themaMeten is weten, of toch niet?7201254themaMeten is weten,of toch niet?Voorafgaand aan renovatie, herstel ofuitbreiding van bestaande gebouwen enciviele kunstwerken wordt meestal zoveelmogelijk informatie van debetonconstructie verzameld. Daarbij kannader onderzoek aan de constructienodig zijn. Het is dan van belang ombeschadigingen en overlast tevoorkomen. Niet-destructief onderzoekbiedt hier veel mogelijkheden voor.Niet-destructief onderzoek aan bestaande betonconstructiesMeten is weten, of toch niet? 72012 55Niet-destructief onderzoek (NDO) aan bestaande betoncon-structies vindt voornamelijk plaats om twee redenen:1 Er is twijfel over de gerealiseerde kwaliteit van de betoncon-structie, met name in de eerste levensfase.2 Er zijn onvoldoende materiaalgegevens bekend, vooral in defase dat verandering van gebruik wordt overwogen en belas-tingen op de constructie veranderen.De verwachting is dat met moderne, niet-destructieve meet-technieken het inzicht in de constructie wordt vergroot.Immers, meten is weten. Toch komt er meer bij kijken dan eenmeting alleen.In dit artikel komen de meest gangbare meettechnieken aanbod. Er wordt ook aandacht besteed aan de valkuilen die bijNDO op de loer liggen. Deskundigheid op het gebied van demeettechniek en kennis van constructies en materialen zijnonontbeerlijk voor goede interpretatie van de meetgegevens.Visuele inspectieVisuele inspectie is de meest voor de hand liggende en veruitmeest gebruikte NDO-techniek, maar blijft vaak ongenoemd.Het enige hulpmiddel is in veel gevallen het blote oog. Somswordt aanvullend een verrekijker voor inspecties op grote afstan-den en/of een loepje of scheurenkaart voor het beoordelen vanscheuren ingezet. De visuele inspectie blijft echter beperkt tot hetbetonoppervlak. Wel blijft het de basis. Zonder een goede visueleinspectie moet je niet aan ander NDO willen beginnen.NDO gericht op wapeningsstaalNDO is bij bestaande betonconstructies op te splitsen in onder-zoek aan het beton en aan het wapeningsstaal. In dit artikelwordt eerst ingegaan op NDO van wapeningsstaal. Hiervoorworden niet-destructieve of beperkt destructieve onderzoeks-methoden ingezet om vragen te beantwoorden zoals:? Wat is de betondekking?? Welke wapening is aanwezig?? Hoe is de configuratie van de (voorspan)wapening?? In hoeverre is de (voorspan)wapening gecorrodeerd?Meten van de dekkingEen dekkingsmeter meet de verstoringen van een opgewektelektromagnetisch veld. Deze verstoringen worden veroorzaaktdoor stalen onderdelen (wapeningsstaven) in het beton. Dedekkingsmeter bewerkt de meetgegevens zodanig dat dedekking op de wapening wordt gegeven.Dekkingsmeters detecteren tot circa 10 cm diepte de eerstewapeningslaag in het beton. Om de dekking te bepalen,volstaat meestal een meting over een lijn (eendimensionaal)haaks op de langsrichting van de wapeningstaven (fig. 2).12Theodoor gijsbersSGS INTRON1 Met moderne, niet-destructieve meettechnieken wordt hetinzicht in de constructie vergroot, maar er komt meer bijkijken dan een meting alleen2 Uitdraai van een eendimensionale meting over een lijn haaksop de langsrichting van de wapeningstaven ter bepaling vande betondekkingthemaMeten is weten, of toch niet?72012563 Tweedimensionale`tekening'van de meet-resultaten voor de ligging, diameter endekking van het wapeningsstaal4a Radar van holle ruimten, aangeduid alslichtblauwe`vlekken', onder een tegelvloer(in het rood het tegelpatroon)4bRadar van kolomwapening met diagonaallopende elektraleiding4c Radar van vloerverwarming met de hoofd-leiding van de centrale verwarming en hetonderliggende wapeningsnetReflecties op wapeningsstaven hebben in een radarprofiel altijdeen paraboolvorm. Door het interpreteren van de reflecties isde positie van de wapeningsstaven te bepalen. Naast de reflec-ties van de wapeningsstaven tekenen zich ook de reflecties vankunststof buizen, al dan niet gevuld met bedrading of water, af(fig. 4) en grenslagen tussen bijvoorbeeld asfalt-beton enbeton-lucht (holle ruimten, scheuren).De snelheid van de elektromagnetische straling is afhankelijkvan het chloridegehalte, het vochtgehalte, de pori?n en deluchtbellen in het beton. Door de diversiteit van de beton-samenstelling in bestaande betonconstructies verschilt de snel-heid van de radiogolven in verschillende betonconstructiessterk. Voor een exacte dieptebepaling vormt dit een probleem.Een ijking op de constructiedikte of een lokaal vrijgehaktewapeningsstaaf is hiervoor een oplossing.Met een radarantenne van 4 GHz kan tot circa 30 cm diepte inhet beton worden `gekeken' en met een 1,5 GHz antenne totcirca 50 cm diepte. Binnen deze diepten is op de radarprofielende positie van wapeningsstaven normaliter goed te onderschei-den. De indringingsdiepte van radargolven is afhankelijk vande frequentie van de radarantenne en van de aanwezige wape-ning (aantal wapeningslagen, h.o.h.