Kathodische bescherming (KB) is de techniek die corrosie van wapening in beton stopt en gestopt houdt. Niet vertraagt, niet afdekt: stopt. Dat klinkt groot voor een systeem dat werkt op een paar volt en een paar milliampère per vierkante meter. Hieronder volgt de uitleg: wat er precies gebeurt, en net zo belangrijk, wat KB niet doet.
Waarom wapening in beton gaat roesten
Vers beton is sterk alkalisch. In dat milieu vormt zich op het wapeningsstaal een dunne passieve film (beschermhuidje) die corrosie tegenhoudt. Zolang die passivering intact is, gebeurt er niets, en daarom gaat gewapend beton in principe ‘eeuwig’ mee: een prachtige samenwerking tussen staal en beton.
Twee processen breken die bescherming af.
Carbonatatie: koolzuur uit de lucht reageert met het beton, de betondekking verzuurt en de passieve film verdwijnt.
Chloride(indringing): zout uit dooimiddelen of uit zeewater dringt het beton binnen, of zat er al ingemengd. Chloride tast de passivering plaatselijk aan, waardoor vaak putcorrosie ontstaat: diepe gaten in plaats van gelijkmatige afname. Daardoor verzwakt de constructie sneller dan het schadebeeld doet vermoeden.
Zodra het staal roest, zet het uit. Dat drukt de dekking eraf, en dan zie je pas wat er al jaren aan de hand is.
Wat KB doet
Bij KB breng je een anode aan, op of in het beton, en laat je een kleine gelijkstroom van die anode naar de wapening lopen. De wapening wordt daarmee de kathode: de plek waar de reductiereactie plaatsvindt in plaats van de oxidatie. Zolang er voldoende stroom loopt, is corrosie niet mogelijk.
Gelijktijdig gebeurt er nog iets: De stroom zorgt voor vorming van hydroxide rond het wapeningsstaal, waardoor de alkaliteit terugkeert en de passivering zich herstelt. En het chloride, dat negatief geladen is, verplaatst zich in de richting van de anode en dus wég van de wapening. Het beton wordt in de loop van de jaren een gezonder milieu voor het staal dan het was toen je begon.
Wat dat scheelt aan hakwerk
Dit is het punt dat in de kosten, overlast en voetafdruk het meeste uitmaakt. Bij traditioneel herstel moet je het met chloride verontreinigde beton verwijderen, ook waar het nog vastzit en nog geen schade toont. Bij KB hoeft dat niet: het vastzittende beton mag blijven zitten, chloride en al, omdat de corrosie langs elektrochemische weg wordt stilgelegd in plaats van door de oorzaak weg te hakken.
Dat betekent minder hak- en breekwerk, minder afval, minder aanvoer van nieuwe mortel en een kortere doorlooptijd. Op moeilijk bereikbare bouwdelen, en op plaatsen waar je constructief niet dieper mág hakken omdat daar bijvoorbeeld de verankering van de voorspanning zit, is het vaak het verschil tussen wel en niet kunnen ingrijpen.
Twee routes naar diezelfde stroom
Die beschermstroom kun je op twee manieren opwekken.
Galvanisch (GCP): je koppelt het staal aan zink. Het zink lost op en levert daarmee de stroom, zonder voeding. Eenvoudig, maar eindig, want het zink wordt verbruikt.
Opgedrukte stroom (ICCP): een laagspanningsvoeding zet een paar volt tussen anode en wapening, in de praktijk vaak rond de 4 V. De anode geeft dan 2 tot 10 mA/m² af en wordt zelf niet verbruikt. Regelbaar, meetbaar, ook op afstand.
Welke van de twee past, hangt af van de termijn die je moet overbruggen en van de vraag of je de bescherming moet kunnen aantonen. Die afweging staat uitgewerkt in galvanisch of ICCP.
Wat KB niet doet
Hier gaat het in bestekken regelmatig mis, dus ter verheldering expliciet:
- KB is geen betonreparatie. Losse en afgedrukte delen moeten nog steeds herstel worden. KB voorkomt dat er nieuwe schade bij komt.
- KB is geen versterking. Wapening die al is weggecorrodeerd komt niet terug. Wat KB garandeert, is dat de aanwezige doorsnede niet verder afneemt. Bij een constructie die op de grens zit, is dat precies de reden om het toe te passen, maar het vervangt geen constructieve beoordeling.
- KB is geen maatregel die je overal opzet. Pas KB alleen toe waar relevant, bijvoorbeeld: bij een renovatie van 130.000 m² tunneloppervlak in Brussel is uiteindelijk 24.000 m² met KB beschermd. Ruim 100.000 m² had geen behoefte aan KB. Alles in de KB opnemen levert maatschappelijk geen meerwaarde op.
- KB is niet iets dat je bij oplevering afvinkt en daarna vergeet. Het is een actief systeem. Zonder metingen weet je niet of het afdoende beschermt.
Wat er standaard bij hoort
Omdat het een actief systeem is, hoort er een meetinstallatie bij. Bij de installatie komen op strategisch gekozen plaatsen referentie-elektroden in het beton. Daarmee stel je vast of de bescherming voldoet aan de prestatie-eis uit NEN-EN-ISO 12696: 100 mV depolarisatie na 24 uur.
De gebruikelijke invulling is een jaarlijkse visuele inspectie van constructie en systeem, plus halfjaarlijkse depolarisatiemetingen. Moderne voedingen zijn op afstand uit te lezen en bij te regelen, dus dat hoeft allang niet meer ter plaatse.
Die metingen zeggen bovendien iets over de constructie zelf. Loopt de stroomvraag op, dan is er iets veranderd: bijvoorbeeld een voeg die weer lekt, waardoor het nattere beton een hogere behoefte aan bescherming heeft. Zie referentie-elektroden.
Plan een technische intake met het CPS-team. Vertel om welk constructietype het gaat en welke schade je hebt vastgesteld, dan kijken we of KB hier het juiste gereedschap is.
Eerst zelf verder kijken? Bekijk de anodetypen op een rij en waarom bij chloride alleen KB de corrosie echt stopt.