Geplaatst door K. Van Loock - 22 juni, 2021
Gasdoorlatendheid van waterdichtingsmembranen - deel 3
In het derde deel van onze reeks over de gasdoorlatendheid van waterdichtingsmembranen zullen we kijken naar een ander belangrijk gas dat zeer gevaarlijk is voor beton zelf: koolstofdioxide.
In het eerste deel van onze reeks "Hoe indringing van radongas in betonconstructies voorkomen?" beschreven we hoe we membranen kunnen gebruiken om de indringing van radon in gebouwen zoals scholen, kantoren, woningen,... te verhinderen. Wat de gasdoorlatendheid in de andere richting betreft ("Insluiting van methaan en biogas") beschreven we in het tweede deel hoe membranen verhinderen dat biogas en methaan ontsnappen uit de betonconstructies.
Wat is koolstofdioxide ?
Koolstofdioxide is een kleurloos gas dat zowel door natuurlijke als door menselijke bronnen wordt opgewekt. Natuurlijke bronnen zijn afbraak, oceaanlozing en ademhaling. Menselijke bronnen zijn activiteiten zoals de cementproductie, ontbossing en het verbranden van fossiele brandstoffen, waaronder kolen, olie en aardgas.
Volgens GlobalChange.gov is sinds de industriële revolutie de concentratie van de door mensen gegenereerde emissies in de atmosfeer in minder dan 40 jaar met meer dan 20% gestegen, wat heeft geleid tot de opwarming van de aarde als gevolg van het broeikaseffect.
Het belangrijkste verschil tussen koolstofdioxide en de gassen die in eerdere artikelen werden geanalyseerd, is dat methaan en radon inert zijn voor beton, terwijl koolstofdioxide één van de belangrijkste oorzaken van betondegradatie is. De toename van dit gas in de atmosfeer vormt een extra bedreiging voor de duurzaamheid van beton.
Betonrot
Betonrot is de reactie van koolstofdioxide met calciumhydroxide in de cementpasta. Deze reactie produceert calciumcarbonaat en verlaagt de pH-waarde tot ongeveer 9.
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O
Dat is belangrijk omdat wapeningsstaal zichzelf passiveert in het zeer alkalische milieu van cementpasta (ongeveer 13) en dus van nature beschermd is tegen corrosie.
Bij een pH van ongeveer 11 of lager breekt de beschermende oxidelaag rond het wapeningsstaal af en kan er corrosie optreden.
Betonbescherming met coatings en membranen
Coatings en waterdichtingsmembranen die om esthetische redenen of voor waterdichtingsdoeleinden op beton worden aangebracht, kunnen belangrijke bijkomende voordelen bieden. Zo voorkomen ze degradatie en zorgen ze ervoor dat het beton minder onderhoud vereist.
Betonrot komt niet voor wanneer de coatings voldoende bescherming bieden. Coatings en membranen moeten hun integriteit behouden wanneer ze in verontreinigde omgevingen worden blootgesteld aan verwering, vocht, hitte, UV-straling of chemicaliën.
Andere kenmerken van de coating beïnvloeden de duurzaamheid van beschermende membranen en zo ook de levensduur van de bescherming. Voorbeelden zijn de elasticiteit en de scheuroverbruggende eigenschappen die schade aan de beschermende laag als gevolg van bewegingen van de ondergrond voorkomen, evenals de dikte van de applicatielaag.
Koolstofdioxidebarrières tegen betonrot en evaluatiecriteria
Analyse van de doorlatendheid van membranen voor koolstofdioxide is noodzakelijk om hun vermogen voor betonbescherming te bepalen en uiteindelijk de duurzaamheid van betonconstructies te voorspellen.
De µ-waarde van een materiaal is een maatstaf voor de relatieve weerstand om koolstofdioxide door te laten en wordt gemeten in vergelijking met de luchteigenschappen. Hoe lager de ù-waarde, hoe hoger de doorlatendheid van het materiaal. Het is een eigenschap van het materiaal zelf en onafhankelijk van de applicatielaagdikte van het materiaal.
De equivalente luchtlaagdikte Sd combineert de eigenschappen van het materiaal met de applicatielaagdikte. De waarde geeft de dikte aan van een statische luchtlaag die dezelfde weerstand tegen doordringing van koolstofdioxide heeft als de dikte "t" van het bouwmateriaal.
Sd = μ t
Om als een doeltreffende barrière tegen betonrot te worden beschouwd, moeten coatings en membranen voldoen aan de eisen van EN 1504-2 en een equivalente luchtdikte hebben van Sd ≥ 50 m.
