CUR-Aanbeveling 121:2018
Bepaling ondergrens verwachte restlevensduur van bestaande gewapende betonconstructies

Conform CUR-Aanbev\1eling 11\f CUR-Aanbeveling 12\81:2018 Bepaling ondergren\us verwachte restle\uvensduurvan \festaande gewap\uende \fetonconstruct\uies Methode voor het b\cepalen van het ein\cde van de initiatiefase bij \cbestaande civiele b\cetonconstr\fcties CUR-Aanbeveling 121-2018 Bepaling ondergrens verwachte restlevensduur_co\ v-CROW.indd 2-3 18-06-18 10:07 Over CROW CROW bedenkt slimme en praktisc\fe oplossingen voor vraagst\bkken over infrastr\bct\b\br, openbare r\bimte, verkeer en vervoer in Nederland. Dat doen we samen met externe professionals die kennis met elkaar delen en toepasbaar maken voor de praktijk. CROW is een onafhankelijke kennisorganisatie zonder winstoogmerk die investeert in kennis voor n\b en in de toekomst. Wij streven naar de beste oplossingen voor vraagst\bkken van beleid tot en met be\feer in infrastr\bct\b\br, openbare r\bimte, verkeer en vervoer en werk en veilig\feid. Bovendien zijn wij experts op \fet gebied van aanbesteden en contracteren. Praktische kennis direct toe\fasbaar Colofon CUR-Aanbeveling 121:2018 Bepaling ondergrens verwac\fte restlevensd\b\br van bestaande gewapende betonconstr\bcties ? Met\fode voor \fet bepalen van \fet einde van de initiatiefase bij bestaande civiele betonconstr\bcties Delft, febr\bari 2018 \bitgave CROW, Ede artikeln\bmmer AA121:2018 projectmanager ir. J.G.A. van H\blst, SBRCURnet rapporte\br dr. M.M.R. Bo\btz, SGS INTRON ir. T.W. Groeneweg, Movares Nederland B.V. prof. dr. R.B. Polder, TNO/ TU Delft ing. J.G.A.M. Reinders, Royal HaskoningDHV eindredacte\br ir. J.G.A. van H\blst, SBRCURnet vormgeving Marja Timmermans, Sens Service foto omslag SGS INTRON dr\bk Scanlaser bv, Zaandam prod\bctie CROW Media bestellen Deze \bitgave is via de webs\fop bij CROW te bestellen. Zie voor de act\bele verkoopprijs www.crow.nl/s\fop CUR-Aanbeveling 121-2018 Bepaling ondergrens verwachte restlevensduur_co\ v-CROW.indd 5-6 18-06-18 10:07 CUR-Aanbeveling 121:2018 Bepaling ondergrens verwachte restlevensduur van bestaande gewapende betonconstructies Methode voor het bepalen van het einde van de initiatiefase bij bestaande civiele betonconstructies 2 3 Inhoud Voorwoord 5 1 Inleiding 7 2 Gebruik van de CUR-Aanbeveling 9 3 Onderwerp en toepassingsgebied 11 3.1 Onderwerp 11 3.2 Toepassingsgebied en uitgangspunten 11 3.3 Aantastingsmechanismen 11 4 Termen en definities 13 5 Bepaling ondergrens verwachte restlevensduur van bestaande betonconstructies 15 5.1 Inleiding en leeswijzer 15 5.2 Aanleiding 15 5.3 Bepaling kritieke onderdelen 15 5.4 Visuele inspectie 16 5.5 Vaststellen toestand van de kritieke onderdelen 16 5.6 Bepalen resterende duur initiatiefase 17 5.7 Expert judgement 20 5.8 Draagkrachtbeschouwing 20 5.9 Interpretaties onderzoeksresultaten en advies 21 5.10 Rapportage 21 6 Tot slot 23 Bijlage A Berekeningswijze resterende duur initiatiefase voor chloride geïnitieerde wapeningscorrosie 25 Bijlage B Berekeningswijze resterende duur initiatiefase voor carbonatatie-geïnitieerde wapeningscorrosie 29 Bijlage C Behandeling van spreiding en onzekerheid en effecten van acceptabele faalkans en veiligheidsmarge op tijd-tot-corrosie-initiatie en voorbeeldgeval 31 Bijlage D Stroomschema's 35 Normen en literatuur 39 5 Behalve (semi)publieke eigenaren, zoals rijk, provincie, gemeenten, water- en hoogheemraadschappen, zijn tegenwoordig ook uitvoerende bouwbedrijven steeds vaker en vergaand betrokken bij het beheer en onderhoud van kunstwerken. Voor deze partijen, én voor advies- en onderzoek- bureaus is in dat verband het kunnen bepalen van de constructieve restlevensduur van bestaande betonnen kunstwerken van belang bij het nemen van beslissingen in het kader van beheer en onderhoud, reparaties, constructieve aanpassingen en/of vervangende nieuw- bouw. Een eenduidige en breed gedragen aanpak om deze te kunnen bepalen, ontbreekt echter. De in 2013 inge- stelde SBRCURnet pre-adviescommissie 'Restlevens- duur van bestaande betonconstructies' heeft in juli 2014 een preadvies 1 opgesteld. In het preadvies is het begrip restlevensduur gedefinieerd, zijn conclusies getrokken naar aanleiding van het uitgevoerde onderzoek en zijn aanbevelingen opgesteld, die o.a. een onderzoek- programma voor de korte en lange termijn betreffen. De preadviescommissie heeft destijds de (constructieve) restlevensduur gedefinieerd als: "de resterende periode gedurende welke een (beton) constructie of een deel daarvan voldoet aan een constructief betrouwbaarheidsniveau conform NEN 8700, met inachtneming van regulier onderhoud, zonder ingrijpende maatregelen" De pre-adviescommissie heeft tevens doelen voor de korte en lange termijn geformuleerd. Voor de korte termijn zijn dit: ? het opstellen van een CUR-Aanbeveling op basis van door opdrachtgevers, advies- en ingenieurs- bureaus en onderzoeksinstellingen in de praktijk gehanteerde werkwijzen en (beoordelings)- methodieken, ? het inventariseren van bestaande (internationale) aantastingmodellen en een globale beoordeling, mede op basis van toepasbaarheid, van deze modellen. De doelen voor de lange termijn betreffen het voorspellen van de restlevensduur op basis van: ? wetenschappelijk onderbouwde aantastings- modellen, ervaringen met het kunstwerkareaal (database- benadering). Deze CUR-Aanbeveling is de invulling van de korte termijn doelstellingen. Het is de bedoeling dat ervaringen die in de praktijk met deze CUR-Aanbeveling worden opgedaan, worden gevolgd en geanalyseerd en zo nodig verwerkt in een herziene versie. De commissie heeft zich bij het opstellen van deze CUR- Aanbeveling gerealiseerd dat restlevensduur, zoals door de preadviescommissie gedefinieerd, bij een bestaande betonconstructie niet met redelijke betrouwbaarheid kan worden vastgesteld. De materie, in het bijzonder de gevolgen voor de constructieve veiligheid van het daad- werkelijk corroderen van de wapening, is hiervoor nog te complex. Daarom heeft de commissie besloten de bepalings- methode in de Aanbeveling te richten op het begin van de corrosie, i.e. het einde van de zogenaamde 'initiatie- fase'. Het begin van corrosie van de wapening kan worden beschouwd als een conservatieve benadering van de restlevensduur, oftewel als een ondergrens voor de rest- levensduur, zoals gedefinieerd volgens het preadvies. De oorspronkelijke titel van de CUR-Aanbeveling, 'Bepaling ondergrens verwachte restlevensduur van bestaande gewapende betonnen kunstwerken', heeft als subtitel meegekregen: 'Methode voor het bepalen van het einde van de initiatiefase'. Benadrukt wordt dat het gebruik van deze Aanbeveling niet leidt tot exacte uitkomsten, maar 'tot een verwachting van de termijn waarop corrosie van de wapening zal beginnen. De stand van zaken met betrekking tot de ontwikkeling en praktische toepasbaarheid van modellen brengt met zich mee dat deskundig gebruik van deze CUR- Aanbeveling een eerste vereiste is. Hierbij moet worden bedacht dat veroudering van betonconstructies onderhevig is aan grote spreiding en is omkleed met onzekerheden. Het gebruik van (de huidige generatie van) vereenvou- digde modellen dient daarom met deskundigheid en gevoel voor de beperkingen te geschieden. Het voordeel van het gebruik van de Aanbeveling is met name de uniformiteit van de aanpak en het daarmee ver- krijgen van onderling vergelijkbare resultaten. Voorwoord 1 SBRCURnet; Restlevensduur van bestaande betonconstructies: Preadvies. Rotterdam, juli 2014. artikelnummer. K669.14 6 De samenstelling van de SBRCURnet-commissie 2140 was als volgt ? Prof. dr. ir. Th. Salet, Witteveen + Bos B.V., TU/e, voorzitter ? dr. M.M.R. Boutz, SGS INTRON, rapporteur ? ir. A. Burger, Cement- en Betoncentrum (na 1 mei 2015) ? ir. R. Dalmeijer, Ingenieursbureau Gemeente Rotterdam ? E.J.A. Ermens, Nebest B.V. ? ir. T.W. Groeneweg, Movares Nederland B.V. (tot 1 april 2016), rapporteur ? ir. J.G.A. van Hulst, SBRCURnet, projectmanager / eindredacteur ? ing. A. Kremer, ProRail ? ir. P. Lanser, Cement- en BetonCentrum (tot 1 mei 2015) ? dr. ir. M. Ottelé, Heijmans B.V.,TU Delft ? prof. dr. R.B. Polder, TNO, TU Delft, rapporteur ? ing. J.G.A.M. Reinders, Royal HaskoningDHV, rapporteur ? ing. W.J. Schilder PMSE, Dura Vermeer Beton- en Waterbouw B.V. ? ing. H. Voogt, Havenbedrijf Rotterdam ? ing. J. de Vries, Rijkswaterstaat GPO Corresponderende leden waren: ? dr. ir. C.B.M. Blom, Ingenieursbureau Gemeente Rotterdam, TU Delft ? dr. ir. M. van Leeuwen Deze CUR-Aanbeveling is door NEN-Voorschriften- commissies (VC) 12 en 20 beoordeeld en geaccepteerd. 