Gebruik van gegalvaniseerd staal in beton 2006/03.05

Dit artikel behandelt de corrosiebestendigheid van gegalvaniseerd staal, de hechting ervan met beton, zijn lasbaarheid en zijn verenigbaarheid met gewoon wapeningsstaal.

1. Inleiding

Gegalvaniseerd staal is staal waarop door middel van thermische verzinking een zinklaag (van 100 tot 150 µm) aangebracht werd. Het wordt gebruikt om het corrosierisico te verminderen in constructies uit gewapend beton, die blootstaan aan carbonatatie (indien de betondekking beperkt is) of aan een zeer lichte aantasting door chloriden, zoals bijvoorbeeld in schouwen, gebouwen aan de kust, … [1].

Rond gegalvaniseerde wapeningen kan tijdens de eerste uren na het storten van het beton, maar ook later, wanneer het beton verhard is en er een gebrek is aan zuurstof, waterstof vrijkomen. Om deze reden raden bepaalde auteurs [1] een galvanisatie af voor staalsoorten die gevoelig zijn voor waterstofbrosheid (bv. voorspanstaal). Andere auteurs [4] stellen dan weer dat dit risico nagenoeg kan uitgesloten worden dankzij een geschikte mortelsamenstelling en een goede keuze van de staalkwaliteit.

Hoewel er momenteel nog geen enkele Europese norm bestaat voor gegalvaniseerde wapeningen, kan men wel teruggrijpen naar een aantal nationale normen, waaronder :
  • de Franse NF 35-025:1992
  • de Italiaanse UNI 10622:1997
  • het Duitse Zulassungsbescheid nr. 215 100-84
  • de Amerikaanse ASTM A767/A767M-85.

2. Hechting beton-gegalvaniseerd staal

De hechting tussen gegalvaniseerd staal en beton is afhankelijk van het cementtype en de ouderdom van het beton [2].

Tijdens de eerste dagen na het storten van het beton kan zijn hechting met gegalvaniseerd staal minder goed zijn dan deze die bekomen wordt met gewoon staal, als gevolg van het vrijkomen van waterstof en het oplossen van het zinkoppervlak, waardoor de hydratatie van het cement aan het wapeningsoppervlak vertraagt. Na enkele weken vertoont gegalvaniseerd staal doorgaans een goede hechting. Deze kan bovendien nog verbeteren door de vorming van calciumhydroxyzinkaatkristallen. Op gekartelde staven is de hechting in de praktijk vergelijkbaar met deze van gewoon staal. De hechting van gegalvaniseerd staal is namelijk afhankelijk van de oppervlaktestructuur van de wapening, bestemd voor een mechanische verankering [1].

Volgens de voornorm NBN ENV 13670-1 met betrekking tot de uitvoering van betonconstructies, mag gegalvaniseerd staal evenwel enkel gebruikt worden met cementsoorten die geen negatieve invloed hebben op de hechting.

3. Corrosiebestendigheid

De bescherming van gegalvaniseerd staal in lucht wordt verzekerd door de zinklaag die dienst doet als opofferingsanode.

In het beton kan zich een zinkpassivatielaag vormen zodra de pH zakt tot onder de 13,3. Dankzij deze laag lost het zink minder snel op, maar worden ook de kathodische reacties (zuurstofreductie en vrijkomen van waterstof) verhinderd. Deze passieve film blijft stabiel tot licht zure pH-waarden. In gecarbonateerd beton is de corrosiesnelheid van gegalvaniseerd staal dus verwaarloosbaar. In beton dat chloriden bevat, kan gegalvaniseerd staal daarentegen aangetast worden door putcorrosie indien het chloridegehalte groter is dan 1 tot 1,5 % van de cementmassa (tegenover 0,4 tot 1 % voor gewoon staal).

4. Lassen en buigen

Gegalvaniseerd staal kan gelast worden, maar het zinkverlies moet gecompenseerd worden door het plaatselijke aanbrengen van een laag zinkverf.

Om scheurtjes te vermijden, moet de dikte van de zinklaag beperkt blijven. Men dient geschikte buigdoorns toe te passen : voor dikke staven moeten de buigdoorns goter zijn, opdat de zinklaag intact zou blijven (zie aanbevelingen uit de normen NBN EN 1992-1-1 en NBN ENV 13670-1). Het is in elk geval aanbevolen te galvaniseren na het buigen of na de uitvoering van de wapeningskorven [3].

5. Verenigbaarheid met gewoon staal

Als gegalvaniseerd staal en gewoon staal elkaar raken in eenzelfde constructie, kan de zinklaag dunner worden. Het is bijgevolg noodzakelijk de volledige elektrische isolatie tussen beide staaltypes te waarborgen. Hoewel dit volgens Fratesi [2] enkel tot corrosiegevaar leidt bij beton dat chloriden bevat, beveelt Broomfield niettemin aan te zorgen voor een totale elektrische isolatie tussen de gegalvaniseerde en de niet-gegalvaniseerde wapening [3].

Nuttige documenten
  • Van het WTCB
    Nieuwe normen voor beton. Deel 1 : nieuwe versie van de norm NBN B 15-001. WTCB-Dossiers 2004/3.4.
    Nieuwe normen voor beton (deel 2). WTCB-Dossiers 2005/3.6.
  • Van het BIN
    NBN ENV 13670-1:2000 Execution of concrete structures. Part 1 : Common.
    NBN EN 1992-1-1:2005 Eurocode 2 : ontwerp en berekening van betonconstructies. Deel 1-1 : algemene regels en regels voor gebouwen.
  • Andere uitgaven
    [1] Corrosion of steel in concrete. L. Bertolini, B. Elsener, P. Pedeferri, R. Polder (Wiley-VCH, 2004).
    [2] Corrosion of steel in reinforced concrete structures. Final report (COST 521, 2003).
    [3] Corrosion of steel in concrete : understanding, investigation and repair. J. Broomfield (E. & F.N. Spon, 1997).
    [4] La corrosion et la protection des aciers dans le béton. G. Arliguie, T. Chaussadent, G. Grimaldi, V. Pollet, A. Raharinaivo, T. Taché (Presses des Ponts et Chaussées, 1998).



V. Pollet, ir., technologisch adviseur (¹), hoofd van de afdeling 'Beton en Bouwchemie', WTCB
J. Jacobs, ing. technologisch adviseur (²), projectleider, laboratorium 'Betontechnologie', WTCB

(¹) TD 'Réparation du béton', gesubsidieerd door de DGTRE.
(²) TD 'Herstellen van beton', gesubsidieerd door het IWT.