• nl
    • fr
    • en
  • terug

    Kathodische bescherming

    Kathodische bescherming

    Kathodische Bescherming effectieve voor het definitief stoppen van wapeningscorrosie

    Sinds de eerste KB (Kathodische Bescherming) projecten in Nederland zijn uitgevoerd, nu al bijna 30 jaar geleden, is deze specialistische wijze van betononderhoud niet alleen verder ontwikkeld tot een volwaardige en bewezen effectieve methode voor het definitief stoppen van wapeningscorrosie maar zijn er op basis van deze techniek vele mogelijkheden uitontwikkeld om toe te kunnen passen bij allerlei vormen van wapeningscorrosie in alle marktsegmenten.

    Oorzaken van wapeningscorrosie en toepassing van kathodische bescherming.

    Wapeningscorrosie is in de meeste gevallen waar sprake is van betonschade de feitelijke oorzaak. De andere oorzaken zijn meestal te herleiden naar chemische aantasting, ingemengde onzuiverheden in het mengsel en externe mechanische oorzaken.

    Omdat de roestproducten een veel groter volume hebben dan het oorspronkelijke wapeningsstaal, ontstaan er interne spanningen en wordt de dekking afgedrukt en is betonschade een feit. Deze wapeningcorrosie kan ontstaan als de passivering van het staal, de beschermlaag die in het beton rondom het staal wordt gevormd, wordt doorbroken. Dit kan in principe op 2 manieren gebeuren, door carbonatie (verzuring door koolzuurgas uit de lucht) en door chloriden. Dit laatste kan in de vorm van ingemengde calciumchloride in de mortel als verhardingsversneller of als ingedrongen chloride door toepassing van dooizouten of zogenaamde salt-spray bij objecten gelegen aan of nabij de kust. De toepassing van chloride als verhardingsversneller treffen we meestal aan bij objecten en prefab beton gebouwd voor 1974. De betonvoorschriften van 1974 beperkten de toepassing van chloride tot een maximum van 0,4 % op cementgewicht. Van belang is wel om vast te stellen dat dit van toepassing is voor nieuw niet reeds gecarbonateerd beton vanwege de afname van de PH waarde (zuurgraad) van het beton. Hoe lager de zuurgraad hoe sneller het beton carbonateerd door ingedrongen koolzuurgas.

    Ingedrongen chloriden komen we tegen bij kunstwerken (met name bij de voegen, balken en landhoofden die gevoelig zijn voor lekkages), vloeren van parkeergarages en galerijen in de woningbouw vanwege de toepassing dooizouten en gevels en betonnen objecten in een brede strook aan de kust waar het zout, in water(damp) opgelost, langzaam in het beton kan dringen.

    Door het verloren gaan van de passivering van het wapeningsstaal en bij voldoende aanwezigheid van zuurstof en vocht zal corrosie van het wapeningstaal optreden. Hiernaast is het goed om te weten dat corrosie in feite een elektrochemisch proces is. Er lopen kleine, maar beslist goed meetbare, stroompjes want er ontstaat een potentiaalverschil tussen de kathodekant en de anodekant van de reactie.

    Waarom maken we nu het verschil tussen de vorm van carbonatatie geïnitieerde wapeningscorrosie en chloride geïnitieerde wapeningscorrosie? Het belangrijkste verschil komt tot uitdrukking in de wijze waarop het staal roest. Bij carbonatatie geïnitieerde wapeningscorrosie is er sprake van een meer egaal patroon en gaat de vorming van roestproducten gepaard met meer volumevergroting. Hierdoor wordt dekking afgedrukt en komt de wapening bloot te liggen. Bij corrosie onder invloed van chloriden ontstaat de gevaarlijke vorm van putcorrosie. Dit is om meerdere redenen gevaarlijk. Ten eerste waarschuwt dit mechanisme niet meteen door afdrukken van de dekking maar is de karakteristieke roestuitbloeding pas zichtbaar nadat er al een flinke corrosie van de wapening heeft plaatsgevonden en het roestproduct door de betonlaag naar buiten is uitgebloed. Op dat moment is er dus al sprake van een flinke put in de wapening en daar zit juist ook het constructieve risico. Omdat de wapening bedoeld is voor de opname van de trekkrachten in het beton geeft een sterke vermindering van de wapeningsdoorsnede ook direct een vermindering van het draagvermogen van de gehele constructie. Een ander bijkomend probleem van de aanwezigheid van chloriden is dat bij traditioneel betonherstel er sprake is van een versnelde corrosie naast de reparatie en dat die reparatie als gevolg daarvan veel sneller weer faalt. Dit wordt het zogenaamde patching effect genoemd. Een ander groot verschil tussen chloride en carbonatatie geïnitieerde wapeningscorrosie is dat bij de door chloriden veroorzaakte vorm veelal hogere potentiaalverschillen zijn. Waar we bij de door carbonatie veroorzaakte corrosie potentiaalverschillen meten van – 150 mV kan dat bij de door chloriden veroorzaakte corrosie wel oplopen tot -350 mV en hoger

    Kortom: wapeningscorrosie veroorzaakt door chloriden is een gevaarlijk schademechanisme dat niet op een traditionele wijze kan worden hersteld en onder controle kan worden gebracht. En juist daarvoor bied kathodische bescherming een 100% gegarandeerde oplossing.