7 Inleiding 1 Waarom is het kunnen bepalen van de verwachte restlevensduur van een gewapende betonconstructie belangrijk? Het aandeel van oudere betonnen kunstwerken in het areaal van kunstwerken neemt toe en daarmee de onze- kerheid over hun toestand en constructieve veiligheid. De vraag wat de verwachte restlevensduur van beton- constructies is, zal daardoor vaker worden gesteld. Bij aanpassingen aan kunstwerken of onderdelen daarvan, moeten deze nog een voldoende restlevensduur hebben om (her)gebruik in de nieuwe situatie zinvol te maken. Zoals in het voorwoord is opgemerkt zijn veel partijen nauw betrokken bij het beheer en onderhoud van betonnen kunstwerken. Informatie over de verwachte restlevensduur kan door opdrachtgevers/beheerders worden gebruikt bij groot onderhoud, het begroten van onderhoudbudgetten, bij beheer, onderhoud en vervan- ging en bij aanbestedingen. Voor aannemers is informatie over de verwachte rest- levensduur van belang bij aanbestedingen en het afsluiten van D&C-contracten 2. Advies- en onderzoekbureaus benutten deze informatie om opdrachtgevers/ eigenaren eenduidig en met onderling vergelijkbare resultaten te kunnen adviseren over het beheer en onderhoud en/of de vervanging en reparatie van betonnen kunstwerken. Deze Aanbeveling levert een bijdrage aan de eenduidig- heid door de huidige praktijkervaringen te bundelen. Met deze huidige praktijk zijn kwantitatieve uitspraken over de verwachte restlevensduur nog maar beperkt mogelijk en zal een beroep moeten worden gedaan op de deskundigheid van experts. De CUR-Aanbeveling 'Bepaling ondergrens verwachte restlevensduur van bestaande gewapende beton- constructies', 'Methode voor het bepalen van het einde van de initiatiefase bij bestaande civiele beton- constructies' beschrijft een uniforme procedure, waarmee in de praktijk de te verwachten ondergrens van de restlevensduur van betonconstructies, al dan niet met zichtbare schade, tijdsonafhankelijk, eensluidend en met een redelijke mate van betrouwbaarheid kan worden gekwantificeerd. Toelichting: ? Tijdsonafhankelijk: op ieder moment in de beheer- fase van de constructie mogelijk. ? Eensluidend: gebruik van deze CUR-Aanbeveling door verschillende gebruikers leidt tot dezelfde uit- spraken over de verwachte restlevensduur de beton- constructie van een specifiek kunstwerk, en/of tot uitspraken over de verwachte levensduur, die voor betonconstructies van verschillende kunstwerken onderling kunnen worden vergeleken. ? Redelijke mate van betrouwbaarheid: onder redelijk wordt verstaan het betrouwbaarheids- niveau dat haalbaar wordt geacht in relatie tot kennis en ervaring en dat past bij de aanleiding voor de eigenaar/beheerder om deze procedure te starten. Het betrouwbaarheidsniveau is mede gebaseerd op wet- en regelgeving en randvoorwaarden van de eigenaar/beheerder m.b.t. tijd, kosten en kwaliteit. ? Kwantificeren: antwoord geven op de vraag 'wanneer is het einde van de technische levensduur van de betonconstructie te verwachten?', waarbij het einde wordt bepaald door het moment dat corrosie van de wapening wordt geïnitieerd (het einde van de Initiatie- fase of het begin van de Propagatiefase). Positionering van de CUR-Aanbeveling' Bepaling verwachte restlevensduur van bestaande betoncon- structies'. Met betrekking tot in de praktijk gangbare onderzoek- en inspectiemethoden van (betonnen) kunstwerken, is een aantal CUR-Aanbevelingen, SBRCURnet-rapporten en -handboeken beschikbaar, waaronder: ? CUR-Aanbeveling 72: 2011 "Inspectie en onderzoek van betonconstructies". ? CUR-Aanbeveling 117: 2015: "Inspectie en advies kunstwerken - voor instandhouding civieltechnische constructies incl. mechanisch-elektrotechnische installaties en besturing". De meerwaarde van deze CUR-Aanbeveling ten opzichte van de CUR-Aanbeveling 117: 2015 is dat in deze Aan- beveling, aansluitend bij paragraaf 3.9.4. C4 ?Analyse restlevensduur, beschreven staat hoe deze analyse moet worden uitgevoerd, inclusief het daarvoor nodige materiaalonderzoek. Alhoewel in het voorwoord van CUR-Aanbeveling 117: 2015 wordt vermeld dat 'Publicatie hiervan impliceert dat CUR-Aanbeveling 72 voor kunstwerken komt te vervallen' biedt de CUR-Aanbeveling 72 waardevolle 2 D&C (Design and Construct), ook wel D&B (Design & Build) -contracten: contractvormen tussen opdrachtgever en opdrachtnemer, waarbij de laatste zowel het ontwerp als de uitvoering voor zijn rekening neemt. Deze contact- vormen kunnen worden uitgebreid naar de door de opdrachtnemer te verzorgen financiering, onderhoud en beheer (Finance, Maintenance & Operate). 8 informatie, ook te gebruiken bij het bepalen van de verwachte restlevensduur. Aanvullend op CUR-Aanbeveling 72 wordt in de onder- havige CUR-Aanbeveling onderzoek naar toekomstige schade niet tot een bepaalde termijn beperkt en is een berekeningswijze voor carbonatatie- en chloridenindrin- ging beschreven. Ook wordt in deze CUR-Aanbeveling een aanpak gegeven om te komen tot de bepaling van de verwachte restlevensduur. Een achtergrondrapport is opgesteld waarin de ontwikke- lingen in de commissie leidend tot de CUR-Aanbeveling zijn geschetst en waarin zijn opgenomen: ? het samenvattende rapport betreffende de inter- views die zijn gehouden om de huidige werkwijze bij adviesbureaus, aannemers en opdrachtgevers bij de bepaling van de verwachte restlevensduur van betonconstructies te achterhalen; ? een eerste inventarisatie van bestaande en indien mogelijk direct bruikbare modellen om de rest- levensduur te kunnen bepalen; ? conclusies en aanbevelingen. De CUR-Aanbeveling bestaat uit een tekstdeel gebaseerd op een stroomschema van processen die leiden tot de bepaling van de verwachte restlevensduur, alsmede het stroomschema zelf. 9 Gebruik van de CUR-Aanbeveling 2 Zoals iedere CUR-Aanbeveling moet ook deze op een verantwoorde wijze worden toegepast. Dit houdt in dat inspecties en onderzoek met kennis van zaken moeten worden opgezet en uitgevoerd. Ook het gebruik van modellen om het verwachte einde van de Initiatiefase van de wapening (zie 3.3.) te kunnen bepalen dient deskundig te worden uitgevoerd. Hoge eisen dienen derhalve aan kennis en ervaring van degenen die de CUR-Aanbeveling gebruiken, veelal de constructeur en de betononderhoudsdeskundige, te worden gesteld bij het initiëren van het onderzoek, het interpreteren van de resultaten en de advisering over de eventueel te nemen maatregelen. Bovengenoemde geldt ook nadrukkelijk bij gebruik van deze CUR-Aanbeveling in zakelijke en/of juridische sfeer. De in deze aanbeveling gehanteerde aanpak leidt tot een ondergrens van de verwachte restlevensduur van een bestaande betonconstructie. Daarbij wordt nadruk- kelijk gewezen op het woord 'verwachte'. De gehan- teerde aanpak leidt niet tot een exact resultaat, maar tot een interpretatie van de onderzoekresultaten. De uitkomst is dus ook zeker geen exacte waarde, maar een verwachting binnen bekende en onbekende onzeker- heden. Met name de beheerder, maar ook zijn adviseurs spelen een belangrijke rol in het gebruik van deze CUR- Aanbeveling: zij sturen namelijk het proces van onderzoek aan en nemen op cruciale momenten beslis- singen die uiteindelijk (moeten) leiden tot een betrouw- bare uitspraak over de te verwachten restlevensduur. De beheerder maakt keuzes, waarbij hij zich telkens weer rekenschap moet geven van de consequenties van zijn keuze. Consequenties die invloed hebben op kosten, de (constructieve) veiligheid en beheer en onderhoud. Op de rol van de beheerder wordt in 5.5. nader ingegaan. 