Platform on concrete and steel in construction
Tijdens een studiemiddag van het KB Kenniscentrum in Wolfheze draaide alles om een vraag: kan kathodische bescherming veilig worden toegepast op voorgespannen beton en kan deze toepassing worden opgeschaald? Het antwoord dat zich op 27 mei op Papendal en later bij de proeflocatie ontvouwde, was positief. Dit is geen onvoorwaardelijk vrijbrief, maar wel een bevestiging dat KB ook hier een serieuze en bruikbare levensduurverlengende techniek is.
De rode draad van de middag liet zich eigenlijk vrij eenvoudig samenvatten: ‘Het kan, mits je weet wat je doet’. Dat klinkt vanzelfsprekend, maar juist in die toevoeging schuilt de werkelijke betekenis van het lopende onderzoek. Niet de vraag óf KB toepasbaar is, stond uiteindelijk centraal, maar onder welke omstandigheden zij veilig, beheerst en met voldoende inzicht in de marges kan worden ingezet.
Fons Bots, senior contractmanager van Rijkswaterstaat, zette de discussie meteen in het juiste perspectief. De Nederlandse voorraad bruggen en viaducten uit de jaren zestig en zeventig bereikt een fase waarin corrosie niet langer een incidenteel verschijnsel is, maar een structureel beheervraagstuk. In dat licht is kathodische bescherming allang geen curiositeit meer, maar “een bewezen techniek om aantasting af te remmen en de levensduur van kunstwerken te verlengen.” Tegelijk bleef één vraag hangen: wat gebeurt er als de bescherming te ver wordt opgevoerd?
Juist om die onzekerheid niet theoretisch maar praktisch te beantwoorden, zijn acht liggerkoppen van gesloopte viaducten opgesteld en voorzien van KB. Het onderzoek richt zich dus niet alleen op normale bedrijfsomstandigheden, maar juist op overspanning en verhoogde stroomdichtheden. Bots plaatste dat nadrukkelijk in de context van assetmanagement: hoe beter beheerders weten waar de grenzen liggen, hoe zekerder ze KB ook op voorgespannen beton kunnen toepassen. Daarmee kreeg de techniek deze middag niet het karakter van een risicovolle uitzondering, maar eerder van een methode die zich juist dankzij zorgvuldig onderzoek verder professionaliseert.
Penny Pipilikaki, senior technisch adviseur bij de afdeling GPO Bruggen en viaducten, plaatste de proeflocatie in de geschiedenis van twee verwante viaducten over de A1 bij Apeldoorn: Sluinerweg en Ardeweg. Beide maakten deel uit van een bredere portfolio-aanpak van Rijkswaterstaat, waarin al sinds circa 2011 is onderzocht hoe de levensduur van vergelijkbare kunstwerken kon worden verlengd. Kathodische bescherming kwam daarbij naar voren als een belangrijke maatregel om corrosie te beheersen en verdere schadeontwikkeling af te remmen.
Hoewel de twee viaducten op vergelijkbare wijze waren gebouwd en slechts enkele kilometers uit elkaar lagen, gedroegen ze zich niet hetzelfde. De schadeontwikkeling verschilde duidelijk, waardoor ze juist interessant werden voor nader onderzoek. Bij inspecties is gekeken naar de staat van het beton, de werking van de toegepaste KB-systemen en de vraag waarom het ene viaduct meer bescherming nodig had dan het andere. De sloop bood vervolgens een bijzondere kans. Omdat de constructies toch zouden verdwijnen, konden onderdelen worden onderzocht op een manier die bij een in gebruik zijnd kunstwerk niet mogelijk is. Van beide viaducten zijn vier liggerkoppen veiliggesteld en toegevoegd aan het al lopende experiment in Wolfheze.
Pipilikaki sprak in dat verband over de ‘anatomie’ van een viaduct: leren van echte constructiedelen in plaats van alleen van modellen of laboratoriumproeven. Op de proefstukken kunnen onder meer dekkingsmetingen, potentiaalmetingen, terugslaghamerproeven, ultrasone pulssnelheidsmetingen en hand-XRF-metingen worden uitgevoerd. Door die resultaten te vergelijken met destructieve testen, zoals kernenonderzoek naar carbonatatie, chloride-indringing en druksterkte, ontstaat meer inzicht in de waarde en grenzen van meetmethoden in de praktijk.
