Milieuklassen NEN EN 206-1 en NEN 8005

Environment according to NEN EN 206-1 and NEN 8005

In NEN-EN 206-1 zijn 18 milieuklassen gedefinieerd. De ontwerper/betonconstructeur is degene die van elk bouwdeel of onderdeel de milieuklassen die van toepassing zijn moet bepalen. Hierbij wordt doelbewust gesproken over milieuklassen in meervoud! Omdat er per bouwdeel in principe meerdere milieuklassen van toepassing kunnen zijn die betrekking hebben op de verschillende oorzaken van aantasting van wapening en beton. Minimaal is 1 en maximaal zijn 5 milieuklassen van toepassing.

252a9a

 

26chemischeaantastingcarbonation

 

Niet alle beton komt bij gebruik in even corrosieve omgevingen terecht. Een betonconstructie die in aanraking komt met zeewater, moet van een betere kwaliteit zijn dan een tegen het weer beschermde betonnen wand. Afhankelijk van het gebruik worden voorwaarden gesteld aan de water/cementfactor, grootte van de granulaten, minimale betondekking van de wapening. Daartoe zijn er ooit in sommige delen van de wereld verschillende milieuklassen opgesteld.

De onderverdeling door de letter 'X' gevolgd door:

  • het cijfer '0' voor geen aantasting
  • de letter 'C' (carbonation) voor aantasting door carbonatatie 1)
  • de letter 'D' (deicing) voor aantasting door chloriden (zouten) anders dan zeewater (onder andere strooizout)
  • de letter 'S' (seawater) voor aantasting door zeewater
  • de letter 'F' (frost) voor aantasting door vorst
  • de letter 'A' (aggressive) voor chemische aantasting
  • de letter 'M' (mechanical) voor mechanische aantasting
Tenslotte wordt nog een klasse (cijfer 1-3 of 1-4) toegevoegd. Voor elke milieuklasse geldt een andere samenstelling van het beton. Daarbij is de milieuklasse bepalend hoe de wapening aangebracht wordt qua dekking (diepte waarop de wapening in de beton wordt geplaatst). Tevens worden per milieuklasse eisen gesteld aan de maximaal optredende scheurwijdte van het beton. De optredende scheurwijdte geldt voor plaat- en wandvormige constructies. Voor constructies met voorspanstaal of voor balk- en kolomvorminge constructies worden strengere eisen gesteld.
1) Carbonatatie is een chemische reactie waarbij koolstofdioxide reageert met calciumhydroxide waarbij onoplosbaar calciumcarbonaat wordt gevormd (als neerslag). Hiertoe zal de koolstofdioxide eerst oplossen in water.

Welke milieuklassen zijn van toepassing?

Dit is de vraag die moet worden beantwoord. Omdat het eenduidig beantwoorden van deze vraag met alleen tabel 1 niet zo eenvoudig is, wordt de gebruiker in de hier beschreven methodiek op een praktische wijze in vier stappen geleid naar het antwoord op de bovengenoemde vraag.
 
Toelichting van de methodiek
  • Stap 1
In deze stap worden 2 vragen gesteld:
  • welke vochthuishouding is van toepassing: zeer droog, droog, vochtig, nat / droog, nat of permanent onder water;
  • welke additionele invloeden zijn van toepassing: vorst of een combinatie van vorst met chloriden.
Op basis hiervan is met tabel 2 de van toepassing zijnde milieuklasse XC te bepalen, al dan niet in combinatie met de milieuklassen XD, XS en XF.
 