10 11 Onderwerp en toepassingsgebied 3 3 .1 Onderwerp Deze CUR-Aanbeveling beschrijft een uniforme en breed gedragen procedure om het tijdstip waarop bij civiele constructies de Initiatiefase eindigt (of de Propa- gatiefase begint) te kunnen bepalen, zonder dat sprake is van een exact tijdstip. Toelichting: In de praktijk wordt door adviseurs het tijdstip waarop de Initiatiefase bij civiele betonconstructies eindigt (en de wapening begint te corroderen, zijnde het begin van de Propagatiefase) op verschillende wijzen bepaald. Dit kan tot ongewenste situaties leiden, omdat de oordelen van de verschillende adviseurs onderling in dat geval niet vergelijkbaar zijn. Met deze CUR-Aanbeveling wordt een procedure van onderzoek naar en beoordeling van het tijdstip waarop de Initiatiefase eindigt geïntroduceerd, die leidt tot harmonisatie in aanpak en beoordeling van resultaten. Het einde van de Initiatiefase is gelijk aan het begin van de Propagatiefase, de start van de constructieve achter- uitgang van de betonconstructie. Als de beschouwde constructie zonder enige achteruitgang van materiaal- en/of constructie-eigenschappen voldoet aan de eisen uit NEN 8700 voor bestaande bouw, dan kan het einde van de Initiatiefase worden gezien als een conservatieve benadering van het vaststellen van de restlevensduur. 3.2 Toepassingsgebied en uitgangs- punten Toepassingsgebied Deze CUR-Aanbeveling is bedoeld om te worden toegepast bij het beheer en eventueel aanpassen van bestaande, ten minste 10 jaar oude, kunstwerken, vervaardigd van gewapend en voorgespannen beton die, indien eventuele aantasting buiten beschouwing wordt gelaten, voldoen aan de eisen van NEN 8700. Uitsluitend het corroderen van de wapening wordt beschouwd om het begin van de achteruitgang van eigenschappen van de betonconstructie te bepalen. Aantasting van de betonconstructiedoor andere mecha- nismen dan wapeningscorrosie wordt bij de in deze Aan- beveling beschreven procedures niet beschouwd. Het toepassingsgebied betreft zowel ongescheurd als gescheurd beton waarbij voldaan is aan de in de Eurocodes opgenomen eisen aan toegelaten scheur- wijdten. Het gebruik van deze Aanbeveling leidt tot een situatie waarin de ondergrens van de verwachte restlevensduur op eenduidige en uniforme wijze wordt bepaald. Het einde van de restlevensduur volgens NEN 8700 wordt bereikt indien de hoofdwapening in die mate is gecorrodeerd dat het minimum veiligheidsniveau net wordt onderschreden. In deze CUR-Aanbeveling wordt de te bepalen restlevensduur beperkt tot het moment dat corrosie van de wapening begint, i.e. het einde van de zogenaamde Initiatiefase, ofwel het begin van de zogenaamde Propagatiefase (zie paragraaf 3.3). Het argument hiervoor is dat het corroderen van wapening niet nauwkeurig met redelijke betrouwbaar- heid kan worden voorspeld; zoals eerder opgemerkt: de materie, in het bijzonder de gevolgen voor de construc- tieve veiligheid van het daadwerkelijk corroderen van de wapening, is hiervoor te complex. Daarom heeft de commissie besloten de Aanbeveling te richten op het begin van de corrosie, i.e. het einde van de zogenaamde 'initiatiefase'. Het begin van corrosie van de wapening kan worden beschouwd als een conservatieve benadering van de restlevensduur, oftewel als een ondergrens voor de rest- levensduur zoals gedefinieerd volgens het preadvies. Een uitgangspunt is dat de betonconstructie moet voldoen aan NEN 8700 gedurende de resterende levensduur. De Aanbeveling kan worden gebruikt bij beslissingen omtrent beheer en onderhoud, reparatie, constructieve versterkingen of vervangende nieuwbouw. 3.3 Aantastingsmechanismen Het belangrijkste aantastingsmechanisme dat de rest- levensduur bepaalt, is corrosie van de wapening; deze corrosie kan chloride- of carbonatatie-geïnitieerd zijn. In het corrosieproces van de wapening van gewapende of voorgespannen betonconstructies wordt onderscheid gemaakt in een Initiatie(I) - en Propagatie(P)fase. In de Initiatiefase gaat door het binnendringen van agressieve stoffen, waaronder chloride uit zeewater of dooizouten en CO 2 uit de atmosfeer, het beschermende milieu rondom de wapening verloren en begint deze beperkt te corroderen. In de Propagatiefase wordt het corroderen van de wapening zichtbaar: aanvankelijk door het ontstaan van 12 scheuren, uittredend roestwater e.d. Zie figuur 1 hieronder. Figuur 1: Initiatie- en Propagatiefase De totale duur van de initiatiefase en het deel van de propagatiefase totdat niet meer wordt voldaan aan de eisen uit NEN 8700 is gelijk aan de technische rest- levensduur. Door alleen de initiatiefase mee te nemen wordt een marge ingebouwd ten opzichte van het niet meer voldoen volgens NEN 8700, er wordt een ondergrens van de restlevensduur bepaald. De duur van de propa- gatiefase is bij de huidige stand der wetenschap niet nauwkeurig te bepalen en wordt om die reden niet beschouwd in deze Aanbeveling. Daar waar modellen een rol spelen bij het kwantificeren van de ondergrens van de restlevensduur, beperkt de Aanbeveling zich tot de initiatiefase van wapeningscorrosie. De hierboven bedoelde marge kan een tijdsduur van enkele tot vele jaren behelzen, afhankelijk van de aard en snelheid van de aantasting en de functie van de corroderende wapening. Indien een constructiedeel zich nog in de initiatiefase bevindt, kan de resterende duur van de initiatiefase met behulp van metingen en modellen worden gekwan- tificeerd. Om tot een acceptabele kans op initiatie van corrosie (het gekozen criterium voor falen) te komen wordt bij de berekening een veiligheidsmarge (?x) op de betondekking op de buitenste wapening gehanteerd. Met deze veiligheidsmarge wordt de invloed van de onzekerheden in alle relevante parameters verdiscon- teerd. In gevallen met een grote spreiding in de betondekking (standaardafwijking >10 mm) wordt deze spreiding in de veiligheidsmarge (?x) verdisconteerd. Een uitgebreidere uitleg over de gehanteerde veiligheidsmarges en faal- kansen wordt gegeven in Bijlage C (en in het Achter- grondrapport). In het Achtergrondrapport wordt tevens de discussie samengevat, die binnen de commissie heeft plaatsge- vonden over deze veiligheidsmarge. 13 Termen en definities 4 Er zijn vele mechanismen die leiden tot aantasting van betonconstructies en daarmee tot beperking van de (rest)levensduur. Een selectie van deze aantastingsmechanismen, die overigens in combinatie kunnen voorkomen, wordt hierna in het kort gedefinieerd. Dat geldt ook voor een aantal termen en begrippen, die gebruikt worden in de Aanbeveling en het onderlig- gende stroomschema. Een alfabetische volgorde is voor beide gevallen aan- gehouden. Aantastingsmechanismen Carbonatatie Carbonatatie is het effect van de inwerking van CO 2 (koolzuurgas) op de alkalische bestanddelen in beton. Door binnendringen van dit gas wordt de pH van het beton verlaagd, waardoor de beschermende werking van een basisch milieu tegen het corroderen van de wapening minder wordt of verdwijnt. Chloridenaantasting Door het binnendringen van chloriden wordt de passive- ringslaag van wapeningsstaal doorbroken, waardoor de wapening kan gaan corroderen indien voldoende water en zuurstof beschikbaar zijn. Kritisch chloridengehalte Wanneer het chloridengehalte boven een bepaalde grenswaarde (ten opzichte van de cementmassa) ligt, kan de wapening corroderen. Als kritische waarde wordt 0,5% (ten opzichte van de cementmassa