CUR-Aanbeveling 045
Kathodische bescherming van wapening in betonconstructies

TERINZAGE Civieltechnisch CentrumUitvoering ResearchenRegelgeving Aanbeveling 45 KATHODISCHE BESCHERMINGVANWAPENING IN BETONCONSTRUCTIES Met hetpubliceren vandeze CUR-Aanbeveling wordtvoorzien inde behoefte aanregelge- ving voor kathodische bescherming vanwapening inbetonconstructies. Het uitgangspunt bijhet opstellen vandeze Aanbeveling isgeweest,dataandehand vaneen inspectie isvastgesteld datbescherming noodzakelijkisom deduurzaamheid vandebe- treffende betonconstructie teverzekeren. Kathodische bescherming iseen vandemethoden ombeton tebeschermen tegenschade als gevolg vancorrosie vandewapening. De wapening inhet beton wordtverbonden metdeminpool vaneen spanningsbron. De pluspool wordtverbonden meteengeleidend materiaaldatopofinhet tebeschermen be- ton wordt aangebracht. Despanning wordtvervolgens zoingesteld datdecorrosie vande wapening inhet beton nagenoeg volledigtotstilstand komt. Toepassing vankathodische bescherming betekentdatbijschade dieisontstaan dooringe- drongen chloride, geenchloridehoudend betonhoeftteworden verwijderd. Voistaankan worden methetrepareren vanplaatsen metzichtbare betonschade. Kathodische bescherming iseen controleerbare enbeheersbare beschermingvoorlange tijd, waarbij hetgoed functioneren regelmatigmoetworden gecontroleerd. Kathodischebe- scherming kanworden toegepast opconstructies waaraanreedsschade isontstaan door corrosie vandewapening, ofals preventieve maatregelbijconstructies waarschade wordt verwacht. Deze Aanbeveling isvan toepassing opconstructies ingewapend beton,waarin dewape- ning bestaat uitbetonstaal.lndien (gespannen)voorspanstaal aanwezigis,moeten aanvul- lende eisenworden gesteld aanhetsysteem omschade aanhetvoorspanstaal tevoorko- men. Hettoepassen vankathodische bescherming opvoorgespannen constructiesisniet in deze Aanbeveling geregeld. Deze CUR-Aanbeveling isopgesteld doorCUR-onderzoekcommissie B47 'Kathodische be- scherming vanbetonconstructies'. De Aanbeveling isgoedgekeurd doordeAigemene Voorschriftencommissie 'Beton'. Op moment vanpubliceren wasdesamenstelling vancommissie B47 alsvoigt: dr.R.F.M.Bakker (voorzitter) dr.ir.G.J.L. vanderWegen (secretaris, rapporteur) ing.P.Boone ing.L.Gilde ir.G.J.Klok ir.P.C.Nuiten dr.R.B.Polder ir.P.A.M.Zuidgeest ir.J.P.G.Mijnsbergen (coordinator) WBuist (mentor) De tekst voordeze Aanbeveling isopgesteld doordr.R.B.Polder enbewerkt doorir.C.A. van der Steen. Redactionele bijlagebijCement 1996nr.9(september) INHOUD 1 Onderwerp 3 2 Toepassingsgebied 3 3 Termen endefinities 3 4 Criteria 4 4.1 Bescherming, depolarisatie 4 4.2 Duurzaamheid, maximaleanodestroomdichtheid 5 5 Instrumenten 5 6 Onderzoek aandeconstructie 5 7 Ontwerp enmaterialen 6 7.1 Ontwerp 6 7.2 Beton 7 7.3 Wapening 7 7.4 Plaats anodes 7 7.5 Materiaalkeuze 8 7.5.1 Anodesysteem 8 7.5.2 Mortels 8 7.5.3 Kabels, aansluitpunten envoeding 9 7.6 Elektrisch ontwerp 9 7.6.1 Voeding 9 7.6.2 Zones 10 7.6.3 Monitoringsysteem 11 7.6.4 Overige onderdelen 11 7.7 Proefprojecten 11 8 Uitvoering 12 8.1 Aigemeen 12 8.2 Controle envoorbehandeling ondergrond 12 8.3 Kortsluiting 13 8.4 Continu'lteitwapening enverbindingen 13 8.5 Hechting deklaag 13 9 Activeri ngeninregeli ng 13 10 Keuring encontrole 14 10.1 Stroomverdeli ngover oppervlak 14 10.2 Bepaling specifieke elektrische weerstand 14 10.2.1 Beton 14 10.2.2 Mortel 15 10.3 Kortsluiting 16 10.4 Continu'lteit 16 10.5 Spanningsval 17 10.6 Hechtingomhulling 17 11 Beheer enonderhoud 17 12 Documentatie 18 Titels vanvermelde CUR-Aanbevelingen ennormen 18 Informatieve bijlage:Referentie-elektroden 19 Informatieve bijlage:Anodesystemen 20 2 1 2 3 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 Onderwerp Deze CUR-Aanbeveling geeftregels voorhetontwerpen, uitvoeren,controleren enonder- houden vaninstallaties voorkathodische bescherming (KB)vanwapeningsstaal inbeton- constructies inde buitenlucht doormiddel vaneen door eenstroombron opgelegdestroom of spanning. Toelichting Systemen meteenopofferingsanode vallenbuiten dezeAanbeveling. Toepassingsgebied Deze CUR-Aanbeveling isvan toepassingop betonconstructies waaraanschadeisontstaan of schade wordtverwacht alsgevolg vanwapeningscorrosie, aldan nietveroorzaakt door chloride inhet beton. De Aanbeveling isniet vantoepassing opvoorgespannen betonconstructies. Toelichting Het toepassen vankathodische bescherming opvoorgespannen betonconstructies ismoge- lijk, waarbij voorde installatie aanvullende eisengelden amnegatieve effectenopdevoorspan- wapening tevoorkomen. Vanwegedebeperkte ervaringmetkathodische bescherming van voorgespannen betonvaltdeze toepassing buitendezeAanbeveling. Kathodische bescherming istoepasbaarop constructiesdiezijn vervaardigd metalleinNeder- land gangbare cementen opbasis vanportlandcementklinker: GEMI(portlandcement), GEMIIi/B ofGEM III/A(hoogovencement) enGEM II/B-V (portlandvliegascement). Voorhet beschermen vanconstructies dievervaardigd zijnmet andere cementen, zoalsaluminium- cement engesulfateerd cement,isonvoldoende ervaringbeschikbaar. In plaats vandecoderingen volgensNEN3550:1995 (GEMI,IIof III) zal indeze Aanbeveling de oude benaming wordengehanteerd (portlandcement, hoogovencementofportlandvliegas- cement), waarmee echtersteeds decementen volgensNEN3550:1995 zijnbedoeld. Indien vergaande sCheurvorming en/ofafdrukken vanbeton isopgetreden, moetdezeschade eerst worden gerepareerd. Aandereparatiemortel moetenbijzondere eisenworden gesteldin verband metdetoepassing vankathodische bescherming. Kathodische bescherming wordtnietalleen aangebracht opde plaats metschade, maarover het oppervlak vandeconstructie waarschade iste verwachten. Termen endefinities Kathodische bescherming: eenelektrochemische beschermingstechniek, waarbijeensys- teem wordtge'lnstalleerd datdewapening beschermttegen corrosiedoormiddel vanhetop- leggen vaneen negatieve spanningaandewapening. Toelichting Hierdoorwordt depotentiaal vandewapeningten opzichtevanhetomringende betonnegatie- ver gemaakt, hetgeendecorrosiesnelheid zodanigverlaagtdat degewenste levensduurwordt gehaald. Kathode: dewapening vandeconstructie endeoverige daarinopgenomen metalendelen die met denegatieve poolvandevoeding wordenverbonden. Kathodereactie: eenchemische reductiereactie aanhetgrensvlak tussenkathode (wape- ning) enbeton. Anode: eenelektrode vaneen geleidend enniet ofnauwelijks aanoxydatie onderhevig ma- teriaal, dieisverbonden metdepositieve poolvandevoeding enop het betonoppervlak ofin het beton wordtaangebracht. Toelichting Vanuit deanode wordtviaeen elektrolyt (hetvocht inhet beton) debeschermstroom toege- voerd aandewapening, waardoordepotentiaal vandewapening tenopzichte vanhetomrin- gende betonnegatiever wordt. Prima ireanode: devoorziening diezorgt voordeinvoer vandestroom inhet anodemate- riaal. 3 3.6 3.7 3.8 3.9 Anodereactie: eenchemische oxydatiereactie aanhetgrensvlak tussendeanode enhet beton. Kathodische stroomdichtheid: destroom perkathodeoppervlak, uitgedruktinmAjm2s' Anodische stroomdichtheid: destroom peranodeoppervlak, uitgedruktinmAjm2 a' Toelichting De subscripts's' en'a'duiden opstaal, respectievelijk anode. Voeding: eenapparaat dateen gelukstroom meteenlage spanning laatlopen vandeanode naar dekathode. Toelichting Meestal bevatde voedingeentransformator eneen gelijkrichter diedenetspanning omzetten in de gewenste laagspanning. 