    Kathodische bescherming is er in vele vormen. Het principe is gebaseerd op het omdraaien van de stroom door het introduceren van een andere anode die de rol van het in oplossing gaande wapeningsstaal overneemt. Hierdoor zal het staal aan de beschermde kant van de reactie terechtkomen waardoor dit niet meer kan roesten.

    De Europese norm NEN-EN 12696 en de Nederlandse CUR Aanbeveling 45 stellen allerlei regels voor de toepassing van kathodische beschermings systemen. Van het ontwerp, de metingen en keuringen tijdens de aanleg en voor ingebruikname, tot de verplichte monitoring van de systemen gedurende 10 jaar na de aanleg.

    Er zijn 2 basisprincipes voor kathodische bescherming:

    1. De galvanische kathodische bescherming waarbij een metaal wat minder edel is dan het staal, voornamelijk actieve zink, als anode materiaal wordt gebruikt. De werking is gebaseerd op de galvanische werking van de metalen. Hierbij offert het onedele metaal zich op voor het meer edele metaal. In feite is dit hetzelfde wat we doen bij het verzinken van staal. Omdat dit systeem feitelijk zijn eigen batterij vormt is geen externe stroombron noodzakelijk en wordt precies genoeg beschermstroom geleverd om het staal te beschermen. Hierdoor is na installatie ook geen bijkomend werk meer noodzakelijk. Deze vorm van kathodische bescherming wordt aangebracht als oppervlakte anode, bijvoorbeeld als zinkfolie op een geleidende gel, of als in te bouwen of in te repareren discrete anode. De werking kan zeer lokaal zijn en de kosten bij incidentele problemen zijn veel lager dan bij de 2e variant van KB.
    2. De kathodische bescherming op basis van opgelegde stroom. Hierbij wordt een anodemateriaal aangebracht wat gevoed wordt met een zeer kleine beschermstroom door een externe voeding. Er zijn meerdere soorten anode- materialen beschikbaar die elk hun eigen voor- en nadelen hebben. Zo zijn er bijvoorbeeld geleidende coatings, en de zeer duurzame titanium strips, netten en gaasanodes en diverse soorten inbooranodes. Daar waar galvanische systemen tekort schieten, bijvoorbeeld bij grotere oppervlakken en hogere wapeningsconcentraties (bij zware constructies) bieden deze specifiek voor de situatie ontworpen systemen de oplossing voor de corrosieproblemen van de betonconstructie. Zoals gezegd vereist de aanleg van dit soort systemen meer onderzoek, en een nauwgezet ontwerp- en uitvoeringstraject. Specialistenwerk!

    Kathodische Preventie: andere toepassingen van kathodische bescherming

    Hoewel we de toepassing van kathodische bescherming meestal linken aan de aanwezigheid van hoge concentraties chloriden in het beton zijn er ook andere zeer interessante toepassingen van KB mogelijk. Dit zijn onder andere:

    • Bij sterk gecarbonateerd of poreus beton in een agressieve omgeving met bijvoorbeeld een slechte of kostbare bereikbaarheid, kan het aanbrengen van een KB systeem op preventieve basis bij het onderhoud een goedkoper alternatief bieden.
    • Als preventieve maatregel bij het, reeds in de nieuwbouw fase, inbouwen van een “slapend” systeem waarbij wel monitoring plaatsvindt en, pas als er hogere stroomdichtheden worden gemeten, het systeem ook daadwerkelijk “aan” gezet wordt als er putcossie dreigt. Ook dit soort oplossingen komen voort uit een groeiend besef dat voorkomen beter is dan genezen met natuurlijk ook een strategische en economisch verantwoorde basis vanuit de TCO benadering.

    De ingenieurs en corrosie-specialisten van SealteQ onderzoeken de problemen, adviseren bij de mogelijkheden, ontwerpen en specificeren de oplossingen en voeren het gehele traject conform alle regels der kunst voor u uit. Inclusief het onderhoud, de monitoring en de verslaglegging daarvan geheel conform de internationale regelgeving. Met de toepassing van KB bent u voor 100% zeker dat in de beschermde delen geen corrosie meer zal optreden.

    Onze sterk op innovatie en kwaliteit gerichte dienstverlening bied onze klanten de zekerheid van een oplossing op maat. Met de toepassing van Total Cost Management en de Total Cost of Ownership benadering bieden wij meerwaarde bij uw strategische onderhoudsbeheer.

    kathodische bescherming - stoppen van wapeningscorrosie