aangehouden). Termen en begrippen Aantastings- of schademechanisme Een mechanisme dat heeft geleid, of in de toekomst kan leiden, tot schade of aantasting van de gewapende of voorgespannen betonconstructie. Beeldkwaliteit De uiterlijke, fysieke verschijning van het betonopper- vlak zoals in het ontwerp beoogd en in de uitvoering gerealiseerd. Beeldkwaliteit kan aan de architectuur van het object zijn gekoppeld. Zie in dat verband o.a. CUR- Aanbeveling 100 (herziening 2014). Beheerder De partij die als eigenaar of namens de eigenaar het beheer heeft over een (civieltechnisch of bouwkun- dig) object en in die zin verantwoordelijk is voor het onderhoud en beheer, waaronder het optimaal functi- oneren en de constructieve veiligheid, van het object. Op basis van eigen kennis en ervaring, en informatie en adviezen aangereikt door adviseurs over de verwachte restlevensduur, neemt de beheerder besluiten, die kunnen leiden tot inspecties volgens verkort interval, levensduur verlengend onderhoud, renovatie, tijdelijke maatregelen of (vroegtijdige) sloop, waarbij het veilig functioneren van de constructie en financieel/economi- sche randvoorwaarden mede van invloed zijn. Initiatiefase Onder invloed van carbonatatie en bij het binnendringen van chloriden kan e uiteindelijk het beschermende milieu rond de wapening teniet worden gedaan. Dit leidt tot het verloren gaan van de passiveringslaag rondom de wapening, waardoor de wapening begint te corroderen. De passiveringslaag gaat verloren ten gevolge van verlaging van de pH in het beton door carbonatatie of door een chloridengehalte boven een kritische waarde. In de Initiatiefase vindt nog geen corrosie van de wapening plaats, die start pas in de Propagatiefase. Kritieke onderdelen Onderdelen die bij falen direct een zeer nadelig effect hebben op de draagkracht van een object. In het kader van deze aanbeveling, bepaling van de ondergrens van de verwachte restlevensduur van een object, beperkt de definitie zich tot die onderdelen die effect hebben op de hoofddraagfunctie van het object. Maatgevende schades schades die door een of meerdere experts als bedreigend voor de constructieve veiligheid van de constructie, met in acht name van de omgevingsfactoren, worden aan- gemerkt. Maatgevende schades zijn op voorhand niet eenduidig te benoemen. Ondergrens verwachte restlevensduur De resterende periode gedurende welke corrosie van de wapening van kritieke onderdelen van een (beton) constructie of een deel daarvan nog niet is geïnitieerd, met inachtneming van regulier onderhoud, zonder ingrij- pende maatregelen. Propagatiefase De tijdsperiode waarin de corrosie zich daadwerkelijk ontwikkelt en waarin schade aan de betonconstructie, in de vorm van scheurvorming, afdrukken betondekking (delaminatie) en verlies van de staaldoorsnede tot stand komt. 14 Restlevensduur Veronderstelde periode gedurende welke een bestaande of verbouwde constructie of een deel ervan is te gebruiken voor het beoogde doel. De bepaling van de restlevensduur beperkt zich in deze Aanbeveling tot de Initiatiefase. De aldus bepaalde restlevensduur kan als een ondergrens van de werkelijke restlevensduur worden beschouwd. Visuele inspectie Systematisch onderzoek met het blote oog, eventueel aangevuld met een optisch hulpmiddel, naar de toestand van een constructie. 15 Bepaling ondergrens verwachte restlevensduur van bestaande betonconstructies 5 5 .1 Inleiding en leeswijzer Om tot een bepaling van de ondergrens van de verwachte restlevensduur van bestaande beton- constructies te komen is door de commissie een procedure (proces van activiteiten) opgesteld. Deze procedure is onderstaand beschreven. De tekst is via de paragraafnummering gekoppeld aan een bij- behorend stroomschema, daar waar het gaat om activi- teiten die in het stroomschema gekaderd zijn. Zie hiertoe bijlage D. Beslismomenten, in het stroomschema gestippeld omkaderd, zijn in de tekst hieronder als tussenkop cursief (en niet genummerd) weergegeven. Zoals eerder vermeld: met het doorlopen van de procedure zoals in de Aanbeveling gepresenteerd, wordt een ondergrens van de verwachte restlevensduur bepaald en wordt geen exacte uitkomst verkregen. Het voordeel van het gebruik van de Aanbeveling zit met name in de uniformiteit van de aanpak en het daarmee verkrijgen van onderling vergelijkbare resultaten, leidend tot inzicht in de verwachte restlevensduur. Op basis van deze informatie kunnen beslissingen worden genomen over eventueel noodzakelijke maatregelen. Ofschoon niet tot de scope van de Aanbeveling behorend, worden deze maatregelen globaal benoemd. 5.2 Aanleiding Voor een eigenaar en/of beheerder van een kunstwerk, voor een aannemer of voor een advies- of onderzoek - bureau, kan op enig moment de noodzaak of behoefte ontstaan om de restlevensduur van een betonconstructie te (laten) bepalen. De aanleiding tot deze noodzaak of behoefte kan zijn: 1. er is visueel zichtbare schade, 2. het kunstwerk heeft of krijgt een verhoogd risico- profiel. Dit kan zijn in verband met het belang van het kunstwerk in het wegen- of spoorwegennet- werk, veranderingen in het functioneel gebruik of gebruik aanliggende infra (een verwachte toename van de verkeersbelasting), of omdat overbelasting door zwaar transport is opgetreden, 3. het vaststellen van de gevolgen van aanrijdschade, 4. de eigenaar / beheerder staat aan de vooravond van ingrijpend onderhoud. Is een dergelijke inves- tering gerechtvaardigd in relatie tot de gewenste restlevensduur?, 5. de contractuele verplichting om de verwachte rest- levensduur aan te tonen, 6. bij overdracht van eigendom of beheer, 7. handhaving van de beeldkwaliteit van een beton- constructie. Daarbij wordt een tweetal opmerkingen geplaatst: ? geen schade, al dan niet visueel vastgesteld, betekent niet dat de constructie aan de veiligheidsfilosofie uit en daarmee volgens NEN 8700 voldoet. ? Het uitvoeren van een controleberekening (wordt voldaan volgens NEN 8700?) is geen directe aan- leiding om de verwachte restlevensduur te bepalen binnen de scope van deze CUR-Aanbeveling; het uitvoeren van een dergelijke berekening levert inzicht in de kritieke onderdelen van het kunstwerk op. Wanneer wordt besloten een onderzoek naar de onder- grens van de verwachte restlevensduur uit te voeren dient een proces te worden doorlopen. Dit proces begint met het bepalen van die onderdelen van het betonnen kunstwerk die op basis van hun functie en/of conditie kritiek zijn. 5.3 Bepaling kritieke onderdelen Om kritieke onderdelen te kunnen bepalen, dient de draagfunctie van het gehele object te worden geana- lyseerd. Met behulp van deze analyse worden de voor de hoofddraagfunctie van belang zijnde (kritieke) onder- delen bepaald. Om de kritieke onderdelen te bepalen wordt een voor- onderzoek (constructieanalyse) uitgevoerd. Gegevens van het kunstwerk worden verzameld en geanalyseerd. De gegevens betreffen bijvoorbeeld: ? ontwerptekeningen/berekeningen/bestek / nota's van wijzigingen etc. ? as built tekeningen, een opleverdossier, waarin eventuele verschillen tussen ontwerp en uitvoering zijn opgenomen, ? een (historisch) onderzoek betreffende resultaten van eerder uitgevoerde inspecties en onderzoek naar de toestand van de constructie, gegevens betreffende onderhoud, reparaties, vaststellen of veranderingen in het gebruik zijn opgetreden, of er sprake is geweest van overbelasting, etc. ? een 'areaalscan': informatie over vergelijkbare objecten. 