3.10 Klemspanning: despanning diestaat tussen deplus- enminpool vaneen stroombron. 3.11 Potentiaalvanhetstaal: hetspanningsverschil tussendewapening enhet omringende be- ton, zoals dezewordt gemeten tenopzichte vaneen referentie-elektrode volgensdeAmeri- kaanse normASTM C876. 3.12 Referentie-elektrode: eenelektrochemische celdie opofinhet beton wordtaangebracht en waarmee depotentiaal vandewapeningten opzichtevanhetbeton kanworden gemeten. 3.13 Instant-offpotentiaal: depotentiaal gemetenopeen tudstip datvalttussen hetuitschakelen van destroom eneen seconde daarna. 3.14 Depolarisatie:hetverschil inpotentiaal vandewapening tussendeinstant-off potentiaalen de potentiaal enkeleurentoteen daglater (ziefig.7). Toelichting De depolarisatie iseen maat voordebescherming vandewapening tegencorrosie. 3.15 3.16 3.17 Kortsluiting: eenmetallisch contacttussendeanode endewapening. Toelichting Bij kortsluiting looptdebeschermstroom doordemetallische verbinding,waardoordebe- scherming tenminste inde directe omgeving verlorengaatofsterk vermindert. Pad met eenlage weerstand: eenplaats waardeweerstand tussenanodeenkathode veel lager isdan inde omgeving, maarwaargeen metallisch contactbestaat. Veld: eendeel vandetebeschermen constructiewaarvandeanodes inde uitvoeringsfase elektrisch gescheiden ZUnvan derest vandeinstallatie. Toelichting Afzonderlijke veldenworden voordeactivering samengevoegd toteen zone doorzeaan elkaar te koppel en. 4 3.18 Zone:eendeel vandetebeschermen constructiewaarvandebescherming inde bedrufsfa- se afzonderluk wordtgeregeld engecontroleerd. 4 Criteria 4.1 Bescherming,depolarisatie Voor elkezone moet derekenkundig gemiddeldedepolarisatie tussenhetuitzetten vande stroom (instant-off) eneen tUdstip tenminste 4en ten hoogste 24 uur later, groter ZUndan 100 mV.Degemeten depolarisatie voorelkeindividuele referentie-elektrode moettenmin- ste 80 mV bedragen enmag tenhoogste 250 mVzUn. 4.2 5 6 Deze eisen gelden vanafhetactiveren vandeinstallatie totaan heteinde vandelevensduur van debetonconstructie. Indien dedepolarisatie vantenminste eenreferentie-elektrode meerdan100 mVafwijkt van hetgemiddelde, moetnader onderzoek plaatshebben naardeoorzaak. Het voldoen aandeze eisen moettenminste tweemaal perjaar worden gecontroleerd. Het aantal meettijdstippen ineen depolarisatiemeting moettenminste vierbedragen. Toe/ichting Te hoge depolarisatie duidtopoverbescherming. Vanoverbescherming kansprake zijnindien de depolarisatie meerisdan 250 mV. Een grate afwijking vanindividuele waarnemingen kanwijzen opeen defect vandereferentie- elektrade, oplokale over-ofonderbescherming ofop een defecte aansluiting. Duurzaamheid, maximaIeanodestroomdichtheid De maximale anodestroomdichtheid bedraagtvooreenopkoolstof gebaseerd anodesys- teem 20mA/m 2 aen voor eenopgeactiveerd titaniumgebaseerd anodesysteem 100 mA/m 2 a' tenzij deleverancier andersaangeeft. De maximale anodestroomdichtheid magnietworden overschreden gedurendedegehele resterende levensduur vandeconstructie, vanafhetactiveren vandeinstallatie. Toelichting Het beperken vandemaximale anodestroomdichtheid isvan belang voordelevensduur van het anodemateriaal endaarmee vandekathodische bescherming. Bijde opgegeven straom- dichtheid isonder normale omstandigheden gedurendetenminste 10jaar geen groot onder- houd noodzakelijk. Welzijnperiodieke controlesvereist(zie11). Instrumenten Een (wisselstroom )weerstandsmeter mageenonnauwkeurigheid hebbenvantenhoogste 0,1 Qinhet meetbereik 0-100 Qen 100 Qinhet meetbereik 0-100 kQ. De frequentie moet50-1000 Hzbedragen. Een (gelijkspanning) spanningsmeter moeteeningangsweerstand hebbenvantenminste 10 MQ enmag eenonnauwkeurigheid bezittenvantenhoogste 1mV inhet meetbereik o - 1 Ven 10mV inhet meetbereik 0-10 V. Een (gelijkstroom) stroommetermageenonnauwkeurigheid hebbenvantenhoogste 0,1 mAinhet meetbereik 0-100 mAen1mA inhet meetbereik 0-1 A. Onderzoek aandeconstructie Voordat eenkathodische beschermingsinstallatie wordtontworpen enaangebracht, moet een onderzoek aandebetonconstructie plaatshebben. Sij het onderzoek moetnaast dossieronderzoek naarhistorische informatieeenrepresen- tatief beeldworden verkregen van: ? de opbouw vandebetonconstructie (grootteentype onderdelen ofelementen); ? aanwezige scheurvorming, delaminatieenlosse delen; ? aanwezige betondekking, ligging,maaswijdte enmiddellijn vandewapening; ? de carbonatatiediepte; ? het chloridegehalte, alsfunctie vandediepte; ? de elektrische weerstandvanhetbeton; ? de corrosietoestand vandewapening endemate vanaantasting (visueel),eventueel aan- gevuld metpotentiaalmetingen; ? de elektrische continuneit vandewapening; ? de aanwezigheid vanoude reparaties, coatings,hydrofoberingen eninjecties endaarbij ge- bruikte typenmortel, primers, verflagen, hydrofobeermiddelen eninjectiemiddelen; ? de vochtbelasting endevochtverdeling overdeconstructie; ? de aanwezigheid vaningestorte metalendelen,lOalshemelwaterdoorvoeren, schroefhul- zen, ankers enbevestigingen vanhekwerken. Toelichting Het onderzoek bevatonderdelen vaneen normale inspectie inverband metbetonschade en aanvullend eenaantal voorkathodische bescherming belangrijkeelementen. Specifiekeas- 5 77.1 b Figuur 1 Plaatsing anodeafhankelijk vangeometrie en wapening a. Eenvoudige geometrie:anodeaanboven of onderzijde b. Ingewikkelde geometrie:anodeaantwee of meer zijden of inhet midden 6 pecten vandetebeschermen constructiekunnenvandoorslaggevend belangzijnvoor het goed functioneren vandeinstallatie endaarmee voordekosten. Daarom moetdevoor katho- dische bescherming relevanteinformatie voorafworden verkregen,zodathiermee reedsbijhet ontwerp rekening kanworden gehouden. Niet alleen degemiddelde waardeperbouwdeel isvan belang, ookdeuiterste waarden.ln het bijzonder geldtditvoor dedekking opde wapening envoor devochtbelasting. Het isvan belang vasttestellen ofhet chloride isingedrongen ofingemengd. Bij zeer natte betonconstructies metportland cementmoetdegevoeligheid voordealkali-si- licareactie (ASR)vanhetbeton worden beoordeeld volgensCUR-Aanbeveling40.lndien het beton gevoelig isvoor ASR, moet debeslissing kathodische beschermingtoe tepassen wor- den heroverwogen. Bijtwijfel kaninzulke gevallen doormiddel vanproeven wordenonder- zocht ofergevaar bestaat voorASRbijtoepassing vankathodische bescherming. Toelichting Door hetlopen vandestroom worden denatrium- enkaliumionen (alkali-ionen) naardewape- ning toegevoerd. Indienhettoeslagmateriaal reactiefis,kan hierdoor hetalkaligehalte boven de kritische waardekomenteliggen enkan ASR-schade ontstaan. Gecontroleerd moetworden of in de nabijheid vandeaan tebrengen kathodische bescher- ming gelijkstroombronnen aanwezigzijndiedewerking negatief kunnenbeYnvloeden ofdat de aan teleggen instaliatie dewerking vanreeds aanwezige installaties zalbeYnvloeden. In voorkomende gevalienmoetnaderworden onderzochtmetwelke maatregelen ongewenste effecten zijntevoorkomen. Toelichting Gedacht kanworden aanbijvoorbeeld aanwezigekathodische bescherming vanleidingen of gelijkstroomtractie. Ontwerp enmaterialen Onderscheid wordtgemaakt tusseneisenenrichtwaarden. Eisenrichten zichopdegewens- te prestatie