Ook de sloopaanpak zelf was bijzonder. Grote delen van de viaducten zijn niet volledig ter plaatse gesloopt, maar in hun geheel verplaatst en elders ontmanteld, mede vanwege praktische en veiligheidsredenen, waaronder asbesthoudende onderdelen. Voor het kennisprogramma had dat een belangrijk voordeel: waardevolle constructiedelen bleven behouden voor vervolgonderzoek. Zo werd de sloop niet alleen een eindpunt, maar ook het begin van de proeftuin voor kennisontwikkeling rond kathodische bescherming, voorgespannen beton en inspectiemethoden.
Rob Polder, voormalig hoogleraar materiaalkunde aan de TU Delft en specialist op het gebied van KB, gaf vervolgens een technische verdieping bij de proeflocatie. “De opstelling is bewust opgezet als een soort worst case, met op hun kop gepositioneerde vrijliggende liggerkoppen die buiten staan opgesteld en zijn voorzien van een geleidende coatinganode. Regen, droogte en wisselende vochttoestanden mogen er vrij op inwerken. Juist dat maakt de opstelling waardevol.” Zoals Polder duidelijk maakte, zit het gedrag van een KB-systeem in de praktijk niet alleen in de ingestelde spanning, maar ook in de vochttoestand van het beton, de lokale chloridebelasting en de staat van details als voegen en beschadigingen. Sommige elementen vragen bij nat weer een veelvoud aan stroom vergeleken met droge omstandigheden; daarin schuilt zowel de complexiteit als de kenniswinst van dit onderzoek.
De bijdrage van Remco van Osch van de Vereniging van Adviseurs op het vakgebied van Betononderhoud en -Reparatie (VABOR) lag iets naast de centrale lijn van de middag, maar maakte wel duidelijk hoe essentieel een goed begrip van de bestaande constructie is. Onvoldoende gevulde voorspankanalen en slecht geïnjecteerde kabelkokers kunnen grote risico’s opleveren die zich niet aan de buitenkant laten aflezen. Zijn pleidooi voor systematischer onderzoek, met radar, ultrasoonmetingen en waar nodig lokale inspecties, werkte daarom niet als een relativering van KB, maar eerder als een aanvulling erop: wie een techniek voor levensduurverlenging wil inzetten, moet wel goed weten met welke constructieve toestand hij te maken heeft.
Een bezoek aan de vlakbij gelegen proeflocatie van Rijkswaterstaat maakte de verhalen tastbaar. Tussen referentie-elektroden, sensoren en meetkasten werd zichtbaar dat dit geen laboratoriumopstelling op afstand is, maar echte constructiedelen in weer en wind, precies bedoeld om te laten zien hoe KB zich in de praktijk gedraagt. Als afsluiter gaf Anthony van den Hondel van KB kenniscentrum een samenvatting van de tot nog toe bereikte resultaten. Bij gebruikelijke spanningen van ongeveer 2 tot 4 Volt blijkt kathodische bescherming op voorgespannen beton goed toepasbaar, mits ontwerp en bewaking op orde zijn. In dat bereik wordt voldoende depolarisatie bereikt zonder dat kritische staalpotentialen in beeld komen. Pas bij extreme overspanning, in de orde van 10 tot 14 Volt, en dan vooral in combinatie met sterke benatting van het beton, werden situaties zichtbaar waarin de kritische grens van circa -900 mV werd benaderd of overschreden. Dat is relevante informatie, juist omdat zij laat zien waar de werkelijke grens ligt. De boodschap van Van den Hondel was daarmee in feite dubbel: “Onder normale omstandigheden gaat het goed, maar je moet de potentiaal bij het staal centraal blijven stellen.” Niet de aangelegde spanning als zodanig is immers doorslaggevend, maar wat er uiteindelijk elektrochemisch in de constructie gebeurt.
De studiemiddag in Wolfheze was een leerzame middag voor de aanwezige beheerders, adviseurs en uitvoerende partijen. Kathodische bescherming op voorgespannen beton is een realistische en veelbelovende optie voor levensduurverlenging, zolang ontwerp, uitvoering en monitoring serieus worden genomen. De marge tussen effectief beschermen en overbeschermen is er zeker, maar de proefresultaten suggereren tegelijk dat die marge bij normaal ontworpen systemen ruim genoeg is om met vertrouwen te kunnen werken. Juist dat maakt dit onderzoek waardevol. Het neemt geen voorzichtigheid weg, maar wel een deel van de koudwatervrees. En misschien was dat uiteindelijk de meest veelzeggende opbrengst van de middag: niet dat alle vragen al definitief zijn beantwoord, maar wel dat KB zich opnieuw presenteerde als een volwassen techniek met perspectief, ook daar waar het lang als gevoelig terrein gold.