16 Wanneer onverhoopt deze gegevens niet of deels beschikbaar zijn, dienen deze alsnog te worden bepaald door het inmeten van de betonconstructie. Door middel van (al of niet destructief ) onderzoek kan de ligging en dimensie van de wapening worden achterhaald en de betonkwaliteit kan aan de hand van boorkernen worden bepaald. Met deze gegevens worden kritieke onderdelen van de constructie en onderdelen die een verhoogd risico lopen geïdentificeerd. Onder een onderdeel wordt een deel of zone van de constructie verstaan, die een solitaire taak heeft in het overdragen van de belastingen en daarvoor niet kan terugvallen op andere zones of delen van de constructie. Hieronder valt bijvoorbeeld de zone met buigwapening aan de onderzijde in het midden van een overspanning, een nok, of tand, een zone met bovenwapening bij een doorgaande constructie over een steunpunt, een kolom, of poer, of de verankering van voorspanstaven of -strengen in een liggerkop. Het stroomschema dient per te beschouwen kritiek onderdeel te worden doorlopen. Bij de analyse van de draagfunctie van het object dient de onderzoeker (de constructeur) zich ervan bewust te zijn dat niet-kritieke onderdelen van de constructie te zijner tijd kritiek kunnen worden. Vervolgens wordt nagegaan of er recente en goed bruikbare inspectieresultaten van de kritieke onderdelen aanwezig zijn. Wanneer dit niet het geval is, wordt aanbevolen om een nadere visuele inspectie uit te voeren (zie 5.4.) met als doel de toestand van de kritieke onderdelen alsnog te bepalen (zie 5.5.). Wanneer er uit recent (de afgelopen twee jaar) uitge- voerde inspecties, wel resultaten bekend zijn, kan de toestand van de kritieke onderdelen direct worden bepaald (zie 5.5). De bruikbaarheid van de resultaten van recent uitgevoerd onderzoek zal van geval tot geval moeten worden bepaald. 5.4 Visuele inspectie Door middel van een visuele inspectie worden schade- kenmerken in beeld gebracht. De volgende gegevens en resultaten van de inspectie worden daarbij genoteerd: ? welk constructieonderdeel wordt geïnspecteerd (en waarom), ? welk deel / welke delen van het desbetreffende constructieonderdeel wordt/worden geïnspecteerd en waarom? ? beschrijving en rapportage van zichtbare schade: wat en in welke mate wordt waargenomen aan zichtbare schade, bijvoorbeeld: ? scheurvorming: scheurwijdte, scheurpatroon, craquelé. NB: In het geval dat scheuren met een wijdte groter dan toegestaan aanwezig zijn, dan dient deze schade beoordeeld te worden conform 5.7. ? uitbloei en 'roestwater', ? aanwijzingen voor lekkages, ? afgedrukte betondekking of scholvorming, ? wapeningscorrosie. Verwezen wordt naar CUR-Aanbeveling 72:2011 klasse 1 voor een nadere toelichting van de uitvoeringswijze van de inspectie. Uit de resultaten van de visuele inspectie, of eerdere recente en goed bruikbare inspectieresultaten, volgt het vaststellen van de toestand van de kritieke onderdelen (5.5) 5.5 Vaststellen toestand van de kritieke onderdelen Mede op basis van de resultaten van de (visuele) inspecties wordt, in samenspraak tussen beheerder, eigenaar en adviseurs, waaronder constructeurs, bepaald welke onderdelen bij falen een zeer nadelig effect hebben op de hoofddraagkracht van het kunstwerk. Daarbij wordt rekening gehouden met eventuele veranderingen in het functioneel gebruik van het kunstwerk. Voor ieder kritiek onderdeel wordt onderscheid gemaakt in twee situaties: ? er is sprake van 'geen zichtbare schade', ? er is sprake van 'zichtbare schade'. Bij 'geen zichtbare schade' (linkerdeel van het stroom- schema) In het geval dat er sprake is van 'geen zichtbare schade' moet de beheerder een keuze maken tussen (a) het laten uitvoeren van inspecties volgens een normaal interval of (b) het bepalen van de resterende tijd in de initiatiefase: zie 5.6. 17 Bij 'zichtbare schade' (rechterdeel van het stroom- schema) In het geval dat er sprake is van 'zichtbare schade' moet de beheerder op basis van expert judgement (laten) bepalen of er sprake is van maatgevende of niet-maat- gevende schades. zie 5.7. De rol van de beheerder nader toegelicht De rol van de beheerder bij het richting geven aan ver- volgonderzoek is groot. Wanneer geen sprake is van zichtbare schade bepaalt hij op enig moment of de reste- rende duur van de initiatiefase moet worden vastgesteld, of dat met een 'normaal' inspectieregime kan worden volstaan. Deze keuze kan de beheerder maken op basis van onder andere onderstaande overwegingen: Leeftijd Bij betonconstructies met een hoge leeftijd is de kans op schade groter. Indien een constructie een leeftijd heeft bereikt van meer dan 50 jaar wordt nader onderzoek aanbevolen. Verwachting van toekomstige schade De algehele conditie van de constructie in combinatie met de leeftijd kan aanleiding zijn toekomstige schade te verwachten. Indien die verwachting er is, wordt nader onderzoek aanbevolen. Referentie betonconstructies Indien areaalgegevens (gegevens over vergelijkbare betonconstructies in de nabije omgeving en/of van hetzelfde type constructie of bouwperiode) beschikbaar zijn, waarbij wel schade aanwezig is, is de verwach- ting reëel dat bij de onderhavige constructie zichtbare schade op termijn zal optreden. Onderzoek om de reste- rende duur van de initiatiefase vast te stellen wordt dan aanbevolen. Groot onderhoud of uitbreiding traject Indien een object deel uitmaakt van een traject met meerdere kunstwerken waar groot onderhoud of uit- breiding voorzien is, kan bepaling van verwachte levens- duur zinvol zijn. 5.6 Bepalen resterende duur initiatiefase 5.6.1 Leeswijzer Deze paragraaf beschrijft in detail de te volgen methode en het te gebruiken model, inclusief interpretatie, voor de bepaling van de resterende duur van de initiatiefase voor zowel door chloride als carbonatatie geïnitieerde wapeningscorrosie. In 5.6.2 worden eerst alle elementen benoemd van de te volgen methode. Vervolgens worden in 5.6.3 per element bindende aanwijzingen gegeven voor de uitvoering hiervan. Waar nodig wordt een korte toelichting over de achtergrond gegeven. 5.6.2 Elementen van de methode De hierna beschreven onderzoeksmethode richt zich op plaatsen in of nabij kritieke onderdelen van de beton- constructie (zie ook 5.3.). Voorafgaand aan de uitvoering van de methode worden minimaal 6 meet-/monsterplaatsen geselecteerd. Deze selectie dient plaats te vinden op basis van de visuele inspectie, eventueel ondersteund met metingen van de halfcelpotentiaal, waarmee de kans op wape- ningscorrosie in kaart kan worden gebracht. Meet-/mon- sterplaatsen moeten bij voorkeur gekozen worden op 'slechte' plekken (nabij schades, lekkages en/of sterk negatieve halfcelpotentialen). Tevens dienen de meet-/ monsterplaatsen verdeeld te worden over het te onder- zoeken constructiedeel om een volledig beeld te krijgen hiervan. Per meet/ monsterplaats bevat de methode de volgende elementen: a. Visuele inspectie b. Aantallen en typen metingen ter plaatse c. Aantallen en typen monsternames d. Analyses van monsters in het laboratorium e. Interpretatie van resultaten en afleiden van modelinvoerparameters f. Andere invoerparameters (anders dan op basis van metingen/monsternames) g. Confrontatie met waarnemingen op de meet- plaats en updaten van parameters h. Berekeningswijze verwachte restlevensduur i. Behandeling van spreiding en onzekerheid j. Interpretatie en uitspraak over de verwachte restlevensduur. 18 Hierbij gelden de in §5.6.3 vermelde aanwijzingen en opmerkingen. 5.6.3 Aanwijzingen voor uitvoering van de elementen van de methode a. Visuele inspectie Visuele inspectie van de meet- en monsterplaatsen conform klasse 1.2 van CUR-Aanbeveling 72:2011, ter verificatie van de reeds uitgevoerde recente (? 