enop deduurzaamheid vanhetsysteem. Richtwaarden gevenaanwaarop moet worden geletomdeeisen tekunnen realiseren. On twerp Het ontwerp vaneen kathodisch beschermingssysteem moetzodanig vanaard zijn,datde beschermstroom permanent,opbetrouwbare wijzeen in voldoende matenaardetebe- schermen wapeningvloeit. Plaatselijke onder-ofoverbescherming moetworden voorkomen. Toelichting Onderbescherming kanertoe leiden datlokaal tochcorrosieschade ontstaat.Overbescher- mingvermindertonnodigde levensduurvanhetanodemateriaal endaarmeevan degeheleka- thodische bescherming. Een ontwerp moetduidelijkheid gevenover: ? de plaatsing vandeanode(s) tenopzichte vandedoorsnede; ? de tegebruiken materialen, lOalsanode enreparatiemortel; ? het elektrisch ontwerp,zoalscircuit, voeding, zonering enmonitoring; ? de werkwijzen (uitvoeringsaspecten); ? de wenselijkheid vaneen eventuele proefprojectfase. Bij het ontwerp moetendeaangegeven richtwaarden in beschouwing wordengenomen. Over- ofonderschrijden vanderichtwaarden vermindertdebetrouwbaarheid vanhetsys- teem. Bij het over- ofonderschrijden vanderichtwaarden ofeisen moethetontwerp wordenaange- past, bijvoorbeeld doorhetsysteem optedelen in meer zones, ofdoor eenander anodesys- teem tekiezen. R 2 /R 1 < 5 waarin: 'R?) I R 1 isde weerstand tussendeanode endeeerste laagwapening gezienvanafdeanode, inQ; R 2 isde weerstand tussendeanode endetweede laagwapeninggezien vanafdeanode, in Q. 7.2 7.3 7.4 Figuur 2 Meten aanboorkern inhet laboratorium ter bepaling vandestroomverdeling Toelichting Het voldoen aanderichtwaarden kansoms pasinde uitvoeringsfase ofbU de activering daad- werkeluk wordenvastgesteld. Sij het antwerp moetaandacht wordengeschonken aandegewenste levensduur, hetge- bruik, hetuiterlijk endeuitvoering. Beton Het beton maggeen scheuren bevattendiedewerking vandekathodische bescherming na- delig be'invloeden. Eerderuitgevoerde reparatiesmogengeenbelemmering vormenvoor het goed functioneren vandekathodische bescherming. Indien eraanwijzingen bestaandathetbetonoppervlak isvoorzien vaneen afwerking diede stoomdoorgang belemmert,moetworden nagegaan ofcorrigerende maatregelennoodza- kelijk zijn. Toelichting Scheuren inhet beton, loodrecht ophet oppervlak, ZUnaanleiding totpaden metlage weer- stand. Evenwijdige scheuren(delaminatie) resulterenineen hoge weerstand. Kunstharsgebonden mortelsgeleiden geenstroom. Wapening ineen kunstharsgebonden mortel ontvangt dusgeen kathodische bescherming. Het realiseren vanvoldoende bescherming vandewapening kanbetekenen datoude repara- ties met kunstharsgebonden mortelsmoetenwordenverwuderd, Ais het betonoppervlak eenafwerking bezitdieeen belemmering vormtvoordestroomdoor- gang, zoalseenhydrofobering, kanhetbijeen oppervlakte-bedekkende anodenoodzakelijk zun deslecht geleidende laagteverwijderen, Wapening AIIete beschermen wapeningmoetmetallisch contactmakeneninverbindingstaan metde minpool vandegelijkstroombron (voeding).Deweerstand tussentweeverschillende wape- ningsstaven opmeer dan1meter afstand vanelkaar, magalsrichtwaarde tenhoogste 1 Q bedragen. P/aats anodes De anode moetzodanig wordenaangebracht datdestroom metname bijde corroderende wapening komt.Hierbij moetrekening wordengehouden metderuimtelijk verdeling vanhet aanwezige chloride(ofdecarbonatatie) ende ligging vandewapening. Indien eenlaag wapening (eenwapeningsnet) inde doorsnede aanwezigis,kan een goede stroomverdeling wordenbereiktmeteenanode dieopeen zijde vanhetbetreffende bouw- deel isaangebracht. Indienmeerlagen wapening inde doorsnede aanwezigzijn,moet wor- den nagegaan ofeen goede stroomverdeling zalontstaan bijde beoogde plaatsing vande anode, zoalsbijvoorbeeld eenzijdig,tweezijdig ofinde doorsnede (fig.1). Ais aile wapening ineen doorsnede moetworden beschermd, zoalsbijvoorbeeld bijinge- mengd chloride, moetdeverhouding inweerstand tussenanodeeneerste laagwapening en anode entweede laagwapening wordenberekend uitde respectievelijke afstandentotde anode enworden getoetst aanderichtwaarde. In geval vantwijfel moetdeweerstandsverhouding tussendeverschillende lagenwapening worden gemeten aaneenboorkern (fig.2). Ais richtwaarde voordestroomverdeling ineen doorsnede geldt: Toelichting Destroomverdeling inde doorsnede tussendeeerste entweede laagwapening gezienvanuit de anode, buvoorbeeld deonder- enbovenwapening ineen plaat, kanniet inhet werk worden bepaald omdatdewapening meestalcontinuis. In beton metportlandcement isde stroomverdeling naarverwachting relatiefgelukmatig tot dieptes van150 mm.ln constructies methoogovencementen anderecementsoorten meteen 7 8 7.5 7.5.1 7.5.2 hoge elektrische weerstand. zoalsportlandvliegascement, zaldetweede laagwapening aanzienlUk minder stroom ontvangen dandeeerste laag.Globaal zalinbeton meteenhoge specifieke weerstand de stroomverdeling evenredigzUnaandeafstand tussendeanode ende eerste ende anode endetwee- de laag wapening. Indien beidelagenwapening inbeton meteenhoge weerstand moetenwordenbeschermd ende anode eenzUdig wordtgeplaatst, zUnmetingen inhet laboratorium aanteraden, uittevoeren aanboorkernen uit de constructie (ofandere proefstukken metvergelUkbare eigenschappen). Deverschillende delen van dewapening moetenhierinvanelkaar worden gersoleerd. Materiaalkeuze Anodesysteem Het anodesysteem moet: ? een gelijkmatige stroomverdeling totgevolg hebben; ? mechanisch enelektrisch duurzaam zijn; ? leiden toteen acceptabele massaverhoging; ? leiden toteen acceptabele veranderingvanhetuiterlijk vandeconstructie. De stroomverdeling binneneenanode moetzodanig zijn,datdespanningsval tussenhet anodeoppervlak nabijdeprimaire anodeenhet anodeoppervlak opeen zogroot mogelijke afstand daarvandaan, beperktis.De spanningsval magnietmeer bedragen dantenhoog- ste 10% vandeklemspanning. Toelichting Het anodesysteem bestaatuithetelektro-actieve anodemateriaalende eventueel benodigde omhulling (deklaag), plusdevoorzieningvoorde invoervandestroom inhetanodemateriaal. Er bestaan verschillende typenanodesysternen, diezUn onderte verdelen opbasis vandegeo- metrie ofop basis vanhetelektro-actieve materiaal(ziedeinformatieve bUlage). De capaciteitvan eenanodesysteem wordtmeestaldoordeleverancieraangegeven intermen van maxirnale stroomdichtheid vandeanode. Hiermee wordtbeoogd eengoede duurzaam- heid tebewerkstelligen. Opkoolstof gebaseerde systemenhebbeneenlagere maximale stroomdichtheid danoptitanium gebaseerde systemen. Bij geleidende coatingswordtdoorde leveranciermeestaleenmaxima Ieafstand tussendepri- maire anoden aangegeven. Dezeisin de orde vaneen tottwee meter. Ook bijtitaniumsystemen wordtdoordeleverancier vaakeenmaxima Ieafstand aangegeven tussen depunten waardestroom wordtingevoerd. Dezekanenkele meters bedragen. Het uiterlijk vandeconstructieverandertovereenkomstig hetgeometrischetypevandeanode. Een deklaag alsomhulling vaneen gaasanode leidttothet opdikken vandeconstructie. Een geleidende coatingiszwartdoorde koolstoftoevoeging enwordt daarom vaakovergeschilderd met eencosmetische deklaag.Eisenaanhetuiterlijk worden hiernietnader uitgewerkt. Mortels Mortels voordeomhulling vandeanode, zoalseendeklaag, vullingvansleuven ofinjectie van boorgaten enmortels voorreparatie vanopengehakte plaatseninverband metbijvoor- beeld losseschollen, delaminaties ofplaatsing