Milieuklassen en duurzaamheid

De ontwerper/constructeur moet niet alleen de betonsterkte specificeren, maar ook de milieuklasse, in het belang van de levensduur van de betonconstructie. De Europese norm NEN-EN 206 definieert maar liefst achttien milieuklassen. Per bouwdeel kunnen meerdere milieuklassen van toepassing zijn. Een keuzeschema is behulpzaam.

Lees hieronder het volledige artikel, of download direct de PDF versie met extra tabellen en uitgewerkte voorbeelden.

Zijn we in auto-advertenties gewend geraakt aan het gebruik van cryptische afkortingen zoals ABS, ESP of LWA, met de milieuklassen voor beton kunnen we er ook wat van. XA3, XD2 of XC1. Welke moeten we nu hebben? Het lijkt een enorme opgave om de juiste milieuklasse voor alle betonnen bouwdelen te benoemen. We bekijken een aantal voorbeeldconstructies en bespreken de van toepassing zijnde milieuklassen.

Figuur 1: Duurzaamheid vertaald naar
constructieve en betontechnologische eisen

In de ontwerpfase willen we iets af kunnen spreken over de duurzaamheid (kwaliteit, levensduur) van een betonconstructie. Daarvoor gebruiken we onder meer een milieuklasse. De intentie van de in de normen opgenomen milieuklassen is dat een constructie de belasting uit de omgeving ten minste 50 jaar kan opnemen. In NEN-EN 206 vindt de constructeur de eisen waar hij bij iedere situatie rekening mee moet houden.

De ontwerper van de betonconstructie bepaalt welke milieuklassen van toepassing zijn. De constructeur houdt vervolgens rekening met de minimale dekking en wapeningsdetaillering-regels die bij deze milieuklassen horen. Op die manier zorgt de constructeur ervoor dat de scheuren in het beton voldoen aan de eisen die aan de maximale scheurwijdte zijn gesteld en dat de wapening voldoende beschermd blijft. De betontechnoloog stelt in een later stadium van het bouwproces de betonspecie samen en houdt rekening met het klinkergehalte, de maximale waterbindmiddelfactor en het minimale bindmiddelgehalte.

Tabel 1: Overzicht van aantastingmechanismen
per hoofdgroep van de milieuklassen

De indeling van de milieuklassen is gebaseerd op de aantastingsmechanismen voor beton en de gevolgen hiervan voor de levensduur. Om een betonconstructie in te delen in een of meer milieuklassen moeten we ons eerst afvragen welke mechanismen de integriteit van die constructie kunnen aantasten. Bij elk aantastingsmechanisme hoort een hoofdgroep. Binnen een hoofdgroep wordt op basis van de mate van aantasting de van toepassing zijnde milieuklasse vastgesteld. In tabel 1 zijn de hoofdgroepen voor de milieuklassen met het bijbehorende aantastingmechanisme weergegeven.

Hiermee is het mogelijk nauwkeurig aan te geven welke risico’s een betonconstructie ten aanzien van duurzaamheid loopt en daarop te anticiperen. Om de juiste milieuklassen te benoemen is meer deskundigheid gevraagd. Een taak die van oudsher bij de ontwerper van de betonconstructie ligt. En inderdaad, je leest het goed; milieuklassen. Er kunnen namelijk meerdere aantastingmechanismen van toepassing zijn en daarmee dus ook meerdere milieuklassen.

De constructeur en de betontechnoloog moeten op basis van de opgegeven milieuklassen de maatgevende eisen kiezen voor de dekking, maximale scheurwijdte, maximale waterbindmiddelfactor, het minimaal bindmiddelgehalte en voor enkele milieuklassen het minimale klinkergehalte en de sulfaatbestandheid van het cement.

Tabel 2: Mogelijk van toepassing zijnde hoofdgroepen
bij gewapend- of ongewapend beton

De indeling in hoofdgroepen kent feitelijk drie categorieën:

1. Corrosie van de wapening
2. Aantasting van beton
3. Geen risico

Eerst moeten we vaststellen welke hoofdgroep(en) van toepassing is (zijn). Belangrijk is om ons af te vragen of we met gewapend beton te maken hebben. Is dit niet het geval, en maken we ongewapend beton, dan vervallen de milieuklassen in de hoofdgroepen XC, XD en XS. Daar wordt immers gesproken van de aantasting van de wapening. Het is wel mogelijk dat ongewapend beton wordt aangetast door mechanismen van hoofdgroep XF en/of XA. Ongewapend beton komt om die reden niet automatisch in de milieuklasse X0: Geen risico. Als vast staat dat de hoofdgroepen XF of XA niet van toepassing zijn, en dus ook de aantasting van het beton vervalt, pas dan is de hoofdgroep X0 van toepassing.

Voor gewapend beton moeten we alle hoofdgroepen beschouwen, met uitzondering van X0. De reden hiervoor is dat er altijd een kans bestaat, hoe klein ook, dat de aanwezige wapening gaat roesten.