2 jaar) visuele inspectie. b. Aantallen en typen metingen ter plaatse Aantallen metingen en monsternames moeten worden afgestemd op enerzijds doel (betrouwbaarheid) en anderzijds kosten. Daaruit volgt het volgende. Betondekking Met de tegenwoordig beschikbare dekkingsmeters kost het weinig inspanning om relatief veel metingen te doen, die een betrouwbaar resultaat opleveren. Daarom moet per meetplaats een minimum van 12 metingen worden uitgevoerd op de buitenste, naast elkaar gelegen (afzon- derlijke) staven. Deze metingen dienen te worden uitge- voerd ter weerszijden van de locatie van een boorkern. Zie figuur 2: Positie boorkern voor chloridenprofiel en linescan betondekking (schematisch). Deze metingen leveren een gemiddelde en standaardafwijking en een minimumwaarde op per meetplaats: x m, Sx , x min . De meetmethode is beschreven in CUR-Aanbeveling 72:2011. Potentiaalmetingen Met (halfcel)potentiaalmetingen kunnen binnen een groter betonoppervlak de plaatsen worden opgespoord met een grote kans op corrosie (meest negatieve poten- tialen). Hiermee kan de bemonstering worden gericht op de "slechtste" plekken indien daarvoor geen andere aanwijzingen zijn (zoals lekkages of roestplekken/ scheurtjes). Het toepassen van potentiaalmetingen is daarom optioneel. De meetmethode is beschreven in ASTM C876-09. Carbonatatiediepte Het bepalen van de carbonatatiediepte in het veld dient te worden uitgevoerd conform CUR-Aanbeveling 72:2011 aan bij voorkeur uitgehakte schollen of als alternatief in boorgaten (mogelijk minder nauwkeurig vanwege kans op vervuiling door boorslijpsel). Carbonatatiemetingen kunnen ook in het laboratorium aan boorkernen worden uitgevoerd (zie daarvoor d.). In een schoongemaakt boorgat of op een vers uitgehakte schol wordt fenolfta- leïne aangebracht (conform NEN-EN 14630). Gecarbona- teerd beton behoudt zijn kleur; alkalisch (niet-gecarbo- nateerd) beton kleurt paars. Conform CUR-Aanbeveling 72:2011 dient per construc- tieonderdeel en per relevante zijde ervan een minimum van zes meetplaatsen te worden geselecteerd. Per meetplaats dienen minimaal twee metingen van de car- bonatatiediepte x c te worden uitgevoerd. Hieruit wordt het gemiddelde en het maximum afgeleid: x c,m en x c,max . Metingen moeten worden uitgevoerd nabij meetplaat- sen van de betondekking. c. Aantallen en typen monsternames voor chloride- indringing Omdat de spreiding in de eigenschappen van beton en de chloridenbelasting relatief groot is, is een behoor- lijk minimum aantal boorkernen nodig voor voldoende betrouwbaarheid. Daarom wordt CUR-Aanbeveling 72:2011 gevolgd. Deze schrijft voor (ingedrongen chloride, klasse 4, diffusieberekening) dat per construc- tieonderdeel en per relevante zijde ervan tenminste zes kernen moeten worden geboord. De kerndiameter is bij voorkeur ?70 mm of groter, maar minimaal ?50 mm De kernlengte is bij voorkeur 80 mm of groter, maar minimaal 60 mm. Boorkernen voor chloride-analyses dienen vrij te zijn van wapening (zie figuur 2 hieronder). Figuur 2: Positie boorkern voor chloridenprofiel en linescan betondekking (schematisch). 19 NB: CUR-Aanbeveling 72 geeft ook de mogelijkheid betongruis te boren van verschillende diepten, maar geeft de voorkeur aan boorkernen. Omdat de betrouw- baarheid bij boorstof kleiner is, wordt die mogelijkheid hier niet overgenomen. d. Analyses van monsters in het laboratorium Chloride-indringing Boorkernen voor chloride-indringing dienen conform CUR-Aanbeveling 72 in tenminste zes plakken van 10 mm (bruto) te worden gezaagd en geanalyseerd 3. Voor het fitten van de hieraan verkregen chlorideprofielen (zie e.) zijn voldoende punten nodig vanwege de gewenste betrouwbaarheid. Daarom is dit een goed minimum aantal. Aanwijzingen voor het zagen in plakken staan in CUR-rapport 215. Het chloridengehalte van de plakken wordt bepaald na breken en malen, zure ontsluiting en bepalen van chloride in het filtraat conform BSW 96-01 in een hiervoor geaccrediteerd laboratorium. Het chloridegehalte wordt berekend op cementgewicht door het te betrekken op het in zuur oplosbare deel van elk individueel monster, gemeten conform BSW 96-01. Hierbij wordt rekening gehouden met de aanwezig- heid van 20% (m/m) hydraatwater op cementgewicht. Betrekken op het cementgehalte van het bulk beton 4 is niet voldoende betrouwbaar gezien de aanzien- lijke spreiding van het cementgehalte tussen (relatief kleine) individuele monsters. Alleen bij beton met in zuur oplosbaar toeslagmateriaal (kalksteen) kan worden volstaan met chloride op monstermassa. Carbonatatiediepte Wanneer de carbonatatiediepte in het lab aan boorker- nen wordt bepaald moet een kern worden gespleten en het splijtvlak met fenolftaleïne worden besproeid (conform NEN-EN 14630). Cementsoort Aan elke boorkern dient ook de cementsoort bepaald te worden. Het onderscheid tussen hoogoven- en port- landcement (CEM III/B en CEM I) kan visueel (op kleur), chemisch (reactie op mangaan), of met behulp van microscopie (PFM) worden gemaakt. . Het herkennen van vliegascement kan alleen met microscopie. De onderdelen e t/m i betreffen de volgende elementen na het uitvoeren van het (in situ) onderzoek: e. Interpretatie van resultaten en afleiden van modelinvoerparameters; f. Andere invoerparameters (anders dan op basis van metingen/monsternames); g. Confrontatie met waarnemingen op de meet- plaats en updaten van parameters; h. Berekeningswijze verwachte restlevensduur; i. Behandeling van spreiding en onzekerheid. Voor een nadere invulling en toelichting van deze elementen wordt verwezen naar: Bijlage A: gaat in op chloriden geïnitieerde wapenings- corrosie. Bijlage B: gaat in op carbonatatie geïnitieerde wape- ningscorrosie. Deze laatste is eenvoudiger van opzet dan voor chloride geïnitieerde wapeningscorrosie. In Bijlage C wordt een toelichting gegeven op element i en gaat in op de gemaakte keuzes voor acceptabele faalkans en hoe deze acceptabele faalkans wordt bereikt in de berekening j. Classificatie uitkomsten resterende duur initiatie- fase Uit e t/m i volgt voor elke afzonderlijke meet- of mon- sterplaats: (1) t m: de resterende tijd tot corrosie-initiatie berekend voor de gemiddelde betondekking, (2) t R: de resterende tijd berekend voor de gemiddelde betondekking minus de veiligheidsmarge ?x (5 mm; zie Bijlage C). Per constructieonderdeel zijn dan tenminste 6 individuele waardes beschikbaar van t m en t R. Voor de te nemen vervolgstappen dient een classificatie 5 uitgevoerd te worden op basis van t R. Hierbij worden 3 intervallen onderscheiden. Deze intervallen worden in het stroomschema (bijlage D) gebruikt om de vervolg- stap bij de bepaling van de resterende tijd in de initiatie- fase vast te stellen, De gehanteerde intervallen zijn: (a) ? 5 jaar (b) > 5 en < 15 jaar (c) ? 15 jaar Het "jongste" interval waarin tenminste drie individuele waardes vallen, is van toepassing op het desbetref- fende constructiedeel. Voor elk van de monsterlocaties 3 Bij kleine indringdieptes kan het noodzakelijk zijn om dunnere plakken te zagen of dunne laagjes (1 ? 2 mm) af te slijpen. 4 Het cementgehalte moet van elke plak gemeten worden. Het hanteren van het cementgehalte conform mengse\ l- samenstelling (indien bekend) of op basis van een meting aan een groter monster is niet toegesta\ an. 5 In paragraaf 5 van bijlage C is een voorbeeld opgenomen. De t m-waarden zijn ter informatie. 20 waarvoor t R ? 5 jaar is, dient beoordeeld te worden of maatregelen noodzakelijk zijn (rechterdeel schema -"zichtbare schade"). Zie bijlage C (paragraaf 5) en het Achtergrondrapport voor de uitwerking van een voorbeeldgeval. In principe is het mogelijk dat twee meetplaatsen in elk van de drie intervallen vallen. De gegeven regel heeft dan geen uitkomst. In zo'n geval is of het interval ? 5 jaar van toepassing; of moet nader onderzoek (aan meer meetplaatsen) worden uitgevoerd; of moet worden geoordeeld op basis van expert judgement. Elementen bij dit expert judgement zijn: de onderlinge ligging van de zes meetplaatsen, relevante fysieke oorzaken (afschot, lekkage en ruimtelijke variatie in dekking) en het constructieve belang van het onderdeel waar de meting wordt uitgevoerd. 