Voorkom mosaangroei en betonaantasting

Medio november 2018 werden de resultaten gepubliceerd van een langlopend technisch onderzoek naar de oorzaken en gevolgen van mosaangroei op civiele betonconstructies. Uit een analyse van de gegevens van vijftien “kniplocaties” werd een duidelijk verband gevonden tussen de vochthuishouding in de betonhuid en de aanwezigheid van mos. Mossen blijken goed te gedijen op een betonoppervlak met een hogere porositeit en permeabiliteit. De onderzoekers stellen dat de aangroei het gevolg is van een hogere porositeit en zeker niet de oorzaak.

Fibertex, onze fabrikant van Formtex bekistingsfolie, is niet verbaasd over deze bevindingen. Op betonconstructies die zijn gemaakt met dit materiaal, is de aangroei beduidend minder. Dat is goed te verklaren. In dit artikel wordt ingegaan op de aanbevelingen uit het onderzoek in relatie tot het gebruik van bekistingsfolie.

Titelpagina-rapportIn 2015 begonnen Rijkswaterstaat, Prorail, de beton- en cementindustrie en enkele grote infra-aannemers met het gezamenlijk onderzoek naar de aantasting van kunstwerken in relatie met mosaangroei. Op 29 oktober 2018 werd het eindrapport door de onderzoekscommissie aangeboden aan een stuurgroep met vertegenwoordigers uit alle geledingen van de betrokken partijen. De publicatie en presentatie vond plaats op de  Betondag van 15 november  2018. Vakmedia als Cementonline, Betoniek en Bouwwereld gaven aandacht het onderwerp. Het rapport “Verkennend onderzoek naar betonaantasting in combinatie met mosaangroei” is in zijn geheel te downloaden op de website van CROW.

De belangrijkste bevinding vinden we in § 8.1: Een hogere porositeit en permeabiliteit maakt het beton in algemene zin meer kwetsbaar voor het binnendringen van O2, CO2 en zouten, waarbij het indringen van CO2 op haar beurt weer meer poreus worden van het randzonebeton (CEM III) tot gevolg heeft. Een hogere porositeit en permeabiliteit van het randzonebeton gaat gepaard met een hogere wateropname en afgifte en daarmee gunstiger condities voor mosaangroei. Dit geldt zowel op horizontale als verticale oppervlakken. De onderzoekscommissie concludeert verder dat een zelf versterkend effect van porositeit optreedt onder invloed van carbonatatie. Deze carbonatatie maar ook het kalkgehalte en de pH-waarde hebben invloed op de zuurgraad die mogelijk weer effect heeft op het ontstaan van mosaangroei.

Vooruitlopend op noodzakelijk aanvullend onderzoek doet de commissie in § 9.3 een aantal aanbevelingen voor de sector:

  • Wees terughoudend met curing compounds.
  • Ga zuinig om met bekistingsolie.
  • Zorg voor een zo gladde afwerking van het oppervlak.
  • Pas betonmengsels toe die ongevoelig zijn voor de gangbare praktijk van afwerking en nabehandeling.
  • Vermijd toepassing van mortel met een hoge waterbindmiddelfactor (voorheen watercementfactor).
  • Vermijd mengsel met een extreem laag klinkergehalte.

Vreemd genoeg ontbreekt het gebruik van een bekistingsfolie zoals Formtex®. Hiermee kunnen een aantal aanbevelingen in één keer worden gerealiseerd. Bekistingsfolie of CPF-liner is een in de jaren ’80 ontwikkeld materiaal dat als een voering op de bekisting wordt aangebracht. Het materiaal zorgt voor afvoer van overtollig water en lucht uit het oppervlak van vers gestort beton. De werking van het materiaal wordt hier duidelijk gemaakt. Door verwijdering van het water, gaat de waterbindmiddelfactor (wbf) in de betonhuid omlaag en ontstaat een gladde en dichte betonhuid. Uit verschillende studies blijkt dat het gebruik van Formtex de levensduur van betonconstructies aanzienlijk verlengt. Een met een bekistingsfolie gemaakte betonconstructie heeft een verhoogde weerstand tegen onder meer carbonatatie, waterindringing en vorst-dooischade.Met-en-zonder-Formtex

Bij toepassing van Formtex is bekistingolie overbodig. Het gebruik van curing compounds kan sterk beperkt worden of – als de bekisting lang genoeg blijft staan – zelfs geheel achterwege blijven. Een biofilm als voedingsbodem voor micro-organismen en deze, op haart beurt, voor mossen ontbreekt dan. Door de gladde oppervlaktestructuur hebben gewassen weinig houvast. Tenslotte vertraagt het gebruik van bekistingsfolie de afname van de zuurgraad. Een hoge pH-waarde is niet aantrekkelijk voor plantengroei. De foto hiernaast van een in 1999 gemaakte muur zegt echter meer dan woorden.