Een aanduiding voor een milieuklasse gaat verder dan alleen de aanduiding van de hoofdgroep. Voor elke hoofdgroep die van toepassing is moeten we bepalen in welke mate er aantasting kan plaatsvinden. De combinatie van de aanduiding van de hoofdgroep (bijvoorbeeld XD) en een aanduiding voor de mate van aantasting (bijvoorbeeld 3) levert de milieuklasse (in dit geval XD3). Om de mate van aantasting goed te kunnen bepalen moeten we de verschillende aantastingsmechanismen begrijpen. Hieronder volgt een korte samenvatting.

Corrosie van wapening

De hoofdgroep XC, carbonatatie, is bij gewapend beton altijd van toepassing. Bij carbonatatie dringt koolstofdioxide (CO₂) uit de lucht het beton in. Dit heeft een verlaging van de pH-waarde in het beton tot gevolg, waardoor wapening minder wordt beschermd tegen corrosie. De mate van binnendringen van koolstofdioxide bepaalt het risico op aantasting van de wapening en is afhankelijk van de vochthuishouding in de betondekking.

Hoofdgroep XD betreft blootstelling aan chloriden anders dan afkomstig uit zeewater. Denk aan zwembaden, chloride houdend industriewater en strooizout. Samen met de mate van aanwezigheid van vocht wordt de indeling in een milieuklasse bepaald.

Hoofdgroep XS is vergelijkbaar met hoofdgroep XD. Alleen zijn bij XS de chloriden afkomstig uit zeewater. De mate van contact met zeewater bepaalt het risico op wapeningscorrosie.

Aantasting van beton

De hoofdgroep XF is alleen van toepassing als het beton blootgesteld wordt aan vorst, al of niet in combinatie met dooizouten. De kans op aantasting is afhankelijk van het feit of er wel of geen dooizouten aanwezig zijn en of de poriën van het beton al dan niet verzadigd zijn met water.

De hoofdgroep XA is alleen van toepassing als er sprake is van chemische aantasting. Om vast te stellen of dit het geval is en in welke mate, wordt tabel 2 in hoofdstuk 4 van de NEN-EN 206 toegepast. Bijlage AA van NEN 8005 geeft voor heel veel stoffen aanwijzingen voor het bepalen van de juiste milieuklasse.

Figuur 2: Verschillende functies en de mogelijk van toepassing zijnde milieuklassen (naar NEN)

De juiste milieuklasse(n) kiezen is alleen mogelijk als er voldoende informatie beschikbaar is over de constructie. Bijvoorbeeld: wordt het beton buiten of binnen toegepast, is het beschut of onbeschut, of wordt de constructie belast met chemicaliën? De ontwerper van de constructie zal zich over deze vragen moeten buigen om tot de juiste keuze te komen.

Om dit vraagstuk goed op te lossen moeten we alle hoofdgroepen onder de loep nemen. Eerst moeten we vaststellen welke hoofdgroep van toepassing is en daarna in welke mate. Van een aantal veel voorkomende situaties is in figuur 2 een beeld gegeven van de mogelijk van toepassing zijnde milieuklassen. In het te downloaden document is een aanzet gegeven van vragen die je kunt stellen om tot een goede keus te komen.

Om antwoord te kunnen geven op dit soort vragen moeten we gedetailleerde informatie verzamelen. Dat is soms niet eenvoudig. Zeker als we ontdekken dat de normen ook nog een bepaalde interpretatieruimte laten. Dat betekent dat we voor elke constructie goed moeten nadenken welke milieuklasse nu wel of niet van toepassing is. In de voorbeelden van het hieronder te downloaden document gaan we onszelf vragen stellen waarbij de antwoorden moeten leiden tot de van toepassing zijnde milieuklassen.

Wanneer de milieuklassen zijn geïnventariseerd, dienen de constructeur en de betontechnoloog de voorwaarden behorende bij alle van toepassing zijnde milieuklassen op te zoeken. Deze worden naast elkaar gelegd en voor elk aspect wordt de maatgevende voorwaarde als uitgangspunt gekozen, om te kunnen voldoen aan alle van toepassing zijnde milieuklassen.

Er is geen standaard antwoord op de vraag welke milieuklasse van toepassing is. Er moeten eenvoudige en moeilijke vragen beantwoord worden om te komen tot de juiste keuze. Dit kan situaties opleveren waarin bewust voor zwaardere milieuklassen wordt gekozen als niet alle benodigde informatie beschikbaar is. We moeten echter nooit vergeten dat het verzwaren van de eisen ten aanzien van levensduur ook zijn effect heeft op de mengbaarheid, verwerkbaarheid, (eventuele) verpompbaarheid, verdichtbaarheid, milieu-impact en kostprijs van het beton. Deze aspecten zijn ook van belang voor het vervaardigen van een duurzame betonconstructie.

Download via onderstaande knop de PDF versie van dit artikel inclusief de voorbeelden en de extra tabellen: