Een maandelijkse uitgave van deNederlandse Cementindustrieredactie-adresHerengracht 507 Amsterdamtelefoon 020-238531november/december 1977 11Verzinkte wapeningIn BETON/EK 4/7 wordt een aantal gunstigeeigenschappen van betonstaal genoemd:grote treksterkte, goede hechting aan betonen een uitzettingscoëfficiënt die maar weinigvan die van beton afwijkt. Helaas moest ookworden vermeld dat betonstaal een nogal on-gunstige eigenschap bezit: staal kan roesten.En roestende wapening geeft :niet alleen hetbeton een onooglijk aanzien, ook de veiligheidvan de constructie kan in gevaar komen.Gelukkig is er nog een eigenschap van decombinatie wapeningsstaal-beton, die uit-gesproken gunstig uitvalt. Beton kan een uit-stekende bescherming bieden tegen corrosievan het staal. Gedeeltelijk komt dat doordatgoed beton een moeilijk doordringbaar mate-riaal is dat de wapening afsluit van de buiten-lucht. Een tweede reden is dat de hoge al-kaliteit van het beton het staaloppervlak zoverandert dat het zelfs bij zuurstofaanvoerniet meer roest. Men noemt dit passiveringvan het staal. BETON/EK 3/26 gaat dieper opdit alles in. Daar worden ook de factoren ge-noemd die de beschermende werking van debetonhuid verminderen of zelfs teniet kunnendoen:· Scheuren in het beton waardoor de wape-ning direct met de buitenlucht in contact staat.· Geringe dekking of slechte betonkwaliteitwaardoor zuurstof wel bij de wapening kankomen en koolzuurgas uit de lucht de alkali-teit van het beton ter plaatse kan verlagen.· Aanwezigheid van een overmaat aan chlo-riden, waardoor zelfs bij hoge alkaliteit depassiverende laag doorbroken kan worden.De remedie ligt in al deze gevallen voor dehand:· Een goede detaillering van de wapeningwaardoor gevaarlijke scheuren worden voor-komen en in een voldoende dekking wordtvoorzien.· Zorg en vakkennis bij de samenstelling vande betonspecie en de uitvoering van het werk(voldoende dekking, goede verdichting zonderdat de wapening in trilling raakt, goede na-behandeling zodat de betonhuid voldoendedicht kan worden).· Vermijden van overmatige chlorideconcen-traties. Vooral bij gebruik van chloridehouden-de hulpstoffen is voorzichtigheid geboden,maar ook het chloridegehalte van zand, grindof water kan soms moeilijkheden geven.Niet altijd blijkt het mogelijk om op deze wijzeeen volledige bescherming van de wapeningte garanderen. Chloride kan ook van buitenafin het beton binnendringen. Denk maar aanconstructies langs de kust of het gebruik vandooizouten. Soms laat de aard van de con-structie de gewenste dekking niet toe of is hetbeton in principe poreus zoals bij bepaaldesoorten lichtbeton. Soms is ook de constructiezelf om de een of andere reden nogal kwets-baar of zijn reparaties niet mogelijk of uiter-mate kostbaar, zodat men geen enkel risicomag nemen dat de wapening toch gaatroesten. Een recent voorbeeld van dat laatsteis het Andoc-platform, terwijl ook gedacht kanworden aan uitvoeringen in schoon beton, diemen natuurlijk niet graag verontreinigd zietdoor roestwater. Eén gram roest kan door zijnsterk kleurend karakter het uiterlijk van wel1 m2betonoppervlak bederven!In al dat soort gevallen zal men moeten omziennaar een andere, aanvullende bescherming.Een van de mogelijkheden daartoe is ver-zinken van het staal.Verzinkt staalZink is een metaal dat, anders dan ijzer ofstaal, niet door vochtige lucht wordt aan-getast. Onder deze omstandigheden wordtnamelijk zeer snel een dun laagje zinkoxydegevormd, dat later wordt omgezet in een ba-sisch carbonaat. Dit laagje beschermt hetonderliggende metaal vrijwel volledig tegenverdere oxydatie. Eigenlijk dus een reactiedie sterk op het passiveren van staal lijkt.Alleen vindt het proces in het geval van zinkplaats bij een lagere alkaliteit, zodat ook ondernormale atmosferische omstandigheden hetonderliggende metaal wordt beschermd. Dit isdan ook de belangrijkste reden