Voor de juiste keuze van de vochthuishouding die van toepassing is, geeft de toelichting bij tabel 2 een handreiking. Hierbij wordt onderscheidt gemaakt tussen constructies in het binnenland en constructies in een maritiem milieu.
  • Stap 2
In stap 1 zijn alle milieuklassen vastgelegd, behalve die voor een chemisch agressief milieu XA. Om NEN-EN 206-1 goed te kunnen toepassen zal er, naast het grondmechanisch advies, ook een geochemisch advies nodig zijn dat over het grondwater én de bodem de volgende informatie geeft:
  • grondwater: gehalte sulfaat, zuurgraad, gehalte kalkoplossend koolzuur, gehalte ammonium en gehalte magnesium;
  • bodem: gehalte sulfaat en zuurgraad.
Op basis van deze informatie is met tabel 3 de van toepassing zijnde milieuklasse XA te bepalen.
Als een bouwdeel in contact kan komen met chemicaliën, bijvoorbeeld in de agrarische sector of in de industrie, dan kan uit tabel 4 de mate van agressiviteit worden afgelezen, onderverdeeld van onschadelijk tot zeer sterk agressief. Hiermee kan met het keuzeschema de milieuklasse XA worden bepaald.
  • Stap 3
Voor een wand of plaat kunnen de condities, van belang voor de duurzaamheid, per zijde zeer verschillend zijn. Daarom moeten voor deze bouwdelen per zijde de milieuklassen die van toepassing zijn bepaald worden. Ook voor balken in een vloer of kolommen die een onderdeel vormen van een wand kunnen verschillende milieus per zijde optreden.
  • Stap 4
Uit de stappen 1 t/m 3 volgen nu per bouwdeel de correcte milieuklassen én bij wanden en vloeren de milieuklassen per zijde. Deze combinatie van milieuklassen moet in de projectspecificaties worden opgenomen voor gebruik door:
  • ontwerper/betonconstructeur: voor het bepalen van de minimale betondekking en toelaatbare scheurwijdte;
  • betontechnoloog: voor het bepalen van de maximale water-cement-/bindmiddelfactor en minimum cement-/bindmiddelgehalte én eventueel toe te passen luchtgehalte.
In tabel 5 zijn deze ontwerpparameters samengebracht in samenhang met de milieuklassen.
1

 2) Het corroderen van de wapening in beton is een elektrochemisch proces. Tussen wapeningsstaal, water en zuurstof worden elektronen uitgewisseld. Deze stroomkring wordt gevoed door de energie die in het wapeningsstaal is opgeslagen. De stroomkring loopt deels door de goed geleidende wapening en deels door het slechter geleidende poriewater in het beton. Op plaatsen waar de (positieve) stroom het wapeningsstaal verlaat - de zogenaamde anodeplaatsen - treedt corrosie op: het ijzer lost op en de wapening wordt aangetast. Op plaatsen waar de stroomkring weer het wapeningsstaal intreedt - de zogenaamde kathodeplaatsen - reageert zuurstof met water tot hydroxide. Deze reactie is in principe onschadelijk. Het totale proces - leegloop van de 'staal-beton-batterij' - leidt tot roestvorming en het gevormde roest is aanzienlijk omvangrijker dan het oorspronkelijke staal. Hierdoor ontstaat een inwendige druk. Die kan zo hoog oplopen, dat er scheuren in het beton ontstaan of zelfs hele betonschollen worden losgedrukt. Naast esthetische aspecten levert dit mogelijk veiligheidsrisico op. Aangezien beton- en staaldoorsnede verminderen, kan immers de constructieve integriteit in het geding komen.

Corrosion

3

 

Keuzeschema voor de beoordeling van chemische agressiviteit

hulp

4
 

5

6

Stappenplan

Stap 1:
 
Bepaling milieuklassen XC, XD, XS, XF
Bepaal voor het betreffende bouw(onder)deel:
  • de vochthuishouding;
  • de additionele invloeden.
 
Uit tabel 2 kan hiermee de juiste combinatie van milieuklassen worden afgelezen.
 
Opmerking
Voor de bepaling van de vochthuishouding wordt verwezen naar de toelichting bij tabel 2.
 
Stap 2:
 
Bepaling milieuklasse XA
 
Funderingsconstructies
  • Bepaal op grond van de informatie uit het geochemisch onderzoek met behulp van tabel 3, de milieuklasse XA.
Constructie in contact met chemische stoffen
  • Bepaal aan de hand van tabel 4 de mate van agressiviteit (1 t/m 5).
  • Bepaal hiermee vervolgens uit het keuzeschema de milieuklasse XA.
Stap 3:
 
Bij wand of vloer
  • Voer bij een wand of vloer voor de beide zijden van deze bouwdelen de stappen 1 en 2 uit.
Stap 4:
 
Maatgevende ontwerpparameters
Het doorlopen van de stappen 1 t/m 3 geeft per bouwdeel (en bij wanden en vloeren per zijde) de juiste milieuklassen. Hiermee is met behulp van tabel 5 te bepalen:
  • de minimale betondekking in combinatie met de toelaatbare scheurwijdte;
  • de laagste waarde van de maximale water-cement-/bindmiddelfactor in combinatie met de hoogste waarde van het minimale cement-/bindmiddelgehalte én indien van toepassing het luchtgehalte.