vanreferentie-elektroden, moetenvoldoen aan CUR-Aanbeveling 11of21. In verband methettoepassen inkathodische bescher- mingssystemen wordendevolgende aanvullende eisengesteld: a. de mortel moetvoldoende duurzaamzijn; b. de elektrische weerstandvandemortel moetIiggen tussen 0,5en2maal hetberekende gemiddelde, ofde teverwachten weerstandvanhetbeton. Toelichting Cementgebonden reparatiemortelsbevattenvoldoende cementomweerstand tebieden te- gen schade doordezuurproductie alsgevolg vandeanodereactie. Omdat kunstharsgebonden mortelseenzeer hoge weerstand hebben,zijnzijnietgeschikt. Mi- nerale toevoegingen alssilicafume kunnendeweerstand vancementgebonden rnortelssterk verhogen. Cementgebonden, polymeergemodificeerde (pee)mortels kunnenookeen hoge weerstand hebben.Binnendepcc-mortels bestaateengrote variatie inde specifieke weer- stand, medeafhankelijk vanhettype engehalte aanpolymeer enandere toevoegingen. Hetis echter ookmogelijk dateen mortel eenlagere weerstand heeftdandeconstructie, bijvoor- beeld eenongemodificeerde mortelopbasis vanportland cementineen betonconstructie met hoogovencement. Tabe/1 G/oba/e richtwaarden voordespecifieke elektrische weerstandvangrindbeton inbe- staande constructies (ouderdom > 10 jaar). De omstandigheden tussenrechtehaken zijn deovereenkomstige /aboratoriumklima- ten milieu zeer nat,onder water, spatzone [vochtkamer] buiten inweer enwind specifiekeelektrische weerstand Pbeton {Q m) PQrtlandcement(CEM I) I hoogovencement (CEMHI/B) 50 -200 I 300 -lQOO buiten beschut, gecoat [20°Cj80% RV] niet gecarbonateerd idem, gecarbonateerd binnenklimaat (gecarbonateerd), [20 °Cj50% RV] 200 -500 1000 enhoger 3000 enhoger 1000-4000 2000 -6000 enhoger 4000 -10000 enhoger De geschiktheid vaneen mortel voortoepassing bijkathodische bescherming, moetvooraf worden bepaald. Ditkan door despecifieke weerstand vandemortel tevergelijken metde specifieke weerstand vanhetbeton vandeconstructie oftevergelijken metglobale, uitproe- yen verkregen richtwaarden. Bijde elektrische weerstandvanbeton moetalttid rekeningwor- den gehouden meteenvrijgrate spreiding binneneenconstructie enzelfs binnen eenbouw- deel, onder meerdoordeinhomogeniteit vanhetbeton. Tabell geeftglobale richtwaardenvoordespecifieke weerstand vangrindbeton inbestaan- de constructies, diezijn verkregen uitlaboratoriumproeven enmetingen inde prakttik. 7.5.3 Kabels,aansluitpunten envoeding Kabels enverbindingen moetenvolledigzijngeYsoleerd enwaterdicht zijnafgewerkt. Toelichting Kabels enverbindingen inhet anodecircuit zijngevoeligvoorversnelde corrosieindiencontact optreedt tussenhetmetaal vandekabel enhet beton. Bij contactpunten opdewapening moetroestgoedworden verwijderd, moetendegelijke klemmen wordengebruikt ofmoet eenlasverbinding wordengemaakt. De weerstand vaneenverbinding, gemetenbijde uitvoering, moetbeperkt zijn.Aisricht- waarde geldteenweerstand vantenhoogste 1 Q. De voeding moetveiligenduurzaam zijnenvoldoen aandebetreffende Nederlandse nor- men (NEN 1010) ofvergelijkbare buitenlandsenormen,alsmede afdoende zijnbeschermd tegen (indirecte) schadedoorblikseminslag. De kast waarin devoeding zichbevindt moetdegelijk zijnenworden beschermd tegenbe- schadiging eninwateren (spatwater). Voorkabelgoten ofbuizen waarin deleidingen worden weggewerkt, moetdeugdelijk materiaalwordengebruikt, dattegen weerenwind bestand moet zijn.Tevens moeten leidingen tegenvandalisme wordenbeschermd. 7.6 Elektrischontwerp Het elektrisch ontwerpvandeinstallatie moetingaan op: ? de capaciteit vandeonderdelen; ? de algehele opzetvan hetkathodische beschermingssysteem, zoalsdeindelinginzones; ? het aantal, hettype ende plaatsing vandereferentie-elektroden voorcontrole vandebe- scherming. 7.6.1 Voeding De capaciteit vandevoeding moetvoorelkezone voldoende zijnomdemaximaal benodig- de beschermstroom televeren, gerekend overhettotale staaloppervlak vandetebescher- men wapening enoverige onderdelen. 9 10 7.6.2 Ais richtwaarde voordemaximale stroomdichtheid moetvoorrelatief drogeconstructies 20 mA/m2s wordengehanteerd. Voorzeer natte enrelatief veelchloride bevattende construc- ties geldt alsrichtwaarde 50 mA/m2s' Toelichting De daadwerkelijk benodigdebeschermstroom kansterk uiteenlopen, afhankelijkvanhettype constructie endevochtbelasting. Inde tehanteren maximaIewaarde moeteenflinke reserve worden ingebouwd. Voorconstructies diegeen hogevochtbelasting ondergaan,kaninnormaal bedrijf worden gerekend opeen stroomdichtheid vancirca 5 mA/m 2 S' Indien dehoeveelheid staal onbekend is,moet dezeworden geschat opgrond vanhettype constructie. De richtwaarde voordebenodigde capaciteitvoordevoeding wordtberekend uithet staalop- pervlak maaldemaximale stroomdichtheid. De spanning dienodig isom degewenste stroomtelaten lopen varieertvan 2tot20 V.De span- ning wordt bepaald doorhettype anode(materiaal) envooral doordeelektrische weerstand van hetbeton. Drogeconstructies behoevenbijoverigens gelijkeomstandigheden eenhogere spanning dannatte. Ditgeldt evenzeer voorhoogoven- versusportlandcementbeton. Het ontwerp moetaangeven ofde voeding functioneert opbasis vanconstante stroom (stroomgestuurd systeem),waarbijinde regel eenmaximale spanninginacht wordt geno- men, ofop basis vanconstante spanning(spanningsgestuurd systeem),waarbijmeestal een begrenzing inde maximale stroomwordtaangehouden. Ten behoeve vandepolarisatiemetingen moetdevoeding zijnvoorzien vaneen schakelaar voor hetonderbreken vandestroom inhet laagspanningscircuit vanelke zone. Devoeding moetvoorelke zonezijnvoorzien vanaansluitingen voorhetmeten vandeafgegeven stroom en de spanning. Aileaansluitingen moetenduidelijk zijngemerkt. Zones Het tebeschermen oppervlakmoetzonodig inmeer zones worden verdeeld opbasis vante verwachten verschilleninstroombehoefte ofstroomgeleiding vanverschillende construc- tieonderdelen. Toelichting Verschillen kunnenwordenveroorzaakt doorvariatie in: ? vochtbelasting ofvochttoetreding; ? cementsoort ofbetonsterkteklasse; ? chloridegehalte ofzuurstoftoetreding (doordeaanwezigheid vaneen coating). Maatgevend bijverschillen instroomgeleiding isde elektrische weerstandvanhetbeton . De binnen eenzone gemeten weerstanden tussenhetbetonoppervlak endetebescher- men wapening, moetenIiggentussen 0,5en2maal degemiddelde weerstand.Isde variatie groter, danmoeten delenmetgelijksoortige weerstandbijelkaar ineen zone worden ge- plaatst. Toelichting Coatings enandere oppervlaktebehandelingen (hydrofoberen)dieworden aangebracht als onderdeel vanhetherstel, werkenopdewat langere duurnivellerend opverschillen inweer- stand voorzover deverschillen zijnveroorzaakt doorvariaties invochtbelasting. Sij verschillen instroombehoefte, bijvoorbeelddoor(grote) verschillen inchloridegehalten, moet proefondervindelijk wordenbepaald ofaan decriteria in4wordt voldaan alseen zone wordt aangehouden. Een zone magnietgroter zijndan 500 m 2. Elke zone moet apart regelbaar tezijn. Toelichting Het apart regelbaar zijnwordt bereikt doorvolledige galvanische scheidingvandevoedingen van aparte zones, ofdo ore enregelbare weerstand vanvoldoende vermogenenduurzaamheid in serie teschakelen metelke zone. Een zone groter dan500 m 2 istoegestaan alsopgrond vanhomogeniteit invochtbelasting (weerstand) engeometrie, alsmedevanuitonderhouds- enbeheersbeleid wordtaangetoond dat aan deoverige eisenwordt voldaan. 