Het beton van de stormvloedkeringen in topstaat

Nederland telt zes stormvloedkeringen, van de eerbiedwaardige Hollandsche IJsselkering uit 1958 tot de relatief jonge Ramspolkering uit 2002. Rijkswaterstaat onderhoudt de stormvloedkeringen nauwgezet. Onlangs bekeek TNO de conditie van het beton in drie keringen.

Risicogestuurd beheer en onderhoud

“Wij beheren de stormvloedkeringen volgens een model van risicogestuurd beheer en onderhoud”, vertelt Ahmet Yazan, assetmanager bij Rijkswaterstaat. “Op die manier kunnen wij, zoals de Waterwet verlangt, continu aantonen of ze voldoen aan de wettelijk gestelde prestatie-eisen. Instandhoudingsplannen die 5, 10, 15 of meer jaren vooruitkijken geven inzicht in de onderhoudsbehoefte. Aanvullend doen we inspecties.”

Onderhoudswerk gebeurt vooral buiten het stormseizoen. Ahmet: “Zo weten we dat de keringen in het stormseizoen optimaal functioneren en kunnen we die periode vol vertrouwen ingaan. De planning is heel strak, er moet in korte tijd veel gebeuren. Dit onderzoek aan de betonconstructies doen we conform de onderhoudsfilosofie bij het ontwerp van de keringen eens per 25 jaar. De degradatiemechanismen verlopen tenslotte heel traag.”

Quickscan voor vier stormvloedkeringen

“Onderzoek aan het beton van de wereldberoemde kunstwerken is ons op het lijf geschreven”, zegt Gerard Gaal, projectleider bij TNO. “In 2018 vroeg Rijkswaterstaat ons om voor drie stormvloedkeringen een quickscan uit te voeren: de Maeslantkering, de Hartelkering en de Hollandsche IJsselkering. Van elke kering deden we een inspectie, gecombineerd met deskresearch om kritieke punten aan het licht te brengen.”

Gerard legt uit: “Het gewapende beton van de stormvloedkeringen is van buiten gewoon grijs. Maar om trekkrachten op te nemen en scheurvorming te beperken, zitten er stalen wapeningsstaven in. Normaal gesproken worden de staven door de hoge pH-waarde in het beton goed beschermd tegen corrosie, een soort beschermende huid. Maar door het indringen van chloriden uit zout water of CO2 uit de lucht kan die bescherming in bepaalde gevallen verloren gaan.”

Nader onderzoek

Op enkele locaties zien de onderzoekers dat er sprake zou kunnen zijn van een degradatiemechanisme dat op termijn invloed kan hebben op de constructieve veiligheid. Henco Burggraaf, expert in veiligheid van betonconstructies bij TNO: “Daarom namen we het afgelopen jaar drie keringen nader onder de loep. Dat deden we door 70 kernen met een diameter van 5 cm en een lengte van 10 cm uit de constructies te boren en die in het TNO Bouwinnovatie Lab te onderzoeken.”

Bij het boren gebruikt Henco een dekkingsmeter, een detector die laat zien waar de wapening zich precies bevindt. “Om schade te voorkomen wilden we natuurlijk de locatie van de wapening weten. Maar we hebben ook de dekking gemeten: de afstand tussen de buitenkant van het beton en de wapening. Hoe groter de dekking, hoe beter beschermd tegen corrosie. We hebben vastgesteld dat er met 6 tot 8 cm een behoorlijke dekking zit. Dat is een van de redenen waarom de constructies er zo goed bij staan.”

Twee technieken

Eenmaal terug in het Bouwinnovatie Lab – en nadat de boorgaten op een gecertificeerde manier werden gerepareerd – onderzocht Henco de betonnen kernen. “Bij de quickscan zagen we twee belangrijke degradatiemechanismen die mogelijk een rol zouden kunnen spelen bij het functioneren van de keringen: chloride-indringing en carbonatatie. Als de beschermende huid rond het staal daardoor wordt aangetast, kan de wapening gaan roesten.”

Chloride-indringing betekent dat chloriden uit zout water het beton aantasten. Bij langdurig contact met zeewater en zeewind is daarvan mogelijk sprake. “Om de hoeveelheid chloride in de kernen te bepalen zaagden we ze in plakjes van 7 à 8 mm. Vervolgens verpulverden we elk plakje, waarna we met titratie de concentratie chloride konden bepalen. Op het moment dat de concentratie een grenswaarde overschrijdt, bestaat een verhoogde kans op wapeningscorrosie. Is de concentratie lager dan de grenswaarde, dan zit je veilig.”

Carbonatatie

Naast chloride-indringing kan sprake zijn van carbonatatie, ofwel verzuring door indringing van CO2. Henco: “In het lab hebben we de kernen in tweeën gespleten. Daarna spoten we de splijtvlakken in met fenolftaleïne, een indicator die het omslagpunt aangeeft tussen zuur en basisch materiaal. Op die manier krijg je een indruk waar de pH-waarde dusdanig laag is dat het beton onvoldoende bescherming biedt voor de wapening.”

Zoals gezegd: de onderzochte stormvloedkeringen staan er uitstekend bij. “Voor wat betreft ingedrongen chloride hebben we Rijkswaterstaat aanbevolen om de meting voor de Maeslantkering over 25 jaar opnieuw uit te voeren”, vat Henco de onderzoeksresultaten samen. “Dat is de constructie die het meeste chloride voor z’n kiezen krijgt. Voor de Hartelkering en de Hollandsche IJsselkering zien we daar geen aanleiding toe. Carbonatatie is voor geen van de keringen een probleem.”

Nog een kering te gaan

De Haringvlietsluizen staan op de agenda. Is het nog wel nodig om daar onderzoek te doen? “Jazeker”, bevestigt Henco. “Die stormvloedkering is al wat ouder en zit direct aan zee, dus het is zeker goed om daarnaar te kijken. Een bijkomend voordeel is dat we in 2003 al onderzoek deden met boringen uit de pijlers van de Haringvlietsluizen. Door de oude en nieuwe resultaten te vergelijken kunnen we onze rekenmodellen nog verder aanscherpen.”

Over de samenwerking met TNO is Ahmet heel tevreden. “Er werd helder gecommuniceerd en de prestaties zijn geleverd zoals we vooraf hebben besproken. Als technologen onder elkaar begrepen we elkaar ook goed. Het onderzoek van TNO laat zien dat de stormvloedkeringen betontechnisch goed zijn. Dat is belangrijk want de keringen beschermen miljoenen Nederlanders in het laaggelegen achterland tegen extreem hoogwater van zee.”

Ook TNO inschakelen?

Wil je als waterschap of gemeente de bouwkundige staat van bijvoorbeeld een dijk, brug of kademuur nauwkeurig in kaart brengen? Moet je als ministerie of provincie een meerjarenplanning maken voor groot onderhoud aan een kunstwerk van gewapend beton? Neem contact op met Henco Burggraaf van TNO. Met onze faciliteiten en expertise bepalen we de restlevensduur en adviseren we over eventuele maatregelen.