Een systeem voor kathodische bescherming (KB) dat aan staat, is niet hetzelfde als een KB-systeem dat beschermt. Het verschil tussen die twee zit in de referentie-elektroden: de meetcellen die je bij de installatie in het beton opneemt. Mét die meetcellen toon je aan dat het systeem doet wat het moet doen; zonder cellen blijft het bij een aanname dat het genoeg is.
Wat een referentie-elektrode doet
Een referentie-elektrode is een stabiel meetpunt in het beton, vlak bij de wapening. Ten opzichte van dat vaste punt meet je het potentiaal van het staal. Dat potentiaal vertelt je in welke elektrochemische toestand de wapening verkeert: beschermd, onvoldoende beschermd, of te ver doorgeschoten.
De meest gebruikte uitvoering bij beton is de zilver-zilverchloride-elektrode (Ag/AgCl). Alle criteria in de norm zijn tegen die referentie uitgedrukt, dus wat je meet en waartegen je het meet moeten bij elkaar horen.
CPS levert vier typen meetcel. Alle vier plaats je in een reparatieplek langs de wapening of in een geboord gat.
| Product | Wat het is | Waarvoor |
|---|---|---|
| CPS RZ | zilver-zilverchloride in witte nylon behuizing, meerdere maten | de standaardkeuze, stabiel referentiepotentiaal |
| CPS RM | mangaandioxide half-cel in RVS behuizing met een alkalische, chloridevrije mortel | werkt in nat én droog beton en is ongevoelig voor chloride en carbonatatie. De mortel heeft de zuurgraad van poriewater, dus geen meetfout door ionenuitwisseling |
| CPS DS | depolarisatiesensor, geactiveerd titaniumgaas | klein en voordelig, voor de depolarisatiemeting zelf |
| CPS DSi | depolarisatiesensor, geactiveerd titanium ingegoten in mortel | idem, maar voorgestort dus geen kans op kortsluiting |
Referentie-elektroden worden ontworpen en getest op een levensduur van 20 jaar of meer. Dat is geen bijzaak: een meetcel die het eerder begeeft, maakt je systeem onaantoonbaar terwijl het gewoon nog beschermt. Zit de cel ingebed in beton, dan is vervangen bewerkelijk, dus reken erop dat hij de looptijd van je monitoringcontract meegaat.
De standaardopzet uit de anode-productbladen: per zone enkele CPS DS depolarisatiesensoren plus één referentie-elektrode.
Controle na plaatsing: meet de stabiliteit met een digitale voltmeter met een ingangsimpedantie boven 100 MΩ. De meting mag vijf seconden lang niet afdrijven of fluctueren. Registreer het elektrodenummer voordat je hem inbedt, en voorkom luchtinsluiting in de mortel.
De twee criteria die je ermee aantoont
Prestatie-eis: 100 mV depolarisatie na 24 uur. Je schakelt de stroom uit en meet hoeveel het potentiaal terugloopt. Loopt het minstens 100 mV terug binnen 24 uur, dan was de bescherming afdoende. Dit is het criterium uit NEN-EN-ISO 12696 en het is de standaardmanier waarop je aan een beheerder laat zien dat het systeem doet wat het moet doen.
Veiligheidscriterium bij voorspanstaal: instant-off niet negatiever dan −900 mV ten opzichte van Ag/AgCl. Dit is een grens aan de andere kant. Voorspanstaal is hogesterktestaal en bij te sterke negatieve polarisatie kan aan het staaloppervlak waterstof ontstaan die sommige staalsoorten opnemen. NEN-EN-ISO 12696:2022 en CROW-CUR-Aanbeveling 130:2024 leggen die grens vast.
Die twee zijn niet hetzelfde en worden regelmatig door elkaar gehaald. De 100 mV zegt of je genoeg beschermt. De −900 mV zegt of je niet te ver gaat. Je hebt ze allebei nodig, en bij voorgespannen bouwdelen meet je ze op verschillende plaatsen.
Hoeveel cellen, en waar
Het aantal volgt uit de zone-indeling, niet uit het oppervlak. Elke zone die je apart regelt, heeft eigen meetcellen nodig, want anders regel je blind.
Bij voorgespannen bouwdelen komt daar een tweede laag bij: cellen bij het ondiepe zachtstaal én cellen op diepte, bij de voorspanzone. In de proefopstelling in Wolfheze heeft elk liggerkopelement zes Ag/AgCl-elektroden: twee bij het ondiepe zachtstaal en vier nabij de dieper gelegen voorspanzone.
Uit diezelfde proef komt een bruikbaar gegeven voor de praktijk. Overbescherming verschijnt eerst aan het oppervlak, bij het ondiepe zachtstaal, en niet eerst op diepte. Het ondiepe zachtstaal kan daardoor dienen als conservatieve, vroeg waarschuwende indicator.
Bij het project Liggerkoppen is bewust in élke liggerkop een extra meetcel bij de voorspanning aangebracht, meer dan het basisontwerp voorschreef. In alle gevallen bleek de voorspanning veilig terwijl de zachtstaalwapening voldoende werd beschermd. Achteraf gezien had een deel van die cellen te voorspellen geweest met numerieke modellering, wat had kunnen schelen in de kosten. Meer cellen betekent namelijk ook meer meet- en regelunits en dus een hoger totaalverbruik, wat op zonne-energie in de winter merkbaar was.
Kortom: niet zo weinig mogelijk, maar ook niet automatisch zo veel mogelijk. De zone-indeling en het risicoprofiel bepalen het aantal.
Wanneer je meet
De gebruikelijke invulling is een jaarlijkse visuele inspectie van constructie en systeem, plus halfjaarlijkse depolarisatiemetingen om de bescherming aan te tonen.
Het moment van meten doet ertoe. Vocht domineert het systeemgedrag: bij regen daalt de betonweerstand en neemt de stroom bij dezelfde spanning sterk toe. Eén meting op een droge dag zegt iets anders dan dezelfde meting in november. Frequent meten levert daarom meer bruikbare informatie op dan hard sturen op één waarde. Zie hoeveel stroom een KB-systeem vraagt.
Meer dan alleen de meetkring
Rondom de standaard referentie-elektroden worden vaak extra sensoren meegenomen: temperatuur en relatieve vochtigheid, macrocellen, corrosiesnelheidsmeters. Combineer je dat met sensoren voor mechanische verschijnselen zoals rek, vervorming en doorbuiging, dan ontstaat een volwaardig monitoringsysteem en niet alleen een controlemiddel voor de bescherming.
Daarmee wordt het KB-systeem per zone één grote sensor voor de conditie van de constructie. Zie monitoring op afstand.
Plan een technische intake met het CPS-team. Geef de zone-indeling door en of er voorspanning in het spel is, dan bepalen we samen het aantal meetcellen en hun posities.
Vraag de datasheet aan van de referentie-elektroden.