-afstand en diameter). Bijeen hoge wapeningsdichtheid (doorgaans bij een h.o.h.-afstand< 75 mm) kan soms niet dieper dan de eerste laag wapeningworden `gekeken'. Staven die te dicht naast elkaar (doorgaans bijeen h.o.h.-afstand < 40 mm) of onder elkaar liggen, wordenniet afzonderlijk onderscheiden.Het diepere bereik van een radar ten opzichte van eendekkingsmeter maakt de radar geschikter voor het bepalen vande positie van voorspanstrengen en mantelbuizen, die geregelddieper in een betonconstructie liggen. Naast de positie is ookhet dekkingsverloop op de voorspanstrengen en mantelbuizente bepalen.Naast de dekking kan ook de ligging en de indicatieve diametervan de wapeningsstaven worden bepaald. Hiervoor wordenmetingen in twee richtingen (tweedimensionaal) uitgevoerd.In de afgelopen decennia zijn dekkingsmeters verder ontwikkeld.Moderne meters leggen over een groter gebied in ??n meting deligging, diameter en dekking van het wapeningsstaal vast. Demeetresultaten worden als `tekening' gepresenteerd (fig. 3).Extra aandacht is vereist in de situatie als er twee staven dichtbij elkaar liggen. Dekkingsmeters interpreteren het signaal danregelmatig verkeerd en geven ??n (dikke) staaf weer.Configuratie bepalen van de (voorspan)wapeningHet bepalen van de wapeningsconfiguratie is ook mogelijk meteen radar. Een radar zendt radiogolven (elektromagnetischestraling van 1,5 tot 4 GHz) uit en ontvangt de gereflecteerderadiostraling via een antenne. Uit de ontvangen reflectie wordteen aantal gegevens van het reflectievlak bepaald ten opzichtevan die radar, zoals richting en afstand.34a 4b 4cMeten is weten, of toch niet? 72012 575 Thermografische meting: bij afkoeling blijfteen locatie langer warm (rode gebied), watduidt op een holle ruimte in het betonde terugslaghamer wordt een stalen cilinder tegen het betonop-pervlak gedrukt en wordt de terugslag van de cilinder gemeten.De meting geeft een indicatie voor de betonkwaliteit (druk-sterkte) van de buitenste betonlaag. De meting is sterk afhanke-lijk van de samenhang van het betonoppervlak. De meetwaar-den hebben vaak een grote spreiding. Om die reden moetenveel metingen worden gedaan, vaak samen met ultrasoon-metingen, om een uitspraak te kunnen doen over de kwaliteitvan het beton in de buitenste zone.In NEN-EN 13791 is beschreven hoe de betondruksterkte kanworden bepaald op basis van verkregen meetwaarden met deterugslaghamer in combinatie met een beperkt aantal destruc-tieve beproeving van de betondruksterkte.Holle ruimte(n), onthechting(en) en scheurenDe aanwezigheid van holle ruimte(n), onthechting(en) enscheuren in de betonconstructie zijn met verschillende metho-den van NDO te onderzoeken, zoals:? thermografie;? impact echo / impulse response;? ultrasoon onderzoek.ThermografieMet thermografie (infraroodcamera) wordt de temperatuurvan het oppervlak van een betonconstructie gemeten. Bouw-fysici gebruiken de methode veelal om de isolatie van gebou-wen te beoordelen. Met thermografie is het niet mogelijk dediepte en de aard van gebreken aan te geven. Het geeft echterwel aan waar nader onderzoek noodzakelijk is.Bij delaminaties van beton zal bij afwijkingen in het beton dewarmteafdracht naar en van de ondergrond bij opwarming ofafkoeling anders zijn. Dit resulteert in een andere oppervlak-tetemperatuur, die met infrarood in beeld kan wordengebracht (fig. 5).Het afgelopen decennium heeft de ontwikkeling van radar in detoepassing van het detecteren van wapening in betonconstructieseen grote vlucht genomen. Radarreflecties worden softwarematigge?nterpreteerd en vertaald tot grafische twee- of driedimensio-nale afbeeldingen met een indicatie van de wapeningsconfigura-tie. Desondanks blijft interpretatie en/of de beoordeling van demet software verkregen resultaten door een ervaren, gespeciali-seerde deskundige noodzakelijk. De vaak complexe situaties inbetonconstructies van gebouwen en civiele kunstwerken wordensoftwarematig soms niet juist ge?nterpreteerd.Corroderende wapeningCorroderende wapening wordt opgespoord met een zoge-naamde halfcel-potentiaalmeting. Door deze meting wordtvastgesteld of en op welke plaats er een risico is op wapenings-corrosie.Een referentie-elektrode (halfcel) wordt elektrisch verbonden