Herstellen van beton na brand loont de moeite

Luc Taerwe is professor aan de Universiteit Gent, en is onder meer gespecialiseerd in betonconstructies en gewapend beton. In 2013 schreef hij samen met Emmanuel Annerel nog de paper ‘Damage assessment of concrete structures exposed to fires’. Het onderzoek focuste op de reactie van beton op brand, en de methoden om de resterende draagcapaciteit te onderzoeken. “Het kan economisch interessant zijn om de beschadigde structuren te herstellen, aangezien de kosten voor afbraak en heropbouw zo vermeden kunnen worden en het gebouw sneller opnieuw gebruikt kan worden”, schreven Taerwe en Annerel.

Brandweerstand

Luc Taerwe verklaart die stelling: “Betonnen structuren zijn in de meeste gevallen relatief goed bestand tegen brand. Beton heeft immers een hoge brandweerstand, die kan oplopen tot enkele uren. Dat is veel meer dan bij andere bouwmaterialen, zoals staal. We zien daarom ook toepassingen als gewapend beton, dat er juist toe dient om het staal dat erin vervat zit te beschermen.”

Warmtegeleidingscoëfficiënt

De verklaring van de hoge brandweerstand, ligt in het feit dat de temperatuur in het betonelement niet zo snel oploopt, ook al wordt de warmte van een externe warmtebron bij een brand overgedragen naar het beton. “Dat komt onder meer omdat de warmtegeleidingscoëfficiënt voor beton relatief laag is. Het duurt dus relatief lang vooraleer het inwendige deel van het beton op hogere temperaturen komt, langer dan bij staal”, aldus Taerwe.

‘Performance based design’

Bovendien kan beton op verschillende manieren preventief beschermd worden tegen de schadelijke gevolgen van brand. Dankzij ‘performance based design’ blijven de risico’s beperkt. Taerwe: “In de eerste dertig minuten van een brand bestaat het risico dat het beton afspat. Dat kan zeer explosieve gevolgen hebben. Je kan dat echter vermijden door te kiezen voor een gepaste samenstelling van het beton, of door het toevoegen van polypropyleenvezels.”

Mechanische eigenschappen verminderen

Natuurlijk loopt de temperatuur ook bij beton hoger op. De mechanische eigenschappen verminderen: zo nemen bijvoorbeeld de druksterkte en de elasticiteitsmodulus af. Maar aangezien dit proces bij beton trager verloopt, is de gevolgschade kleiner. “Daarom zie je vaak dat bij een brand de betonconstructies nog niet zijn ingestort, ook al heeft de brand voor lange tijd gewoed.”

Toch zijn scheuren ten gevolge van thermische effecten een veel voorkomend schadeprobleem bij betonconstructies. Luc Taerwe: “Ook langzame verbrokkeling van het materiaal komt voor, omdat bepaalde componenten bij een zeker temperatuurniveau desintegreren. Dat zorgt voor inwendige scheuren op microniveau, zodat het beton uit elkaar begint te vallen. Dergelijke scheuren zijn niet altijd zichtbaar met het blote oog en dienen met een monsteronderzoek vastgesteld te worden.”

Residuele sterkte

Na een brand is extra onderzoek aangewezen om het resterend draagvermogen en de residuele sterkte in kaart te brengen. “Dat gebeurt met monsternames en zowel technische als mechanische elementenberekeningen. Met microscopische onderzoeken op proefstukken probeert men een idee te hebben van de druksterkte en de temperatuur waaraan het beton is blootgesteld. Welke veranderen in de structuur zijn er opgetreden? Welke laag is sterk aangetast?”

Indien de residuele sterkte niet meer voldoet, is het meestal mogelijk om de lokale betonelementen opnieuw te versterken. Zo krijgt het beton zijn oorspronkelijke draagvermogen terug. “Die aangetaste laag moet verwijderd worden, en dan kan men via herstelmortels het betonelement opnieuw herstellen of versterken. Als de wapening niet meer voldoende sterkte heeft, kan men ook nog uitwendige wapening toepassen om het betonelement uitwendig te versterken.”

Keuze van de bouwheer

Taerwe vindt het herstellen van beton een taak die loont. “Een gespecialiseerde herstelling van het beton gaat doorgaans sneller dan alles af te breken en opnieuw op te bouwen. Natuurlijk hangt het ervan af wat de bouwheer wil doen. Hij moet de keuze maken om het resterend draagvermogen te laten inschatten door een gespecialiseerd laboratorium. Belangrijk om te onthouden is echter dat het herstellen van brand mogelijk en doenbaar is. Een firma die gespecialiseerd is in gewone betonherstellingen kan deze taak in principe ook na een brand op zich nemen.”

Lees meer interessante artikels rond brandveiligheid in het Fireforum Magazine.