De resultaten van de tests op twee van onze materialen, die zijn getest als barrières tegen betonrot, staan in onderstaande tabel, met vermelding van de vereiste applicatielaagdikte.
MasterProtect 330 EL is een elastisch scheuroverbruggende coating tegen betonrot met acrylpolymeren die op lange termijn esthetische bescherming biedt aan beton.
MasterSeal 6100 FX is een elastisch scheuroverbruggend waterdichtingsmembraan dat wordt gebruikt om beton- en metselconstructies waterdicht te maken. Een laagdikte van 2 mm MasterSeal 6100 FX voorkomt dat water en koolstofdioxide binnendringen.
| MasterSeal 6100 FX | MasterProtect 330 EL | |
 |
 |
|
| Applicatie van MasterSeal 6100 FX als eindlaag op de onderkant van een brug | Betonbescherming met MasterProtect 330 EL van de gevel van een appartementen- complex | |
| µCO2 | 45000 | 485000 |
| CO2 Doorlatendheid SD | 104 m | 170 m |
| Applicatie | 1.9 kg poeder/m2 aangebracht in 1 of 2 lagen om 2 mm laagdikte te bereiken. |
Verbruik voor 2 lagen: 0,50 tot 0,72 l/m2 om een droge filmdikte bereiken van 260 tot 370 µm |
Verven en vernissen. Coatingmaterialen en coating systemen voor buitenmetselwerk en beton. Bepaling van de doorlatendheid van koolstofdioxide.
Het aanbrengen van coatings tegen betonrot kan een gebrek aan betondekking op wapeningsstaven compenseren en zo de vroegtijdige aantasting van constructies voorkomen.
Volgens Eurocode 2 moet een minimale betondekking worden aangebracht om een veilige overdracht van bindingskrachten en een adequate brandbestendigheid te garanderen, en staal te beschermen tegen corrosie. Afhankelijk van de structuur- en blootstellingsklassen kan de minimale betondekking variëren van 10 tot 65 mm (zie tabel 4.4N uit EN 1992 Ontwerp van betonconstructies - Deel 1.1).
Als gevolg van een verkeerd geplaatste bekisting, onvoldoende afstandhouders of een onjuiste plaatsing van het wapeningsstaal, kan er soms echter onvoldoende dekking voor de structuur zijn. In deze gevallen moeten er corrigerende maatregelen worden getroffen vooraleer er corrosie optreedt.
Om het effect van een beschermend membraan te berekenen is het noodzakelijk om de doorlaatbaarheid van het membraan voor koolstofdioxide te vergelijken met de doorlaatbaarheid van het beton voor koolstofdioxide. Het gebrek aan homogeniteit van het beton laat geen eenvoudige berekening toe van de equivalente betondekking door een coating of een membraan. Hoewel andere tests (gebaseerd op het werk van B. Francke et.al.), lagere waarden aangeven, komt 20 mm beton van goede kwaliteit echter overeen met een Sd van ca. 11 m.
Extra “Equivalente betondekking” (EqCC) bereikt door toepassing van CO2 barrières
Het vergelijken van deze waarden met de Sd verkregen door het aanbrengen van beschermende membranen en coatings toont aan dat deze producten een extra "equivalente betondekking" kunnen bieden in gevallen waar betondefecten of onverwacht in de verkeerde positie geplaatste wapeningsstaven de nodige betondekking op wapeningsstaven hebben verminderd.
MasterSeal 6100 FX biedt een extra "equivalente betondekking" van maximaal 18 cm kwaliteitsvol beton (tot 40 cm in beton van lage kwaliteit) terwijl MasterProtect 330 EL een equivalente dekking van 30 cm kan bieden (tot 65 cm in beton van lage kwaliteit).
Referenties:
CHE, CO2 Human Emissions: che-project.eu/news/main-sources-carbon-dioxide emissions#:~:text=There%20are%20both%20natural%20and,coal%2C%20oil%20and%20natural%20gas.
gov. Atmospheric Carbon dioxide. (www.globalchange.gov)
ACI, American Concrete Institute.
C. Park “Carbonation of concrete in relation to CO2 permeability and degradation of coatings”. Construction and Building Materials 22 (2008).
Francke, E. Sudol, D. Wojnowski. Building research Institute Warsaw. “Multifunctionality of coatings made of polymer modified cementitious mortar”. MATEC Web of conferences 262, 06005 (2019).
BS EN 1504-2:2004 „Products and systems for the protection and repair of concrete structures - Definitions, requirements, quality control and evaluation of conformity. Surface protection systems for concrete”
Meer informatie
Wenst u meer informatie over de oplossingen van Master Builders Solutions voor de bouwsector? Contacteer ons via onderstaand formulier.