methet wapeningsstaal (semi-destructief). Vervolgens wordt dehalfcel met een waterverzadigde spons op verdachte plaatsen overhet betonoppervlak verplaatst langs een meetgrid en wordt hetpotentiaal op het betonoppervlak gemeten. Een tussengescha-kelde universeelmeter geeft het potentiaalverschil weer.Bij een zilver-zilverchloride-referentie-elektrode geven sterknegatieve halfcel-potentiaalwaarden aan dat er corrosieoptreedt. Bij gematigd negatieve waarden is het niet duidelijk ofer sprake is van corrosie en bij positieve waarden is geen corro-sie te verwachten.De vochtsituatie in het beton heeft invloed op de hoogte van demeetwaarden. Daarom moeten de meetresultaten door eenspecialist worden beoordeeld en ge?nterpreteerd. Voor eenprojectgerichte beoordeling zijn zelfs destructieve verificatiesnoodzakelijk. De metingen zelf kunnen door een geautomati-seerde datacollectie en het gebruik van potentiaalmeetwielenredelijk snel worden uitgevoerd.NDO gericht op betonIn het volgende deel wordt ingegaan op NDO van beton.Hierbij spelen vaak vragen als:? Wat is de kwaliteit (druksterkte) van het beton?? Waar komen defecten voor? Zoals holten, onthechtingen enscheuren.? Is er hechting tussen het beton en de ondergrond? Zoals bijstalen bruggen die zijn overlaagd.BetondruksterkteDe betondruksterkte kan indicatief op een niet-destructievewijze op locatie worden gemeten met een terugslaghamer. Met3themaMeten is weten, of toch niet?72012586 76 Uitvoering van de impulse response-methode7 Meetapparaat voor de impact echo-methodeUltrasoon onderzoekBij een ultrasoonmeting wordt een geluidsgolf in het betongebracht. Aan de hand van de looptijd van een golf door eenconstructie met een bekende dikte, wordt de golfsnelheid vanhet ultrasoongeluid door het beton bepaald.Met deze golfsnelheid worden vervolgens de te onderzoekenlocaties onderzocht. Afwijkende looptijden bij dezelfde golfsnel-heid duiden op aanwezige gebreken of inhomogeniteiten in debetonconstructie. De ultrasoongolven reflecteren op de grens-vlakken, tussen het beton en de gebreken/inhomogeniteiten.De ontwikkeling van ultrasoonmeters is in de tijd doorgegaan.Er zijn meters ontwikkeld met verscheidene zend- enontvangstcontacten in ??n apparaat. Hierdoor zijn grotereoppervlakken in ??n keer te meten en is een betere beoordelingvan de resultaten mogelijk.SlotEen betonconstructie is van buitenaf gezien een grijze massawaarin van alles aan de hand kan zijn. Je moet kennis hebbenvan het materiaal beton en de mogelijke wapeningsconfigura-ties om aan de hand van slechts een meetsignaal of -beeld tekunnen zeggen wat er aan de hand is.Voor een juiste meting en interpretatie van de resultaten isdaarom meer nodig dan alleen maar een (geijkt) meetapparaat.Het vraagt tevens om een ervaren, gespecialiseerde deskundigedie kennis heeft van de desbetreffende NDO-techniek,betonconstructie(s) en daarin toegepaste materialen. Kortom:meten is pas weten als je weet wat je meet. Temperatuurverschillen worden door de dag-nachtcyclus,zonnestraling of actieve opwarming (lampen) aan eenconstructie opgelegd. Door afwijkingen in de ondergrondontstaan in het betonoppervlak temperatuurverschillen. Dezeverschillen zijn goed te meten aangezien infraroodcamera'sverschillen tot 0,1 ?C registreren. De interpretatie van degegevens lijkt redelijk eenvoudig, maar valkuilen liggen op deloer. De kleurverschillen in het beeld lijken enorme kwaliteits-verschillen in de constructie te laten zien, terwijl dit helemaalniet het geval hoeft te zijn.Impact echo / impulse responseImpact echo en impulse response zijn methoden om holleruimte(n) en onthechting(en) in betonconstructies te lokalise-ren. Beide technieken zijn gebaseerd op een drukgolf die in hetbeton ontstaat door de impact van een klap met een hamer(impulse response, foto 6) of kleine bolletjes (impact echo,foto 7). De keuze is afhankelijk van de dikte en stijfheid van debetonconstructie.De ontstane drukgolf reflecteert op grensvlakken tussen betonen lucht, zoals het betonoppervlak aan de tegenovergesteldezijde van het beproevingsvlak, holten, scheuren, grindnesten enonthechtingen. Met de looptijd van de golf wordt de liggingvan het reflectievlak bepaald.Voor veel standaardsituaties zijn meetprotocollen opgesteld enis software beschikbaar die helpt de resultaten te interpreteren.Met deze methode is het mogelijk constructies uit meerderelagen, zoals vloeren in combinatie met dekvloeren en onder-grond, te beoordelen. Een goede interpretatie vraagt echter omdeskundig inzicht in de materiaaleigenschappen per laag.