelf. Hierdoor wordt een uitzettende stof gevormd. Zwelling kan ook toe te schrijven zijn aan de bevriezing van het vrije water in het beton, dat in volume toeneemt wanneer het in ijs verandert. Ten slotte kan zwelling veroorzaakt worden door oxidatie van de in het beton ingewerkte wapening, een verschijnsel dat op zijn beurt versneld wordt door de aanwezigheid van scheuren in het beton. Ondanks hun verschillende aard hebben al deze verschijnselen hetzelfde resultaat: het ontstaan van inwendige trekkrachten die scheurvorming veroorzaken als ze de sterkte van het beton overtreffen.
Scheuren in beton veroorzaakt door de stalen wapening
Beton is sterk alkalisch en beschermt hierdoor de stalen wapening, wat gewapend beton tot een vrijwel onverwoestbaar materiaal maakt. Toch kunnen de versterkingsstaven in bepaalde omstandigheden corroderen, waarbij roest wordt gevormd. Wanneer het volume van de gevormde corrosieproducten (roest) groter is dan het volume van de oorspronkelijke wapeningsstaaf, veroorzaakt dit een trekspanning op het beton. Bij vergevorderde corrosie kan het beton scheuren en delamineren. De belangrijkste oorzaken van corrosie van staal in beton zijn:
- carbonatatie van het beton: in aanwezigheid van vocht kan dit het corrosieproces op gang brengen;
- de aanwezigheid van zee- of strooizout in het beton en rond de wapeningsstaven. Ook in dit geval is de aanwezigheid van vocht de aanzet tot de corrosiereactie.
Scheuren in beton kunnen bij niet tijdig ingrijpen leiden tot aantasting van het beton, ook wel “betonrot” genoemd. In dit eerste deel van dit drieluik over scheuren in beton hebben we de belangrijkste types van scheuren in beton uiteengezet. Hoe groot de impact van scheuren in een betonnen vloer is wordt behandeld in .
Om meer te weten te komen over scheuren in beton en om een kostenloze analyse van uw situatie te krijgen kunt u een afspraak maken door op de button rechtsboven te klikken