voor de ruimetoepassing van zink.Soms gebruikt men het zuivere metaal, zoalsbij zinken daken en regenpijpen. Zink is echter21Schema van het thermisch verzinkprocesveel duurder dan staal en heeft bovendienniet zulke beste mechanische eigenschappen.Meestal wordt zink daarom gebruikt als eendun deklaagje op staal.Vroeger gebeurde dit meestal door middel vaneen elektrische stroom; de oude term 'gal-vaniseren' stamt van dit procédé af. Naast ditelektrolytisch verzinken, zoals het tegen-woordig heet, zijn er nog een aantal anderemethoden, waarvan voor ons onderwerp hetthermisch verzinken eigenlijk alleen maar vanbelang is. Bij dit proces wordt het staal in eenbad met gesmolten zink gedompeld. Zink enstaal vormen daarbij een aantallegeringslagen(tig. 2) met naar buiten toenemend zink-gehalte. Beide metalen gaan daardoor min ofmeer geleidelijk in elkaar over, waardoor eenbijzonder goede hechting ontstaat. Een verdervoordeel is dat de zink-ijzerlegeringen veelbetere mechanische en chemische eigen-schappen hebben dan het zink alleen.Zink in betonIn de buitenlucht ontstaat op zink een passl-verende oxydehuid. Deze is echter niet be-stand tegen de sterke alkaliën in het betonenlost daar vlot weer op. En dat niet alleen, ookhet onderliggende zink zelf lost op onder ont-wikkeling van waterstofgas en vorming vanoplosbare zinkverbindingen, zlnkaten, Dit ge-drag is om verschillende redenen een kwalijkezaak. De gasontwikkeling is de oorzaak van devorming van een zeer poreus laagje beton incontact met het metaal. Door dit laagje 'gas-beton' moet men wel vrezen voor een ver-minderde hechting en deze is dan ook doorverschillende onderzoekers aangetoond.In combinatie met voorspanstaal is de water-stofontwikkeling extra gevaarlijk vanwege hetmogelijk bros worden van het oorspronkelijkjuist bijzonder taaie voorspanstaal. Menspreekt in dat geval dan ook van waterstof-brosheid. Zinkaten tenslotte zijn bekendevertragers waardoor het gevaar voor vermin-derde hechting vooral in het jonge beton nogeens wordt versterkt.Gelukkig is het mogelijk om de waterstof-ontwikkeling te vermijden door het gebruik vangechromateerd verzinkt staal. Het thermischverzinkte staal ondergaat daartoe een behan-deling in een bad met chroomzuur. Het krijgtdaardoor een wat gelige glans die echter nietals een betrouwbaar herkenningsmiddel ge-bruikt kan worden. Gezien het belang van ditchromaterenis het wel zaak daarop de één ofandere manier zekerheid over te krijgen. Overhet algemeen mag men overigens aannemendat de in Nederland vervaardigde wapenings-staven en -netten na het thermisch verzinkenop afdoende wijze worden gechromateerd.Invloed op het staalDe zinklaag wordt bij het thermisch verzinkenopgebracht door onderdompelen in een badmet gesmolten zink. De temperatuur bedraagtdaarbij ruim 450 oe, zodat beïnvloeding Van demechanische eigenschappen van het staal nietuitgesloten is.Voor gewoon betonstaal blijkt dit wel mee tevallen; de mechanische eigenschappen ver-anderen niet noemenswaard. Koud vervormdbetonstaal verliest echter wel een deel van zijngunstige vervormingseigenschappen. Bij voor-spanstaal is deze achteruitgang nog duide-lijker. Bovendien kan in dat geval het plaatse-lijk oplossen van zink in het staaloppervlakleiden totkerfwerking en 'daarmee tot plot-selinge breuk ('zinkscheuren'). Eenzelfde kerf-werking kan uitgaan van de eerste legerings-laag die veel minder vervormbaar is dan hetonderliggende staal en daardoor bij het span-nen een groot aantal loodrecht op het staal-oppervlak staande scheurtjes krijgt. In verband32Zinklagensysteem zoals dit bij thermisch ver-zinken op het staal wordt gevormd; gamma,delta en zëte laag bestaan uit staal-zink-Iege-ringen, êta laag bestaat uit zuiver zink.3Thermisch verzinkte wapening in een van dekoelwaterkanalen van de Eemscentrale teSpijk (Groningen)met het toch altijd aanwe:z:ige gevaar