7.6.3 7.6.4 7.7 Monitoringsysteem Een monitoringsysteem waarmeekanworden gecontroleerd ofaan decriteria in4wordtvol- daan gedurende degebruiksperiode, moetonderdeel zijnvan een installatie voorkathodi- sche bescherming. Toelichting Een monitoringsysteem bestaatuitreferentie-elektroden ende bUbehorende bekabelingen contactpunten. Inhet ontwerp wordthettype, hetaantal ende globale plaatsvandereferen- tie-elektroden aangegevenentevens dewUze vanaanbrengen, alsmedebUvoorbeeld hettype mortel waarin dereferentie-elektroden wordengeplaatst. Er bestaan verschillende typenreferentie-elektroden (zieinformatieve bijlage),meteenuit- eenlopende duurzaamheid enstabiliteit opdelangere termUn. ErzUn nog geen typen bekend die een bewezen levensduur hebbenvantenminste 10jaar. Referentie-elektroden moetenv66rhetinbouwen wordenbeproefd opeen correcte poten- tiaalaanwijzing volgensvoorschrift vandeleverancier. In elke zone moet tenminste eenreferentie-elektrode per100 m 2 betonoppervlak worden toegepast. Perconstructie moetentenminste driereferentie-elektroden wordenaange- bracht. Indienverschillende soortenbouwdelen ineen zone worden geplaatst, bijvoorbeeld kolommen enbalkonplaten, moetperzone inelk bouwdeel tenminste eenreferentie-elek- trode worden aangebracht. De referentie-elektroden moetenwordeningebouwd nabijdemeest actief-corroderende wapening, eventueelinmortel meteenhoog chloridegehalte. Toelichting De referentie-elektroden gevendoorhetplaatsen bUde meest actief-corroderende wapening. de mate vanbescherming aanvandeslechtste plaatsenbinnendeconstructie. Indienhet staal daarisbeschermd, zalhet overal elders ookzUnbeschermd. Er zijn aanwUzingen dateen tekorte afstand tussendereferentie-elektrode endeanode leidt tot onjuiste meetresultaten. Aanbevolenwordtdereferentie-elektrode inieder geval opgelUke diepte aantebrengen alsdetebeschermen wapening. Een referentie-elektrode geplaatstnaasteenlas,met name ineen ander metaal zoalseenko- peren smeltlas, kandemeting negatief be"lnvloeden. Aanbevolenwordteenafstand vanten minste 200mmaantehouden tussendereferentie-elektrode ende las. Overige onderdelen Kabels, inclusief eventuele verbindingen enkoppelingen, moetendestroom gelijkmatig ver- delen. Dedoorsnede moetzoworden gekozen, datdespanningsval overdekabellengte ten hoogste 5%bedraagt vandeklemspanning. Eengrotere spanningsval isalleen toegestaan als maatregelen wordengenomen dieertoe leiden, datterplaatse vandeaansluiting vande kabels opde anode dejuiste klemspanning aanwezigis. Het aantal kabels inhet anode- eninhet wapeningscircuit moetperzone tenminste twee bedragen. Hetaantal aansluitingen inhet anode ofwapeningscircuit moettenminste twee per veld bedragen. Toelichting Op deze wUzewordt voorkomen datwanneer ?enaansluiting uitvaltdoorbUvoorbeeld kabel- breuk. degehele zonestroomloos wordt. De kabels inhet positieve ennegatieve circuitmoeten herkenbaar zijnaan dekleur. Bijde voeding enineventuele verbindingskasten moetendekabels verderzijngenummerd naar constructiegedeelte ofzone. Kabels vanreferentie-elektroden moetenduidelijk herkenbaar zijn. Proefprojecten Om inzichtte krijgeninhet functioneren vandekathodische beschermingverdient hetopzet- ten van een proef insommige gevallenaanbeveling. Metingenmoetenvoldoende represen- tatiefzijn. Eenproefmeteen geactiveerdekathodischebescherming moeteenduurhebben van tenminste driemaanden enbijvoorkeur wordenuitgevoerd inhet voor- ofnajaar. 11 12 8 8.1 8.2 Toelichting Een proefproject betrefthetaanbrengen vankathodische beschermingop een(klein) deelvan de tebeschermen constructie,zoveelmogelijk volgenshetplan voor devolledige installatie. Meestal wordtintensiever gemetendaninde praktUk. Te hoge oftelage(gemiddelde) temperaturen envochtbelastingen alsmedeeentekortemeet- periode, kunnenniet-representatieve gegevensopleveren. Uitvoering Algemeen Bij de uitvoering moetendeuitgangspunten wordengecontroleerd dieafkomstig zijnuithet onderzoek (zie6)en die zijn gebruikt bijhet ontwerp. Het kathodische beschermingssysteem moetworden aangebracht overeenkomstig de voorschriften vandeleverancier. Nagegaan moetworden ofwordt voldaan aandeeisen ofrichtwaarde voor: ? de afwezigheid vankortsluiting; ? de stroomverdeling overhetoppervlak; ? de stroomverdeling binnendeanode; ? het spanningsverlies inde kabels; ? de continuneit engeleiding vanverbindingen; ? de duurzaamheid vandedeklaag. Controle envoorbehandeling ondergrond Tijdens deuitvoering moetdeschadeomvang perconstructiedeel ofelement wordenge- toetst aanhetonderzoek volgens6.Aile tebeschermen onderdelenmoetenwordenafge- klopt omdelaminatie optesporen. Hetresultaat moetschriftelijk wordenvastgelegd. Dude reparatieplekken moetenwordenvastgelegd enverwijderd, tenzijdoorhetmeten van de elektrische weerstandmetwisselstroom (zie10.1) wordt aangetoond dateen goede stroomgeleiding mogelijkis. Op aile opengehakte plekkenmoetde kenmiddellijn vandewapeningworden gecontroleerd op een reductie vandedoorsnede doorcorrosie. Steekproefsgewijs moetdewapening wor- den gecontroleerd bijroestvlekken, ookalshet beton nietisgescheurd. Indieneenreductie van dekenmiddelijn isopgetreden, moetworden nagegaan ofbijleggen vanwapening om constructieve redenennoodzakelijk is. De dekking opdewapening moetworden gemeten envastgelegd, inhet bijzonder opplaat- sen waar eenlage dekking wordtverwacht. Aileplaatsen waarminder dan10mm dekking aanwezig is,moeten wordengeregistreerd. Opdeze plaatsen moetextradekking ofeen iso- lerende laagworden aangebracht. Metalen deleninhet betonoppervlak, zoalsbinddraad, moetenzoveelmogelijk wordenver- wijderd ofteruggebogen, zodateendekkingnaaralle kantenvantenminste 10mm ontstaat. Is het vergroten vandedekking nietmogelijk, danmoeten dezeplaatsen wordenge"lsoleerd, bijvoorbeeld meteenisolerende coating. Toelichting Het registreren vanplekken meteen lagedekking « 10mm) vereenvoudigt hetlater opsporen van eventuele defecten. Het betonoppervlak moetzodanigwordenvoorbehandeld, dateen goede hechting kanont- staan metdeaan tebrengen deklaagofcoating. Toelichting Het reinigen geschiedt veelaldoorstralen vanhetbetonoppervlak. Losse delenmoeten wordenverwijderd enhersteld meteenreparatiemortel dievoldoet aan de materiaaleisen volgens7.5.2.Bijreparaties tenbehoeve vankathodische bescherming is het niet noodzakelijk meerbeton teverwijderen dandelosse delen. Het wapeningsstaal datzichtbaar wordt,moetworden ontdaan vanlosse roestdoormiddel van borstelen oflicht stralen. 