Het elektrochemische proces

Het wapeningsstaal in gezond beton is omhuld door een zeer dunne (nanometerschaal) passiveringslaag dat het onderliggende staal voor verdere corrosie behoedt. De passiveringslaag heeft een complexe opbouw en variabele samenstelling. Ter vereenvoudiging stellen we de passiveringslaag voor als van hematiet (chemisch aangeduid als [Fe2O3]; 'roest'). Hematiet is stabiel ('onoplosbaar') in een chloride-vrij, basisch milieu (bij pH≥10,5). In een zuurder milieu (bij een pH≤10) of bij aanwezigheid van voldoende chloride wordt dit hematiet instabiel (‘oplosbaar’) en wordt bij voldoende vocht en zuurstofaanbod door corrosie de wapening aangetast.

Een belangrijk hoofdbestanddeel van de betonsteen is calciumhydroxide [Ca(OH)2] dat in geringe mate in water oplost. Hoewel de pH van het poriewater in beton in eerste instantie door het aanwezige natron- en kaliumloog [NaOH en KOH] wordt bepaald, zorgt het calciumhydroxide voor het bufferen van de hoge alkaliteit van beton (pH≥13). Door de porositeit en permeabiliteit van het beton kan koolzuur [CO2] uit de lucht indringen, en een reactie aangaan met de in het poriewater opgeloste calciumhydroxide waardoor calciumcarbonaat ontstaat:

(1) Ca(OH)2 + CO2 →Ca(CO3) + H2O

Door reactie (1) wordt effectief hydroxide (die zorgt voor de hoge pH) weggevangen uit de oplossing, zodat nieuw materiaal uit de cementsteen kan oplossen. Uiteindelijk zal dus alle calciumhydroxide volgens (1) omgezet worden. Ook andere mineralen in de cementsteen worden omgezet door carbonatatie; zij het dat dit veel langzamer gebeurt. Het in reactie (1) gevormde calciumcarbonaat is slecht oplosbaar in water en pH-neutraal. Netto daalt door de vorming van dergelijke carbonaat de alkaliteit van het poriewater in beton tot een licht basisch milieu (pH ≤10). Het neerslaan van carbonaat in de poriën heeft wel als neveneffect dat de poriedoorsnede afneemt. Daarmee nemen de porositeit en permeabiliteit geleidelijk af, zodat de voortgang van de carbonatatie wordt vertraagd. De carbonatatiediepte is lokaal bepaald door laterale variaties in porositeit, permeabiliteit, en betonkwaliteit. De gemiddelde carbonatatiediepte als functie van de tijd is te benaderen met de empirische wortel t-formule:

(2) D = a⋅√t

met D = carbonatatiediepte [mm], a = een 'betonkwaliteitsconstante' [mm·j-1], en t=tijd in jaren [j]. Het rekenmodel is wat aan de pessimistische kant; dit komt echter de veiligheid ten goede. Als de carbonatatie voortschrijdt tot aan of achter de wapening wordt het hoog-alkalische milieu in de omgeving van de wapening zuurder. Hierdoor kunnen corrosieproblemen optreden.

Terug naar Kathodische-Bescherming
Uw voordelen
Eén aanspreekpunt voor advies, herstel en monitoring
Betonproblemen worden controleerbaar
Garantieverzekering op uw betonherstel
Vrijblijvend meer informatie over Carbonatatie!
Het aanvragen van informatie omtrent Carbonatatie is geheel vrijblijvend. U kunt ook een gratis intake-gesprek aanvragen.
Vragen of opmerkingen over deze website? mail naar: info@eco-remain.nl
© Copyright 2002 / 2016 ECO REMAIN Kathodische Bescherming B.V.