voorwaterstofbrosheid raden de meeste onder-zoekers het gebruik van ver:z:inkt voorspanstaaltrouwens af, in ieder geval tot meer gegevensover het gedrag van dit materiaal :z:ijn ver-kregen.Voorzorgen bij de toepassingSoms wordt aanbevolen om ver:z:inkte wape-ning te gebruiken ten einde mogelijke foutenbij de uitvoering op te vangen. Dit is echter een:z:eer slecht advies. Niet alleen :z:ou het eennogal dure remedie zijn, veel duurder dan watmeer aandacht bij de uitvoering, maar boven-dien vereist het gebruik van ver:z:inkte wape-ning juist meer :z:org dan het gebruik van nor-maal betonstaal.Het buigen en op maat snijden van de wape-ning moet bij voorkeur vóór het ver:z:inkenge-beuren. Is dit niet mogelijk dan moet zeer:z:orgvuldig te werk worden gegaan en moetente kleine kromtestralen worden vermeden. Inhet algemeen adviseert men kromtestralengroter dan 5 x de wapeningsdiameter.Bij het lassen is een goede af:z:uiging nodig; erontstaat een dikke rook van :z:inkoxyde. Boven-dien wordt ter plaatse van de las de :z:inklaagbeschadigd en kan reparatie nodig:z:ijn. Het-:z:elfde geldt voor beschadigingen bij het han-teren van de staven en voor snijkanten.Van veel belang is verder dat geen te groteoppervlakken van onver:z:inkt staal in contactstaan met ver:z:inkt staal. Er ontstaat dan eenelektro-chemische reactie, waarbij de:z:inklaagvan het ver:z:inkte staal onder waterstofont-wikkeling in oplossing gaat. De reactie lijkt dussterk op het al eerder genoemde oplossen van:z:ink in een alkalisch milieu. De snelheid isechter veel groter en chromateren helpt niet44Thermisch verzinkte wapening in het Andoc-platformmeer voldoende. Het gevolg van deze eis isdat binddraden, supporten en bevestigings-middelen ook verzinkt moeten zijn.Economische overwegingenBij het bepalen van de keuze tussen het ge-bruik van verzinkt wapeningsstaal of het nemenvan andere maatregelen spelen uiteraard ookeconomische overwegingen een rol.De kosten van het thermisch verzinken be-dragen tegenwoordig, afhankelijk van degrootte van de aangeboden partij, zo'n 50 tot90 cent per kg staal. De prijs van verzinktwapeningsstaal komt daardoor al gauw zo'n30% boven de prijs van gewoon betonstaal.Daarbij gevoegd moet worden de extra zorgdie nodig is bij de hantering en verwerking vande wapeningsstaven. Een pluspunt is mis-schien dat (hoewel een lichte roestvorming opgewoon betonstaaluitbetontechnologisch oog-punt ook weinig kwaad kan) de eisen die aande opslag moeten worden gesteld wat minderzouden kunnen zijn: bij verzinkt staal hoeftmen niet bang te zijn voor roesten! En in iedergeval werkt men duidelijk schoner met ver-zinkt staal dan met het onbehandelde mate-riaal.Voor- en nadelenEn daarmee zijn we dan op het gebied van devoor- en nadelen. Alles overziende moet wor-den geconstateerd dat het toepassen van ver-zinkte wapening niet een vanzelfsprekende55Vlechten van verzinkte wapening met verzinktbinddraadzaak is. Er komt nogal het een en ander voorkijken en een zorgvuldige overweging van alleaspecten is van het grootste belang. Maar datligt geheel in de lijn van de toepassings-gebieden van verzinkte wapening: de om-standigheden vragen nu eenmaal bijzondereaandacht. En als geen verzinkte wapeningwordt gekozen, dan zijn in ieder geval andere,waarschijnlijk niet minder de aandachtvragende maatregelen nodig.Wanneer in zo'n probleemgeval niet over vol-doende voorgaande ervaring kan wordenbeschikt, dan is het gewenst om vooraf des-kundig advies te vragen. Wat verzinkte wape-ning betreft, is dat te krijgen bij de StichtingDoelmatig Verzinken te Den Haag.Ook bestudering van literatuur kan uitkomstbieden. Een recente rapportering over inDuitsland lopend laboratoriumonderzoek isgepubliceerd in Heft 242 van de DeutscherAusschuss für Stahlbeton, uitgegeven doorVerlag von Wilhelm Ernst & Sohn, Flüggen-strasse 13, 8000 München-19.oZINKOXYD
Reacties