8.3 8.4 8.5 9 Wijde scheuren loodrecht ophet oppervlak (> 0,3 mm) moeten wordendichtgezet meteen isolerend materiaal, zoalseencoating ofinjectiehars. Sij het repareren maggeen gebruik wordengemaakt vanhechtlagen ophet beton ofrondom de wapening dieeen verstoring kunnenbetekenen vandegelijkmatige stroomverdeling. Toelichting Het gebruik vankunstharsgebonden hechtlagen(primers)ophet oude beton, alsmede het aanbrengen vaneen kunstharsgebonden laagopdewapening, isniet toegestaan. V66r hetaanbrengen vandekathodische bescherming inde vorm vaneen geleidende coa- ting, moet hetoppervlak opkortsluiting wordengecontroleerd doormiddel vanafvonken. Toelichting Afvonken heeftplaats doormeteen metalen borstellangs hetoppervlak testrUken. Deborstel is hierbU verbonden metdeene endewapening metdeandere poolvaneen stroombran met een signalering voorkortsluiting. Hetvoltage bedraagt doorgaans 9Vof meer. Kortsluiting Kortsluitingen ineen kathodisch beschermingssysteem moetenwordenvermeden. Ais richtwaarde geldtdatdeweerstand (R AK) tussen anodeenkathode (wapening) tenminste 1 Q moet bedragen. Toelichting Kortsluiting ontstaatbijvoorbeeld doordatbinddraadjes inhet betonoppervlak contactmaken met deanode ofdoordat ercontact istussen deanode enmetalen delenophet be- tonoppervlak, zoalshekwerken enhemelwaterafvoeren. Het verdient aanbeveling decontrole opkortsluiting bUgrate zones uittevoeren perveld, voor- dat deze worden samengevoegd toteen zone. Een aanwUzing voordeaanwezigheid vankortsluiting iseen duidelijk lagereweerstand ineen veld ofeen zone dandegemiddelde waardevanailevelden ofzones. Continui"teit wapeningenverbindingen Tijdens deuitvoeringsfase moetdecontinu"lteit vandewapening steekproefsgewijs worden gecontroleerd. Sijhet aanbrengen vanverbindingen, vooraldieopdewapening, moetde goede geleiding vanelke verbinding wordengecontroleerd. Toelichting BU afwUkingen vandeontwerpinformatie kandan tUdig worden ingegrepen. Hechting deklaag De aangebrachte mortel-,spuitbetonomhulling ofcoating moetblijvend hechtend worden aangebracht. Activering eninregeling Ten minste 14dagen nahetaanbrengen vandelaatste mortel, coating ofandere materialen, mag hetkathodische beschermingssysteem wordengeactiveerd. Toelichting Deze periode isnodig vooreengoede doorharding vandetoegepaste materialen. Direct v66rhetactiveren moetendevolgende controles wordenuitgevoerd: ? meten vanderustpotentialen vandereferentie-elektroden; ? meten vandewisselstroomweerstanden vanailezones endeelcircuits; ? testen vanhetsysteem opcorrecte polariteit doormiddel vankort aanzeUen vandestroom en meten vanderespons vanhetstaal tenopzichte vandereferentie-elektroden ofexter- ne elektroden. Sijdeze proef moetdepotentiaal vandewapening negatieverworden. Isdit niet hetgeval, danisdit een aanwijzing vooreenverkeerde aansluiting (wapeningaande positieve poolvandevoeding), diedirect moetworden gecorrigeerd. 13 Figuur3 Meten weerstand overhetbetonoppervlak Figuur 4 Meten vandeelektrische weerstandvanbe- ton volgens Wennermeteensensor ophet betonoppervlak 10 10.1 10.2 10.2.1 14 Het inbedrijf stellen moetplaatshebben doordevoeding aantezetten meteen instelling die leidt toteen stroomdichtheid vanongeveer 5mA/m2s bijdroge enongeveer 10mA/m2s bij natte constructies. Bij een stroomgestuurd systeemmoetdegewenste stroomdirectworden ingesteld. Bijspan- ningsgestuurde systemenmoeteenbeginspanning wordengekozen dieongeveer leidttot de genoemde stroomdichtheden. Vervolgens moetendespanning, destroom endestaalpotentialen gedurendeeenuurtot enkele urenworden geregistreerd. Toelichting Direct nahet inschakelen zaldespanning, respectievelUk destroom, relatiefsnelveranderen. Meestal neemtdespanning toe(bUstroomgestuurd systeem)ofwordt destroom kleiner(bU spanningsgestuurd systeem). Is na enkele urendespanning ofde stroom minofmeer stabiel ophetgewenste niveau,dan wordt deinstallatie alsgeactiveerd beschouwd. Wordendespanning ofstroom nietstabiel, dan isdit een aanwijzingvoor eenfout inhetsysteem enmoet deoorzaak hiervanworden op- gespoord. Toelichting Ook buitensporig hogeoflage spanningen ofstromen zijneen aanwUzing daterdefecten inhet systeem zitten. In de activeringsfase kunnenlageklemspanningen instroomgestuurde systemeneenaanwU- zing geven daterergens kortsluiting aanwezigis.Inspanningsgestuurde systemenduidteen onverwacht hogestroom opkortsluiting. Indiendeinstallatie isopgedeeld in(kleine) zonesof op andere wUze(tUdelijk) kanworden opgedeeld inkleinere gedeelten, vereenvoudigt dathet opsporen vankortsluitingen. Na het activeren gaatdeinregelperiode invan circa 3maanden. Een eerste controle moetplaatshebben naenkele dagentotweken. Perzone moeten de stroom, despanning ende potentialen wordengemeten bijeen ingeschakelde kathodische bescherming. Vervolgensmoetendepolarisatiemetingen wordenuitgevoerd gedurende cir- ca 4 tot 24 uur. Een volgende controlemoetplaatshebben naongeveer 4,8en 12 weken. De stroom moetinde eerste 4weken naactivering wordenaangepast alsdegemiddelde de- polarisatie minderdan 50 mV ofmeer dan 300 mVbedraagt. Nadeze periode moetde stroom worden aangepast alsdegemiddelde depolarisatie minderdan 100 mVof meerdan 250 mVbedraagt. Keuring encontrole Stroomverdeling overhetoppervlak Voor eenbeeld vandestroomverdeling overhetoppervlak moetdewisselstroomweerstand (ROoK) worden gemeten tussendewapening eneen metalen elektrode dieviaeen bevochtig- de spons ophet betonoppervlak wordtgeplaatst (fig.3).Degemiddelde waardevandege- meten weerstanden moetworden bepaald. Keu ringscrite rium: De gemeten wisselstroomweerstand moetopelke plaats liggentussen 0,5en 2 maal dege- middelde weerstand. Bepaling specifieke elektrische weerstand Beton De specifieke (wisselstroom )weerstandvanhetbeton moetworden gemeten meteensen- sor met vierelektroden, dieophet betonoppervlak wordtgeplaatst(fig.4).Indien nodigvoor het verkrijgen vaneen goed contact tussenhetbeton ende elektroden, kanhetbeton licht worden voorbevochtigd meteenzeepoplossing. Deweerstand moetworden gemeten met een wisselstroom van 50 tot 1000 Hz. Toelichting De meting isgebaseerd opde methode vanWenner voorhetmeten vandeweerstand van grond. Despecifieke weerstand vanhetbeton wordtberekend uit: Pbeton = Rgemeten ? 2n . a waarin: Pbeton isde specifieke betonweerstand, in Qm; Rgemeten isde weerstand uitde vierpuntsmeting, inQ; a isde afstand tussendemeetelektroden, inm. De meting moetworden verricht onderrepresentatieve omstandigheden metbetrekking tot vochtbelasting entemperatuur. Toelichting In de praktijk betekent ditniet meten bUvorst oftemperaturen hogerdancirca 30'C. BU het meten vandebetonweerstand kanstoring optreden doorwapeningsstaven inde buurt van elektroden (dichtonder hetoppervlak vanhetbeton) enverder doordeaanwezigheid van bUvoorbeeld coatingsenwaterafstotende lagen. De specifieke weerstand magookworden bepaald aandehand vanboorkernen uitde con- structie. Deboorkernen, meteen middellijn vantenminste 100mm, moeten opeen lengte van 50tot 100 mmplanparallel wordenafgezaagd. Bijhet zagen enboren moetzoweinig mogelijk waterworden gebruikt. Eventueel moetdeboorkern enigetijdworden bewaard in vochtig ofsemi-droog klimaat,overeenkomstig deexpositie vandeconstructie. Tegenhet buiten- enzaagoppervlak moeteenmetalen plaatworden aangebracht, waarbijtussen plaat enbeton eenmeteenzeepoplossing bevochtigddoekjewordtaangebracht. Deweer- stand tussen deplaten moetworden gemeten. De specifieke betonweerstand wordtberekend uit: Pbeton = Rgemeten . A/I waarin: Pbeton Rgemeten A I is de specifieke betonweerstand, inQm; is de gemeten weerstand tussendeplaten, inQ; is het oppervlak vandekern, inm 2; is de lengte vandekern, inm. 10.2.2 Figuur 5 Proefstuk voordebepaling vandespecifieke weerstand vanmortels Mortel De elektrische weerstandvaneen mortel moetworden bepaald aanproefstukken metafme- tingen van100 x100 x50 mm 3, mettwee ingestorte messingofroestvaststalen schroefein- den met eendiameter vancirca 6mm eneen tussenafstand vancirca 50mm. Deelektroden moeten inde mal