Voorbeelden
 
mk 0001Opslag-/kuilplaat (agrarische sector)
 
Randvoorwaarden
  • soort constructie: opslag-/kuilplaat van gewapend beton
  • plaats: binnenland
  • mogelijk chemische aantasting: ja, door kuilvoer op de plaat
Stap 1: Milieuklassen bovenzijde plaat:
  • Vochthuishouding: nat/droog – binnenland: XC4 (zie tabel 2).
  • Additionele invloeden: vorst: XF3 (zie tabel 1).
Stap 2: Chemische aantasting:
 
Het beton kan worden aangetast door sap uit kuilvoer.
Voor de bepaling van de milieuklasse XA maken we gebruik van tabel 4 en het keuzeschema.
Uit tabel 4 wordt afgelezen dat voor kuilvoer geldt: zeer sterk agressief (5). Uit het keuzeschema volgt nu de milieuklasse XA3.
Accepteer aantasting, pas een opofferingsdekking toe of breng een beschermlaag aan.
 
Stap 3: Milieuklassen onderzijde plaat:
  • Vochthuishouding: vochtig: XC3.
  • Additionele invloeden: geen.
Resultaat stap 1 t/m 3
  • Bovenzijde plaat: XC4 – XF3 – XA3.
  • Onderzijde plaat: XC3.
Stap 4: Maatgevende ontwerpparameters:
 
Constructief
 
Voor de bovenzijde van de betonplaat volgt uit tabel 5, met XA3 als bepalende milieuklasse:
  • minimale betondekking = 30 mm;
  • grenswaarde scheurwijdte = 0,2 mm.
Voor de onderzijde van de betonplaat volgt uit tabel 5, met XC3 als maatgevende milieuklasse:
  • minimale betondekking = 25 + 5 = 30 mm;
  • grenswaarde scheurwijdte = 0,3 mm.
Betontechnologisch
 
Milieuklasse XA3 is bepalend voor de betonsamenstelling. Uit tabel 5 volgt:
  • maximale water-cement/bindmiddelfactor = 0,45;
  • minimum cement/bindmiddelgehalte = 340 kg/m3.

mk 0002Vloer parkeergarage
 
Randvoorwaarden
  • soort constructie: voor weersinvloeden open loopgang langs de flats
  • plaats: binnenland
  • mogelijk chemische aantasting: nee
Stap 1: Milieuklassen bovenzijde plaat;
  • Vochthuishouding: nat / droog – binnenland.
  • Additionele invloeden: chloriden uit dooizouten. Uit tabel 2 volgt: Milieuklassen XC4 – XD3.
Stap 2: Chemische aantasting:
 
Niet van toepassing.
 
Stap 3: Milieuklassen onderzijde plaat:
  • Vochthuishouding: vochtig – binnenland.
  • Additionele invloeden: geen. Uit tabel 2 volgt: Milieuklassen XC3.
Resultaat stap 1 t/m 3
  • Bovenzijde plaat: XC4 – XD3.
  • Onderzijde plaat: XC3.
Stap 4: Maatgevende ontwerpparameters:
 
Constructief
 
Voor de bovenzijde van de betonplaat volgt uit tabel 5:
  • minimale betondekking = 30 mm;
  • grenswaarde scheurwijdte = 0,2 mm.

Voor de onderzijde van de betonplaat volgt uit tabel 5:

  • minimale betondekking = 25 mm;
  • grenswaarde scheurwijdte = 0,3 mm.
Betontechnologisch
 
Milieuklasse XD3 is bepalend voor de betonsamenstelling. Uit tabel 5 volgt:
  • maximale water-cement/bindmiddelfactor = 0,45;
  • minimum cement/bindmiddelgehalte = 300 kg/m3.

mk 0003Balkon galerijflat
 
Randvoorwaarden
  • soort constructie: voor weersinvloeden open loopgang langs de flats
  • plaats: binnenland
  • mogelijk chemische aantasting: nee
Stap 1: Milieuklassen bovenzijde plaat:
  • Vochthuishouding: nat/droog – binnenland.
  • Additionele invloeden: vorst met chloriden uit dooizouten.
Uit tabel 2 volgt: Milieuklassen XC4 – XD3 – XF4.
 
Stap 2: Chemische aantasting:
 
Niet van toepassing.
 
Stap 3: Milieuklassen onderzijde plaat:
  • Vochthuishouding: vochtig - binnenland.
  • Additionele invloeden: vorst. Uit tabel 2 volgt: Milieuklassen XC3 – XF1.
Resultaat stap 1 t/m 3
  • Bovenzijde plaat: XC4 – XD3 – XF4.
  • Onderzijde plaat: XC3 – XF1.
Stap 4: Maatgevende ontwerpparameters
 
Constructief
 
Voor de bovenzijde van de betonplaat volgt uit tabel 5:
  • minimale betondekking = 30 mm;
  • grenswaarde scheurwijdte = 0,2 mm.
Voor de onderzijde van de betonplaat volgt uit tabel 5:
  • minimale betondekking = 25 mm;
  • grenswaarde scheurwijdte = 0,3 mm.
Betontechnologisch
 