Voor meer informatie over Formtex lees het het artikel “Ervaringen met bekistingsfolie”

Bekistingsfolie in brugproject

Sinds 2014 wordt gebouwd aan de Sjeik Jaber Al Ahmad Al Sabah Causeway. Dit is momenteel één van de meest prestigieuze betonnen brugprojecten ter wereld. De verbinding over de baai van Koeweit via twee kunstmatige eilanden is 36 kilometer lang. De totale lengte van de bruggen bedraagt zo’n 25 kilometer. De bouwkosten van het project zijn begroot op 3 miljard dollar. Om te kunnen voldoen aan de hoge eisen ten aanzien van de duurzaamheid van het beton en met name die van de betonhuid, is gekozen voor toepassing van bekistingsfolie. De gemakkelijke, snelle verwerking en het hergebruik van Formtex® waren doorslaggevend voor de keuze van dit product van de Deense producent Fibertex. De bij het project opgedane ervaring is gebruikt om een nieuwe zelfklevende versie te ontwikkelen: Formtex® PSA.

PijlerHet gebruik van bekistingsfolie is een beproefde en rendabele methode om de kwaliteit van de betonhuid te verbeteren. Het materiaal wordt al ruim 25 jaar toegepast. Formtex® draineert de buitenste 20 à 30 mm van het beton waardoor een dicht en duurzaam betonoppervlak ontstaat met een lage watercementfactor. Bovendien zorgt een hoogwaardige bekistingsfolie voor een optimale hydratatie. Dit vermindert het risico op krimpscheuren. Het resultaat is een glad oppervlak vrijwel zonder gietgallen. Een dicht, sterk en gelijkmatig betonoppervlak vertraagt de indringing van mineralen en zouten, lucht, vocht en kooldioxide. Volgens studies van de Universiteit van Dundee wordt door toepassing van CPF-liners de levensduur van beton in potentie verdubbeld.

Om voor levering in aanmerking te komen, werd een drie jaar durend proces doorlopen. Dit werd succesvol afgerond mede door de nauwe samenwerking tussen opdrachtgevers, ontwerpers, aannemers en het Fibertex team.  Het proces hield in:

  • SnijdenBeoordeling van Fibertex Nonwovens als bedrijf op zaken als financiële draagkracht, kwaliteit, betrouwbaarheid van levering en technische dienstverlening.
  • Beoordeling van de interne en externe kwaliteitsbewaking van het productieproces.
  • Het vastleggen van het effect van Formtex® op de betonkwaliteit door middel van zowel laboratorium- als praktijkproeven.
  • Het testen en documenteren van het hergebruik van Formtex®.
  • Theoretische en praktische opleiding op de bouwplaats door middel van simulatieproeven en toezicht tijdens de werkzaamheden.

Vanwege de omvang van het project werd nadruk gelegd op het aanbrengen van Formtex® in de complexe bekisting. Ter plaatse werden verschillende trainingssessies gedaan om de werkzaamheden te optimaliseren zonder verlies van kwaliteit. Als bevestigingsmethode werd gekozen voor verlijming. Dit bleek niet alleen de snelste methode, maar gaf ook het beste resultaat bij de aansluiting tussen de bekistingspanelen. Ook was er met deze methode het minste risico op vouwen in en losraken van het doek bij het betonstorten en verdichten.

Met_en_zonder_Formtex

Betonhuid zonder en met Formtex

De in dit project opgedane ervaringen zijn van grote waarde geweest en hebben bijgedragen aan de ontwikkeling van de ​​nieuwe zelfklevende versie Formtex® PSA. Deze variant kan eenvoudiger worden aangebracht, is geschikt voor hergebruik en geeft zelfs nog betere resultaten.

Meer informatie over de voordelen en het gebruik van Formtex® is te vinden op onze webpagina’s.

Ervaringen met bekistingsfolie

Het is algemeen bekend dat de huid vaak poreuzer en minder dicht is dan de rest van een betonnen element. Dit is meestal het gevolg van een plaatselijk hogere water-cementfactor.  Door verdichting wordt lucht en overtollig water naar de buitenzijde gedreven. Bij de bekisting houdt de migratie op. Na verwijdering van de mal zijn oppervlaktegaten (gietgallen) en watergerelateerde vlekken zichtbaar. Ontwerpers en betontechnologen hebben geprobeerd om het probleem van de lage kwaliteit van de betonhuid aan te pakken door het voorschrijven en ontwikkelen van bijvoorbeeld oppervlaktebehandelingen, coatings en betere betonmengsels. Desondanks wordt in Groot-Brittannië jaarlijks meer dan £ 100 miljoen besteed aan de reparatie van betonnen bruggen.