worden gefixeerd omeen goede maatvoering tewaarborgen. Eenschets van hetproefstuk isgegeven infiguur 5. De specie voorhetstorten vandeproefstukken moetzijnvervaardigd volgenshetvoorschrift van deleverancier. Inde mallen moetdespecie zogoed mogelijk wordenverdicht. Deproef- stukken moeteneenetmaal metfolie worden afgedekt, ontkistennaontkisten ineen kli- maatruimte wordengeplaatst. Een deel vanproefstukken moetengedurende tenminste 8weken worden bewaard ineen verhardingskamer (circa20'C,relatieve luchtvochtigheid > 95%). Hetandere deelmoet worden bewaard ineen geconditioneerde ruimtemetcirca 20'Cen een relatieve luchtvoch- tigheid vancirca 80%. Elkeweek moetdeweerstand tussendebeide elektroden wordenge- meten meteenwisselstroom van50tot 1000 Hz.Deelektrische weerstandmoetperop- slagconditie opten minste vierproefstukken wordenbepaald. De specifieke weerstand vandemortel moetvoorbeide klimaten wordenberekend doorde gemiddelde weerstandvanvier proefstukken tevermenigvuldigen meteen celconstante. Deze celconstante moetworden bepaald dooreenbakje metdezelfde geometrie enplaat- sing vanelektroden alsvoor deproefstukken, tevullen meteenzoutoplossing meteenbe- kende specifieke weerstand endeweerstand temeten. Pmortel = Rgemeten . C waarin: Pmortel Rgemeten C is de specifieke weerstand vandemortel, inQm; is de gemiddelde weerstandvandeproefstukken, inQ; is de bepaalde celconstante, inm. 15 16 10.3 10.4 Toelichting Afhankelijk vandeexpositie vandetebeschermen constructiezaleen vandecondities het meest realistisch zijn. De conditianering bijcirca 80%RVstaat model voorhetgemiddelde Nederlandse(beschutte) buitenklimaat. Betoninbuitenklimaattendeert langzaamnaareenevenwichtsvochtgehalte bij circa 80%RV,tenzij hetvochtaanbod zogroat is,dat uitdroging oakoplange termijn nietofnau- welijks optreedt. De weerstand vandemortel inde verhardingskamer staatmodel voorhetlaagst bereikbare ni- veau metdatmateriaal, hetgeenvanbelang isbij constructies inof aan (zee )water. Deweerstand vanbeton inconstructies diezijn blootgesteld aanweer enwind ligttussen beide uiterste proefklimaten in. Keuringscriterium: De specifieke weerstand vandemortel moetliggen tussen 0,5en2maal despecifieke weer- stand vanhetconstructiebeton. Korts/uiting Kortsluiting moetworden vastgesteld doorhetmeten vande(wisselstroom )weerstandtus- sen anode enkathode. Demetingen moetenbijvoorkeurtijdens deuitvoering plaatshebben en inieder geval voorhetactiveren vandeinstallatie. Aantal bepalingen: Tijdens deuitvoeringsfase moetelkveld opkortsluiting wordengecontraleerd. Keu ringscriteri um: De weerstand tussenanodeenkathode moetgrater zijndan 1Q. Toelichting Bij kortsluiting isde weerstand laagenveelal kleinerdan 1 Q. Een kleinerewaarde dan1 Q isbij grote velden afzones echternietautomatisch eenbewijs vankortsluiting. Bijeen grootveld kan detotale betanweerstand (zonderkortsluiting) inhetveld alkleinerzijn dan1 Q. De betonweer- stand vaneenveld zonder kartsluiting isgroter dan1 Q bij velden van: ? circa 20m2bijnat beton metportlandcement; ? circa 50m2bijbeschut gelegen, niet-gecarbonateerde betonmetportlandcement; ? circa 100m 2 bijnat beton methoogavencement; ? circa 200m 2 bijgecarbonateerde betonmetportlandcement; ? circa 400m 2 bijbeschutgelegen betonmethoogovencement, aldan nietgecarbanateerd. Pas alsdemetingwordt uitgevoerdinvelden diekleiner zijndan deze richtwaarden, kanmetze- kerheid wordenvastgesteld ofsprake isvan kortsluiting. In voorkomende gevallen,bijvoorbeeld bijconflicterende meetresultaten, kaneen eventue- Ie kortsluiting ineen veld worden gecontroleerd doordegemeten weerstand tevergelijken met deberekende weerstandswaarde: Rberekend = Pbeton ? Aid waarin: Rberekend isde berekende weerstandvoorhetveld, inQ; Pbeton isde specifieke weerstand vanhetbeton, gemeten ofgeschat aandehand van tabel1 endegeometrie vandewapening endeanode, inQm; A ishet oppervlak vanhetveld ofde zone, inm 2; d isde afstand tussenanodeenwapening, inm. Keuringscriterium: Er issprake vanmogelijke kortsluiting indiendegemeten waardeveelkleiner isdan debere- kende waarde. Continuiteit De continu"lteit vanwapening ineen betonelement, veldenzone moet worden vastgesteld door deweerstand temeten tussen verschillende stavendiezover mogelijk uitelkaar liggen. De continu"lteit vaneen geleidende verbindingmoetworden vastgesteld doordeweerstand te meten tussen dekabel eneen schone plekopdewapening nabijdeverbinding. 10.5 Figuur 6 Spanningsval binnenhetoppervlak vaneen coatinganode 10.6 11 Aantal bepalingen: De continu"iteit moetsteekproefsgewus wordengecontroleerd. Keuringscriterium: De weerstand tussenbeide punten moetkleiner zundan 1 Q. Spanningsval De spanningsval inde anode ofinkabels moetworden gemetentussentweezover mogelijk van elkaar gelegen puntenopdeanode ofvan dekabel. De methode isvoor eengeleidende coatingweergegeven infiguur 6. Keuringscriterium: De spanningsval magtussentweepunten opdeanode nietmeer bedragen dan10% vande klemspanning. De spanningsval ineen kabel magnietmeer bedragen dan5%van deklemspanning. Een grotere spanningsval inde kabel istoegestaan alservoorwordt gezorgddatophet aan- sluitpunt metdeanode tenminste devereiste klemspanning aanwezigis. Hechting omhulling De hechting vaneen mortellaag-, spuitbetonomhulling ofcoating moetworden gecontro- leerd doormiddel vanafkloppen ofstrijken meteenzwaar, stalenvoorwerp. Keuringscriterium: Op gehoor mogengeenlosse delen worden vastgesteld. Beheer enonderhoud De verantwoordelukheid voorbeheer enonderhoud moettussen partijenwordengeregeld. Het beheer enonderhoud moetbestaan uit: ? een regelmatige controleopeen goede werking; ? het goed documenteren vanmeetrapporen enhet beoordelen vanmeetresultaten; ? het vervangen vandefecte onderdelen vanhetelektrisch systeem,referentie-elektroden, deklagen, coatingofanode. Indien dedepolarisatie bijde controlemeting gemiddeldtelaag ofte hoog is,moet devoe- ding worden bUgeregeld. Naenige tijdmoet opnieuw wordengemeten. Isde depolarisatie- waarde wederom tehoog oftelaag, danmoet dezelfde procedure opnieuwwordengevolgd. In figuur 7is een voorbeeld vaneen depolarisatiemeting weergegeven. Figuur 7 Voorbeeld depolarisatiemeting Vinstant off Vaan ro ro += c Ql -+- a a. i I I I nJ \ aan uit (van destroom ) f=o ~f(uren) f= 24 uur Een periodieke controlemoetplaatshebben metdevolgende frequentie: ? elektrisch (depolarisatie): tenminste elke6maanden; ? visueel: tenminste elkjaar. Metingen mogennietbijvorst- ofzeer hoge temperaturen wordenuitgevoerd (zietoelichting bij 10.2.1). Bij twufel aanhetcorrect functioneren vanonderdelen moetnader onderzoek wordenuitge- voerd. BIUktdateen onderdeel faalt,danmoet ditworden vervangen ofmoet opandere wijze het correct functioneren wordenhersteld. Toelichting Speciale aandacht vraagthetgoed functioneren vanreferentie-elektroden. ZowelbUlaborato- riumonderzoek alsbUsystemen inde praktijk isgebleken datreferentie-elektroden onderdelen zUn dierelatief gevoelig zUnvoor storingen. DitblUkt uitpotentiaal- ofdepolarisatieresultaten die sterk afwUken vanderesultaten vandeoverige referentie-elektroden.ln dergelUkegevallen kan met behulpvan externereferentie-elektroden deaanwUzingworden gecontroleerd.DaarbU moet errekening meeworden gehouden datvrUgrote verschillen inpotentiaal- endepolarisa- tieaanwUzing kunnenoptreden tusseningestorte, respectievelUk externereferentie-elektro- den. BU meten meteenexterne elektrode moetvoldoende afstandwordengehouden vandeanode (ten minste 50mm). 17 NEN3550:1995 ASTM C-876:1980 1~ 12 Bij het normale beheerenonderhoud vandeconstructie moeterrekening meeworden ge- houden datlekkages vanwater grotegevolgen kunnenhebbenvoorhetfunctioneren vanhet kathodische beschermingssysteem. Doorlekkages wordtdeweerstand vanhetbeton plaat- selijk (veel) lagerenverdeelt destroom zichopniet voorziene wijzeoverdeconstructie. waardoor hetmonitoringsysteem nietmeer volgens plankanfunctioneren. Documentatie Het ontwerp, dediverse materiaalbeproevingen ende belangrijkste uitvoeringsdetails moe- ten goed worden vastgelegd, ondermeerom hetzoeken vaneventuele gebreken in een later stadium tevereenvoudigen. Verdermoetvoorhetbeheer enhet onderhoud eengebruikers- handleiding wordenopgesteld. litels vanvermelde CUR-Aanbevelingen ennormen CU R-Aanbevelingen: 11 Spuitbeton 20 Bepaling vandehechtsterkte vanmortels opbeton 21 Betonreparatie metcementgebonden, polymeergemodificeerde mortels 32 Injecteren vanscheuren in betonconstructies metbehulp vankunstharsen 40 Maatregelen omschade doordealkali-silicareactie in beton tevoorkomen NEN 1010:1988 +Aanv.:1992 Veiligheidsbepalingen voorlaagspanningsintallaties (+ 3wijzigingsbladen) Cement. Definities, eisenenkeuringscriteria Half cellpotentials ofreinforcing steelinconcrete Met nadruk wordteropgewezen datdeze CUR-Aanbeveling destand vantechniek enkennis weergeeft op moment vanuitgifte. DeCUR houdt zichdanookaanbevolen teworden ge"lnformeerd overervarin- gen diemet hetgebruik vandeze Aanbeveling wordenopgedaan. CUR-Aanbevelingen wordendriejaar napUblicatie geevalueerd en,indien daaraanleiding toebestaat, geactualiseerd. Hiervanwordtmelding gemaakt inde vakpers. Auteursrechten Aile rechten voorbehouden. Nietsuitdeze uitgave magworden verveelvoudigd, opgeslagenineen geau- tomatiseerd gegevensbestand ofopenbaar gemaakt,inenige vormofop enige wUze, hetzUelektro- nisch, mechanisch, doorfotokopieen, opnamenofop enig andere manier, zandervoorafgaande schrif- telUke toestemming vanCUR. Het istoegestaan overeenkomstig artikel15aAuteurswet 1912gegevens uitdeze uitgave teciteren in artikelen, scriptiesenboeken, mitsdebron opduidelUke wUzewordt vermeld, alsmededeaanduidingen van demaker, indiendezeinde bron voorkomt, 'CUR-Aanbeveling 45,Kathodische bescherming van wapening inbetonconstructies, september1996,Stichting CUR,Gouda'. Aansprakelijkheid De CUR endegenen dieaan deze pUblikatie hebbenmeegewerkt, hebbeneenzagroot mogelijke zorg- vuldigheid betrachtbUhetsamenstellen vandeze uitgave. Nochtans moetdemogelUkheid nietworden uitgesloten datertoch fouten enonvolledigheden indeze uitgave voorkomen. ledergebruik vandeze uitgave engegevens daaruitisgeheel vooreigen risicovandegebruiker endeCUR sluit, mede tenbe- hoeve vanaldegenen dieaan deze uitgave hebben meegewerkt, iedereaansprakelUkheid uitvoorscha- de die mocht voortvloeien uithetgebruik vandeze uitgave endedaarin opgenomen gegevens,tenzUde schade mochtvoortvloeien uitopzet ofgrove schuld zijdens CURen/of degenen dieaan deze uitgave hebben meegewerkt. Gouda, september 1996 Het bestuur vanCUR Stichting CUR,Buchnerweg 1,Postbus 420,2800 AKGOUDA, tel0182 539600 Tabel81 G/oba/e standaardpotentia/en vanreferen- tie-elektroden Informatieve bijlage:Referentie-elektroden Er bestaan verschillende soortenreferentie-elektroden, dieberusten opverschillende elek- trochemische reacties.Degemeten potentiaalwaarde hangtinabsolute zinafvan dereactie waarop dereferentie-elektrode berust.Bijelke gemeten potentiaal hoortdusbekend tezijn ten opzichte vanwelke referentie-elektrode isgemeten. Ookiser verwarring mogelijkdoor- dat afkortingen wordengebruikt dieinsommige gevallenopelkaar lijken. De officiele (elektrochemische) standaardreferentie-elektrode isde zogenaamde water- stof-elektrode (H 2 /W,afkorting NHEofSHE), dieonder standaardomstandigheden perde- finitie eenpotentiaal van0V heeft. Dezewaterstofelektrode isniet geschikt voorgebruik in de praktijk. Daaromwordenanderetypenreferentie-elektroden gebruikt.De'standaard'po- tentiaal vaneen bepaald typereferentie-elektrode wordtmeestal opgegeven tenopzichte van dewaterstofelektrode. Intabel B1worden globale 'standaard'potentialen gegevenvan enkele typenreferentie-elektrode diebijkathodische bescherming vanbeton worden ge- bruikt. Tevens worden devoorverschillende typengebruikte afkortingen alsmededetoepas- sing aangegeven. 19 20 Informatieve bijlage:Anodesystemen Op basis vandegeometrie bestaandevolgende typenanodesystemen: ? anodegaas ophet betonoppervlak, bedektmeteencementgebonden overlaging.Deover- laging verschaft eenduurzame ensterke mechanische verankeringenverhoogt demassa van deconstructie endedikte; ? een geleidende, elektro-actieve laag(coating ofoverlaging) diedirect ophet betonopper- vlak wordt aangebracht enhet oppervlak geheelbedekt; ? draad- ofstripvormige anodesdieophet oppervlak wordengelijmdofinsleuven ofboorga- ten inhet beton worden geplaatst, dievervolgens wordengevuldmeteengeleidende (elektro-actief) ofcementgebonden vulmateriaal. Op basis vanhetelektro-actieve materiaalzundebelangrukste typen: ? metaal/metaaloxide, ditismeestal eendunne laagedelmetaal ofde oxiden daarvan op een drager vantitanium ofeen ander metaal inde vorm vandraad, stripofgaas; ? koolstof (grafiet), meestalingebonden vorm.Hetbindmiddel kanzunasfalt (overlaging van brugdekken), rubber(indevorm vanslabben rondpalen inde getijdezone), cementmortel of een polymeer inde vorm vankabels ineen mortelomhulling ofeen coating. De koolstof maakthetanodemateriaal geleidendvoorelektronen. Meestalwordtdestroom ingebracht doormetalen draden(platina, zilver)ofplaten (siliciumijzer), primaireanoden genoemd, diezun ingewerkt inhet koolstofbevattende materiaal. Op koolstof gebaseerde anodematerialen zungevoelig vooraantasting doorzuurenoxide- rende gassen, waardoor zUlangzamerhand degeleidende eigenschappen verliezen.Ditis met name vanbelang bUhoge stroomdichtheden. BUlagere stroomdichtheden werkengelei- dende coatings echtergoed.Systemen opbasis vangeleidende coatingszungevoeliger voor vocht, hechtingsverlies envorstschade danandere typen.Reparaties aangeleidende coatings zunechter relatief eenvoudig. Goedontworpen enuitgevoerde kathodische be- schermingssystemen opbasis vangeleidende coatingsblukeninde praktuk reedsvelejaren goed tefunctioneren. De duurzaamheid vansystemen opbasis vangeactiveerd titaniumwordtinhoofdzaak be- paald doordeduurzaamheid vandeomhulling (deklaaginmortel ofspuitbeton). Titanium ondergaat geenofnauweluks degradatie. Dedeklaag ondergaat degradatie doordeanode- reacties enstaat blootaandeinwerking vanfysische mechanismen alsvorst enkrimp. Op koolstof gebaseerde systemenondergaan weldegradatie, dieglobaal evenredig ismet de stroomdichtheid. Globaal kanworden aangenomen datdelevensduur vaneen installatie voorkathodische bescherming meteengeleidende coatingovereenkomt metdelevensuur vaneen coating op beton. Delevensduur vaneen installatie voorkathodische bescherming metmortelom- hulling (deklaag) komtovereen metdelevensduur vaneen deklaag zonderkathodische be- scherming.