5.6.4 Vervolgstappen op basis van berekende resterende duur initiatiefase Op basis van de resultaten van: ? onderzoek naar aard en omvang van eventuele schades, ? classificatie van de resterende duur van de initiatie- fase ? een risicoanalyse betreffende de constructieve veiligheid, worden vervolgstappen gekozen conform pagina 2 van het stroomschema. Maatregelen die kunnen worden genomen zoals het aanpassen van inspectietermijnen of preventief onderhoud vallen buiten de scope van de Aanbeveling. Tot zover het procesverloop dat betrekking heeft op activiteiten wanneer geen zichtbare schade aan de kritieke onderdelen van de betonconstructie wordt geconstateerd. Wanneer wél zichtbare schade wordt geconstateerd, verloopt het proces volgens onderstaande activiteiten. 5 .7 Expert judgement Door een team van experts (constructeur, betononder- houdsdeskundige en -inspecteur) wordt vastgesteld of er, in de desbetreffende situatie, sprake is van al dan niet maatgevende schades. Dit gebeurt op basis van: ? de toestand van de kritieke onderdelen (5.4.); dit geldt ook voor scheuren met een wijdte groter dan toegelaten volgens de vigerende normen (Eurocode), ? aard, omvang en ernst van de schade. In geval er sprake is van niet-maatgevende schades is geen draagkrachtbeschouwing nodig. De beheerder heeft dan de volgende keuzes: ? het opnieuw laten uitvoeren van inspecties met een ten opzichte van de normale cyclus verkort interval, ? het laten uitvoeren van levensduur verlengend onderhoud ? het bepalen van de resterende tijd in de initiatiefase voor het gehele onderdeel of de groep van gelijk - soortige onderdelen (zie 5.5.) De uitvoering en uitwerking van de eerste twee keuze- mogelijkheden valt buiten de scope van deze CUR-Aan- beveling. De laatste optie kan zinvol zijn bijvoorbeeld wanneer: ? er beperkte schade is door wapeningscorrosie, om te zien of de schade zich in de nabije toekomst kan uitbreiden en daardoor wellicht maatgevend kan worden ? er schade is door een andere mechanisme dan corrosie (bijvoorbeeld aanrijdschade), om te zien of corrosie ook een rol speelt of kan gaan spelen In het geval er sprake is van maatgevende schades moet dit te allen tijde leiden tot een nadere beschouwing van de draagkracht van de betonconstructie op basis van de werkelijke schade, bv. doorsnedevermindering van de wapening. Zie 5.8. NB: dit kan ook andere schade zijn dan wapeningscorro- sie, bv sterke betondoorsnede vermindering door brand of bij aanrijdingen. 5.8 Draagkrachtbeschouwing Deze paragraaf is uitsluitend te beschouwen als infor- matief. Om de draagkracht te kunnen bepalen is een aantal aan- vullende onderzoeken (mogelijk) nodig, zoals: ? bepaling diametervermindering van de wapening in geval van corrosie 21 ? nader onderzoek naar carbonatatie en/of chlori- den-indringing, conform de methoden beschre- ven in paragraaf 5.6. Op basis hiervan kan onder meer vastgesteld worden (a) voor plekken met corrosieschade: hoe lang geleden corrosie geïnitieerd is en (b) voor overige plekken zonder corrosieschade : wanneer corrosie geïnitieerd zal worden. De draagkrachtbeschouwing van het kunstwerk wordt volgens NEN 8700 uitgevoerd. Afhankelijk van de beoordeling van het kunstwerk zijn vervolgmaatregelen noodzakelijk, of wordt een ander vervolg geadviseerd. Deze vervolgen worden hieronder toegelicht: Niveau "voldoet volgens NEN 8700": Indien uit de draagkrachtbeschouwing blijkt dat het kunstwerk weliswaar schade heeft maar toch voldoet aan de eisen voor constructieve veiligheid, heeft de beheerder twee mogelijkheden: 1. een versnelde inspectiecyclus waarbij de tijd tot de volgende inspectie korter wordt gekozen dan in de reguliere cyclus. 2. levensduurverlengend onderhoud. Dit kan bijvoor- beeld zinvol zijn als de beheerder het risico niet wil lopen dat de schade zich verder ontwikkelt. Niveau "voldoet niet volgens NEN 8700": Uit de draagkrachtbeschouwing is gekomen dat niet wordt voldaan aan de eisen voor constructieve veilig- heid. Dat betekent dat er één of meerdere schades aan kritieke onderdelen aanwezig zijn met een negatief effect op de aanwezige draagkracht van de constructie ten opzichte van de vereiste draagkracht. In dat geval dienen direct maatregelen genomen te worden. Deze vallen buiten de scope van de Aanbeveling. 5.9 Interpretaties onderzoeks- resultaten en advies In een advies waarin deze CUR-Aanbeveling als uit- gangspunt wordt genomen dient enerzijds duidelijk te worden vermeld welke uitgangspunten gehanteerd zijn en anderzijds te worden aangegeven op basis van welke gegevens het advies tot stand is gekomen en welke onderzoeken zijn uitgevoerd om deze aan te vullen. Het advies dient alle aspecten uit deze aanbeveling te benoemen en op basis van de verkregen onderzoeks- resultaten een zorgvuldige integrale afweging te maken met als doel dat de opdrachtgever een onderbouwde, weloverwogen beslissing kan nemen. Indien alle aspecten van deze aanbeveling worden gevolgd zal dit leiden tot een grote hoeveelheid gegevens die op de juiste wijze moeten worden geïnter- preteerd. Dit moet leiden tot een eenduidige uitspraak inzake de te verwachten restlevensduur inclusief de bij- behorende spreiding c.q. nauwkeurigheid ervan. De gebruiker van deze Aanbeveling dient er zich van bewust te zijn dat de conform 5.6.3. verkregen rest- levensduurclassificatie ? voor zo ver dit corrosie van wapening betreft ? alleen betrekking heeft op de initi- atiefase en dus de ondergrens van de restlevensduur betreft. Doorgaans zal er voldoende tijd zijn voor het nemen van maatregelen wanneer wapeningscorrosie wordt verwacht: de te nemen maatregelen vallen buiten de scope van de Aanbeveling. Voorkomen moet worden dat deze aanbeveling leidt tot een onnodige afkeur van constructies omdat deze niet aan de gewenste restlevensduur kunnen voldoen. Maar ook moet worden voorkomen dat bij een korte res- terende tijd tot einde initiatiefase er (te) laat maatregelen worden genomen. Overleg tussen alle betrokkenen wanneer blijkt dat de gewenste restlevensduur niet wordt gehaald, o.a. over de uitgangspunten (zie 3.2. en 3.3), is te allen tijde aan te bevelen. 5.10 Rapportage Het is wenselijk dat rapportages van onderzoek naar de ondergrens van de verwachte restlevensduur van beton- constructies op een uniforme wijze worden opgezet. Daartoe dienen deze rapportages tenminste de volgende onderdelen te bevatten. 1. Algemeen: ? N.A.W gegevens van de opdrachtgever ? N.A.W gegevens van de opdrachtnemer (betrokken bij uitvoering onderzoek), auteur/pro- jectverantwoordelijke ? Algemene gegevens te onderzoeken object (uit opleverdossier) 22 ? Aanleiding, vraag/probleemstelling van opdracht- gever 2. bij 'Geen zichtbare schade': ? Nadere identificatie object met korte beschrijving opbouw ? Benoeming van (i.v.m. vraag/probleemstelling relevante) kritieke onderdelen (zie ook 5.2.) ? Uitgangspunten ? Resultaten inspectie (als niet beschikbaar uit andere bron < 2 jaar) of waarnemingen bij visuele verificatie (als wel inspectierappor tage beschikbaar < 2 jaar) ? Onderbouwing selectie meet- en monster plaatsen ? Uitgevoerd onderzoek incl. datering en schets met meet- en monsterplaatsen ? Resultaten metingen ter plaatse ? Beschrijving monsters en uitvoering lab- onderzoek ? Resultaten labonderzoek ? Analyse ? Interpretatie ? Uitspraak verwachte restlevensduur met en zonder veiligheidsmarge ? Gehanteerde veiligheidsmarge, indien van toepassing ? Advies (eventueel) ? Afwijkingen van de in deze CUR Aanbeveling voorgeschreven procedure ? Bijlage: alle meet- en onderzoeksgegevens 3. bij 'Zichtbare schade' ? Nadere identificatie object met korte beschrijving opbouw ? Benoeming van (i.v.m. vraag/probleemstelling relevante) kritieke onderdelen (zie ook 5.2.) ? Uitgangspunten ? Resultaten inspectie (als niet beschikbaar uit andere bron < 2 jaar) of waarnemingen bij visuele verificatie (als wel inspectierapportage < 2 jaar beschikbaar zijn) ? Onderbouwing selectie meet- en monster plaatsen ? Uitgevoerd onderzoek incl. datering en schets met meet- en monsterplaatsen ? Resultaten metingen ter plaatse ? Beschrijving monsters en uitvoering lab- onderzoek ? Resultaten labonderzoek ? Gevolgde werkwijze bij analyse constructieve veiligheid ? Resultaten draagkrachtbeschouwing (zie 5.7.) ? Interpretatie ? Uitspraak constructieve beoordeling ? Advies (eventueel) ? Afwijkingen van de in deze CUR Aanbeveling voorgeschreven procedure ? Bijlage: alle meet- en onderzoeksgegevens 23 De commissie verwacht dat bij een correct gebruik de hiervoor beschreven procedure zijn waarde in de praktijk zal bewijzen. Enerzijds omdat de beste elementen van de huidige stand van techniek zijn gebruikt, ander- zijds omdat de resultaten van onderzoek en inspecties (die leiden tot de bepaling van de ondergrens van de verwachte restlevensduur), onderling vergelijkbaar zijn. De procedure c.q. de hierin opgenomen bepalings- methoden dienen met enige regelmaat verder te worden ontwikkeld op basis van de ervaring, opgedaan in de praktijk. Dit maakt het registreren van gegevens van de beton- constructie, te beginnen bij de oplevering, gedurende de gebruiksfase uiterst zinvol. Tot slot 6 24 25 rekeningswijze resterende duur initiatiefase voor chloride-geïnitieerde wapeningscorrosie Zie 5.5: in deze bijlage worden de stappen e t./m i uit- eengezet. Voorwaarde voor het toepassen van de in deze bijlage beschreven methode is dat de ouderdom van de con- structie tenminste 10 en bij voorkeur tenminste 20 jaar bedraagt. Voor een ouderdom < 10 tot 20 jaar is de methode onvoldoende betrouwbaar doordat (a) de chlo- ride-indringing gering is en (b) mogelijk nog geen steady- state (constant oppervlaktechloridegehalte) bereikt is. e. Afleiden van modelinvoerparameters uit profielen Het chloridegehalte van ieder monster uit een boorkern wordt uitgezet tegen de monsterdiepte vanaf het oppervlak; zo ontstaat een chlorideprofiel. Transportmodel chloride Aangenomen wordt dat het transport van chloride in een betonconstructie kan worden beschreven door een eenvoudig diffusietransportmodel 6 zonder expli- ciete chloridebinding of invloed van vochtwisselingen. Hiervoor geldt de volgende vergelijking: �������� ( �������� ,�������� ) = �������� ��������?( �������� ��������? �������� ��������) .������������������������ ? �������� ? 4. �������� ��������.��������? ( 1) met C(x,t) is het chloridegehalte op diepte x en tijdstip t t is de expositieduur (gelijk aan de ouderdom van de betonconstructie of het constructiedeel) C s is het schijnbare oppervlaktechloridegehalte C i is het initiële chloridegehalte erf is de error functie D a is de effectieve diffusiecoëfficiënt voor chloride in het beton. C(x,t), C s en C i worden uitgedrukt in chloride(ion) op cementmassa, tenzij zij zijn uitgedrukt op monstermassa (zie d.). De eenheden voor x, D a en t moeten onderling consistent zijn; dus hetzij in respectievelijk m, m 2/s en s; of in mm, mm 2/jr en jr. Aan ieder gemeten chlorideprofiel wordt een diffusie- curve volgens vergelijking (1) gefit met behulp van de methode van de kleinste kwadraten (zie NT Build 443). Hierbij is t gelijk aan t insp (ouderdom constructie op het tijdstip van inspectie/monstername) en x varieert van de diepte van (het midden van) de buitenste plak tot die van de binnenste plak. Deze "best fit" levert de modelinvoerparameters C s, C i en D a. Hierbij wordt het volgende opgemerkt. Een ideaal profiel volgens (1) verloopt vloeiend van hoog (oppervlak) naar laag (diep in het beton, zie fig. 3). In de praktijk komt het voor dat het buitenste punt (soms meerdere punten) niet de hoogste waarde heeft; het profiel heeft dan een maximum dieper in het beton (zie fig. 4). Dit kan komen door gedeeltelijke uitdroging (vochtwisselingen, con- vectiezone) of carbonatatie, mogelijk ook door uitlogen van chloride. In zo'n geval moet het buitenste punt (of meerdere punten) niet worden meegenomen in de fit. Dit is een deel van de achtergrond van de eis tenminste zes meetpunten per profiel te hebben. Figuur 3. Ideaal chlorideprofiel; meetpunten vallen vrijwel samen met gefitte curve Figuur 4. Niet-ideaal chlorideprofiel; eerste meetpunt ligt lager dan tweede meetpunt ("maximum") Bijlage A 6 Een dergelijk model is voor het eerst voorgesteld door Collepardi (197\ 2); het is ook gebruikt in de RWS richtlijn (2009) en door SGS INTRON (Vergoossen & Boutz, 2010) 26 Uit een profiel met een maximum in het beton (d.w.z. niet aan het oppervlak) kan ook de diepte van de uitdro- gings- of vochtwisselzone worden afgeleid. Vooralsnog heeft dit geen directe toepassing. f. Andere invoerparameters (anders dan op basis van metingen/monsternames) Het criterium voor einde van de initiatieperiode is een aangenomen waarde voor het kritisch chloridengehalte, C crit . Gezien de spreiding in de praktijk (en in laborato- riumexperimenten) is dit een stochastische variabele, beschreven door een gemiddelde, een standaardafwij- king en een type verdeling. Deze worden uit literatuur afgeleid. In de praktijk neemt de kans op corrosie (initiatie) toe van een kleine kans bij een chloridegehalte van ongeveer 0,2% chloride op cementgewicht, tot een grote kans rond 1% chloride. In de literatuur worden verschillende gemiddeldes en verschillende verdelingen vermeld. De verschillen zijn gering. In deze bijlage wordt voor het kritisch chloridegehalte een gemiddelde waarde van 0,5% chloride op cementgewicht aangenomen (Breit 2001) met een standaardafwijking van 0,2% bij een normale verdeling. Onderzoek aan de Maastunnel te Rotterdam door TNO geeft aan dat het kritische chloridegehalte voor deze constructie ongeveer 0,5% chloride op cementmassa (portlandcement) bedraagt. Het onderzoek betrof 131 boorkernen waarin enerzijds het chlorideprofiel werd bepaald en anderzijds werd bepaald of in de boorkern aanwezige wapening gecorrodeerd was of dat (in kernen zonder wapening) delaminatie was opgetreden. De veronderstelling bij delaminatie in kernen zonder wapening was dat deze was opgetreden door corrosie van wapening in de nabijheid van de boorkernen. Bij een gehalte van 0,5% was de kans op corrosie ongeveer 50%. Het genoemde gehalte is de beste schatting van de 50% waarde. Met grote zekerheid kan worden gesteld dat de echte gemiddelde waarde voor deze constructie tussen 0,4 en 0,6% ligt. Tevens wordt opgemerkt dat als gevolg van de onderzoeksmethode de corrosie enige tijd nodig gehad heeft om tot de waargenomen ontwikkeling te komen. Daardoor is het mogelijk dat het gemiddelde chloridegehalte dat corrosie heeft geïnitieerd enigszins lager ligt dan 0,5% op cementgewicht. g. Confrontatie met waarnemingen Deze paragraaf geeft suggesties voor het verbeteren van het vertrouwen in de uitkomsten van de voorspel- ling door de gebruikte of gevonden invoerparameters kritisch te beoordelen. De parameter met de grootste onzekerheid is het kritisch chloridegehalte. De gekozen waarde (0,5% chloride op cementmassa) is de best mogelijke schatting, zie ook de paragraaf hierboven. Toch is het mogelijk dat voor een bepaalde constructie een andere waarde geldt. Hieronder wordt een methode aangegeven hoe die waarde tot op zekere hoogte kan worden bepaald aan een individuele constructie; hiermee kan de invoer- waarde worden geactualiseerd. Dit aanvullend onderzoek kan worden uitgevoerd als de waarnemingen daartoe aanleiding geven. Het belang- rijkste argument hiervoor is de omstandigheid dat er op of nabij de monsterplaats geen corrosie is waarge- nomen, maar de aangenomen waarde voor C crit bij de wapening al is overschreden. Mits onderbouwd met onderzoek zoals hieronder aan- gegeven is het in zo'n geval toegestaan de aangenomen ("start")waarde van C crit met 0,1% op te hogen. Indien zou blijken dat ook die opgehoogde waarde al is overschre- den zonder dat corrosie zichtbaar is, dan wordt weer met 0,1% opgehoogd. Voor de opgehoogde waarde geldt een maximum van 0,9% chloride (Breit 2001) op cement- massa. Voorkomen moet namelijk wo