Milieuklasse XF4 is bepalend voor de betonsamenstelling. Uit tabel 5 volgen de twee mogelijkheden:
 
1. XF4 zonder ingebrachte lucht
  • maximale water-cement/bindmiddelfactor = 0,45;
  • minimum cement/bindmiddelgehalte = 320 kg/m3.
2. XF4 met ingebrachte lucht (3,5 % lucht bij Dmax = 31,5 mm)
  • maximale water-cement/bindmiddelfactor = 0,50;
  • minimum cement/bindmiddelgehalte = 300 kg/m3.
N.B. Met deze optie met ingebrachte lucht wordt echter niet voldaan aan de eisen bij milieuklasse XD3, te weten een maximale water-cement/bindmiddelfactor van 0,45 met een minimum cement/bindmiddelgehalte van 300 kg/m3. Een mogelijkheid om wel aan de eisen bij XD3 te voldoen, is het toepassenvan een maximale watercement/bindmiddelfactor van 0,45 en een minimum cement/bindmiddelgehalte van 300 kg/m3 in combinatie met ingebrachte lucht.

mk 0004Brugdek in maritiem milieu
 
Randvoorwaarden
  • soort constructie: betonnen brugdek
  • plaats: aan zee
  • mogelijk chemische aantasting: nee
Stap 1: Milieuklassen bovenzijde plaat:
  • Vochthuishouding: vochtig – maritiem.
  • Additionele invloeden: vorst met chloriden uit dooizouten. Uit tabel 2 volgt: Milieuklassen XC4 – XD3 – XS3 - XF4.
Stap 2: Chemische aantasting:
 
Niet van toepassing.
 
Stap 3: Milieuklassen onderzijde plaat
  • Vochthuishouding: nat / droog – maritiem.
  • Additionele invloeden: vorst. Uit tabel 2 volgt: Milieuklassen XC3 – XS1 – XF1.
Resultaat stap 1 t/m 3
  • Bovenzijde plaat: XC4 – XD3 – XS3 - XF4.
  • Onderzijde plaat: XC3 – XS1 – XF1.
Stap 4: Maatgevende ontwerpparameters
 
Constructief
 
Voor de bovenzijde van de betonplaat volgt uit tabel 5
  • minimale betondekking = 30 mm;
  • grenswaarde scheurwijdte = 0,2 mm.
Voor de onderzijde van de betonplaat volgt uit tabel 5
  • minimale betondekking = 30 mm;
  • grenswaarde scheurwijdte = 0,2 mm.
Betontechnologisch
 
De milieuklassen XS3 en XF4 (zonder ingebrachte lucht) zijn bepalend voor de betonsamenstelling. Uit tabel 5 volgt:
  • maximale water-cement/bindmiddelfactor = 0,45;
  • minimum cement/bindmiddelgehalte = 320 kg/m3.

Literatuur

    1. NEN-EN 196-2, Beproevingsmethoden voor cement - Deel 2: Chemische analyse van cement. Delft, NEN, 1995
    2. NEN-EN 206-1, Beton - Deel 1: Specificatie, eigenschappen, vervaardiging en conformiteit. Delft, NEN, 2001
    3. ISO 4316, Surface active agents - Determination of pH of aqueous solutions - Potentiometric method. Geneve, ISO, 1977
    4. NEN 6720, TGB 1990 - Voorschriften Beton - Constructieve eisen en rekenmethoden (VBC 1995). Delft, NEN, 1995
    5. NEN-ISO 7150-1, Water - Bepaling van ammonium - Deel 1: Handmatige spectrometrische methode. Delft, NEN, 2002
    6. ISO 7150-2, Water quality - Determination of ammonium - Part 2: Automated spectrometric method. Geneve, ISO, 1986
    7. NEN 8005, Nederlandse invulling van NEN EN 206-1: Beton - Deel 1: Specificatie, eigenschappen, vervaardiging en conformiteit. Delft, NEN, 2004
    8. Ontw. NEN-EN 13577, Waterkwaliteit - Bepaling van het gehalte aan aggressieve koolstofdioxide. Delft, NEN, 1999
    9. NEN-EN-ISO 7980, Water - Bepaling van calcium en magnesium - Atomaire absorptie absorptie spectrometrische methode. Delft, NEN, 2000
    10. DIN 4030-2, Beurteilung betonangreifender Wässer, Böden und Gase; Entnahme und Analyse von Wasser- und Bodenproben. Berlin, Beuth, 1991
    11. 'De juiste milieuklassen in vier stappen', 's-Hertogenbosch, ENCI, april 2005