Ontwikkeling van CPF
werking_CPFControlled Permeability Formliners (CPF’s) zijn filterdoeken die op de bekisting worden bevestigd. Tijdens de stort ingesloten lucht en overtollig water wordt in het doek afgevoerd, terwijl  cement en andere kleine deeltjes achterblijven. Zowel in het laboratorium als in de praktijk is bewezen  dat het cementgehalte in de dekkingszone met CPF-systemen wordt verhoogd.  Gelijktijdig gaat de porositeit en permeabiliteit  omlaag. CPF is ontwikkeld in de jaren ’80 en op grote schaal gebruikt bij spoorbruggen in Europa en het Verre Oosten. Inmiddels zijn zo’n tweehonderd artikelen geschreven over de bevindingen.

Het gebruik van bekistingsdoek geeft twee belangrijke voordelen:

  • een glad en egaal oppervlak, relatief vrij van gaten, vlekken en onbesmet door restanten van lossingsmiddelen;
  • een dekkingszone met aanzienlijk verbeterde duurzaamheid .

Omdat geen lossingsmiddelen hoeven te worden gebruikt, heeft het betonoppervlakte een betere weerstand tegen bacteriegroei in wisselend natte en droge omgeving .

Kleur en textuur
met-zonder_CPFCPF wordt voornamelijk ingezet als middel ter verbetering van de degelijkheid van gewapend beton. Bijkomend voordeel is een aanzienlijke vermindering van oppervlaktegaten en vlekken. Met de meeste van deze bekistingsfolies kan een esthetisch verantwoorde textuur worden gemaakt.  CPF-beton is donkerder door de aanwezigheid van meer cementdeeltjes aan het oppervlak.  Bronnen geven aan dat dit effect minder wordt met de tijd. Een bijkomend voordeel van verdichting van de betonhuid is de beperkte diepte waarop graffiti kan indringen. Gebleken is dat verf zich eenvoudiger laat verwijderen dan bij gewoon beton.

Effect op de weerstand
doorsnede_CPFCorrosie als gevolg van chloridepenetratie  is een van de belangrijkste oorzaken van de aantasting van gewapend beton. Het gebruik van CPF’s vermindert de indringing van chloride ionen met 50 tot 60%. Aantasting door carbonatatie – een reactie van koolstofdioxide met calciumhydroxide – wordt in het algemeen beschouwd als geringer probleem. In grote steden kan de CO2 concentratie echter hoog zijn. Uit onderzoek blijkt dat CPF’s de invloed van carbonatatie met 50 tot 100% kan terugbrengen. Vorst-dooischade treedt op  in een vochtige omgeving. Alhoewel het tegendeel werd verwacht, blijkt CPF-beton een betere weerstand te hebben tegen vorst dan conventioneel beton. Een optimaal resultaat werd bereikt met een combinatie van CPF, luchtbelvormers en hydrofobeermiddelen. Het gebruik van bekistingsfolie is het meest effectief op plaatsen waar verdichting lastig is.

Kosten-batenanalyse
Tegenover de kosten van de aanschaf en het aanbrengen van een CPF-systeem staan besparingen:

  • uithardings- en/of losmiddelen zijn overbodig;
  • een lagere kwaliteit multiplex kan worden gebruikt;
  • minder cosmetische reparaties;
  • bekistingsfolie kan meermaals gebruikt worden. Uit studies blijkt dat tussendoor gereinigd doek beter presteert dan ongewassen materiaal.

Veruit de grootste voordelen worden bereikt wanneer de hele levensduur van de constructie in beschouwing wordt genomen. Verbetering van de duurzaamheid kan leiden tot vermindering van onderhoudskosten en/of dure reparaties.

Slotopmerking
Om een bepaalde levensduur van een brug te kunnen realiseren, is het noodzakelijk dat opdrachtgevers, ontwerpers en aannemers aandacht hebben voor omgevingsinvloeden.  Dit is vooral van belang voor die onderdelen die bloot staan aan de schadelijke effecten van chloride ionen, kooldioxide of vorst.

Bovenstaande tekst is een samenvatting van een ‘Current Practice Sheet’ van de Britse Concrete Bridge Development Group. Het oorspronkelijke artikel (CPS 10 – Controlled Permeability Formwork) is na registratie gratis te downloaden op http://www.cbdg.org.uk/pubs3.asp. De afbeeldingen zijn van Fibertex A/S / Arcas Trading BV.

Voor meer informatie over CPF’s lees het artikel “Voorkom mosaangroei en betonaantasting“.