Wat gebeurt er als beton bevriest?
Beton bestaat voor een deel uit cementsteen. De poriën in cementsteen zijn voor een deel gevuld met water. Water dat overgaat in ijs zet uit en het volume neemt met 9% toe. Als de uitzetting vrij kan plaatsvinden, is er niets aan de hand. Is er onvoldoende ruimte in het cementsteen aanwezig dan ontstaan er spanningen.

Invloed hydratatiekrimp
Tijdens het verhardingsproces treedt hydratatiekrimp op. Hierdoor ontstaat er expansieruimte in de cementsteen. Bij het bereiken van een sterkte van 5 N/mm² is er voldoende ruimte om de expansie van het bevriezende water op te vangen. Voorwaarde hierbij is dat er geen water van buitenaf wordt aangevoerd.

De rol van het poriënsysteem.
In het poriënsysteem bevriest het water niet bij 0⁰C. Hoe kleiner de porie, hoe lager de temperatuur moet zijn om het water te laten bevriezen. Het in de (gel)poriën van aanwezige water bevriest dus pas bij een temperatuur onder de 0⁰C.

Vorstbestandheid in Nederland.
Onder normale Nederlandse weersomstandigheden is beton vorstbestand. Voorwaarde is dat het niet volledig met water verzadigd is en voldoende sterkte heeft ontwikkeld.

Vorst in combinatie met dooizouten.
Het schademechanisme bij vorst in combinatie met dooizouten is veel complexer. Naast de concentratie van dooizouten en kwaliteit van het beton speelt carbonatatie hierbij een belangrijke rol.

Carbonatatie
Bij de reactie van CO₂ en vrije kalk slaat een materiaal met hoge dichtheid neer in de poriën. Bij beton dat veel vrije kalk bevat (zoals bij hoge percentages Portlandcement) zal hierdoor het buitenste huidje dichter worden. Wanneer er te weinig vrije kalk aanwezig is (zoals bij hoge percentages Hoogovengranulaat) reageert het CO₂ met de Calciumsilicaathydraten. Het reactieproduct hiervan is minder dicht en het buitenhuidje wordt poreuzer. Dit huidje is minder goed bestand tegen vorst in combinatie met dooizout en kan eraf vriezen.

Percentage Hoogovengranulaat.
Om voldoende vrije kalk ter beschikking te hebben wordt bij vorst-en dooizoutaantasting een maximaal percentage van 50% gemalen Hoogovengranulaat aanbevolen.

Nabehandeling.
Het afvriezen gebeurt alleen als het buitenhuidje gecarbonateerd is. Met een goede nabehandeling wordt een dichtoppervlak verkregen. Op dit oppervlak zal carbonatatie weinig grip hebben.

Extra expansieruimte.
Fijn verdeelde luchtbellen zorgen voor extra expansieruimte. Door middel van luchtbelvormers kunnen deze in beton worden ingebracht. Zijn er voldoende luchtbellen van de juiste grootte en onderlinge afstand aanwezig dan neemt de vorst- en dooizoutbestandheid sterk toe. Bij kans op vorst- en dooizoutaantasting, zoals in wegenbouwbeton, is het gebruik van luchtbelvormers aanbevolen. 

Referenties:
Betoniek 14/05, De stukken eraf. juni 2007.

Sulfaatbestandheid | Chlorideindringing | Alkali-Silicareactie | Zuurbestandheid | Carbonatatie | Vorst |