Verduurzamen van stalen damwanden

Verduurzamen

Het verduurzamen van stalen damwanden komt de levensduur ten goede. Aangezien damwanden gemaakt zijn van staal, kunnen ze na verloop van tijd gaan roesten. Dit corrosieproces komt de levensduur van de damwand vanzelfsprekend niet ten goede. Een damwand moet namelijk dik en sterk genoeg zijn om de krachten op te nemen waarvoor de damwandconstructie is berekend. Deze minimale dikte heet de ‘kritische dikte’. Zou het corrosieproces verder gaan en de damwandplank nog dunner worden, dan zou de damwand kunnen bezwijken.

Hoewel de sterkte van de planken niet is veranderd (deze is door aanpassingen in de geometrie van de plank gelijk gebleven of zelfs groter geworden) zijn damwandplanken gedurende de laatste jaren wel steeds dunner geworden. Dit speelt ook een grote rol in het corrosieproces en de levensduur van de damwand. Door de verdunning is de corrosiesnelheid van de planken namelijk relatief groter geworden. 1 mm corrosie van 6 mm staaldikte heeft immers een grotere invloed op de constructie dan 1 mm corrosie van 10 mm staaldikte.

Het staal van de damwand roest niet overal even snel. De volgende zones van corrosie worden onderscheiden:

De corrosiesnelheid per zijde van de damwand bedraagt:

1. atmosferische zone
2. getij-/splash zone
3. onderwater zone
4. in de grond zone

bij zoet water
0,012 mm/jaar
0,012 mm/jaar
0,012 mm/jaar
0,012 mm/jaar

bij zout water
0,050 mm/jaar
0,120 mm/jaar
0,026 mm/jaar
0,014 mm/jaar

In de CUR-publicatie 211 Kademuren worden hogere waarden voor de uniforme corrosie gegeven:

1. atmosferische zone
2. spatzone
3. getijdezone
4. laag water zone
5. onderwater zone
6. bodem

0,050 à 0,100 mm/jaar
0,150 à 0,400 mm/jaar
0,100 à 0,250 mm/jaar
0,100 à 0,250 mm/jaar
0,050 à 0,200 mm/jaar
0,020 à 0,050 mm/jaar

Hoewel niet expliciet vermeld, betreffen bovenstaande waarden de corrosie in zoute omstandigheden (zeehavens).
[bron: CUR166 Damwandconstructie 6e druk, deel 2]

Om dit corrosieproces zo veel mogelijk tegen te gaan, zijn er in de loop van de tijd methoden ontwikkeld die corrosie kunnen vertragen. Met deze methoden kan de levensduur van de damwand worden verlengd, waardoor de kosten op lange termijn ook lager uitvallen.

Hierbij onderscheiden wij de volgende mogelijkheden:

A. Het aanbrengen van coating
Ervaring heeft ons geleerd dat coating het begin van het corrosieproces tot wel 20 jaar kan vertragen. Coating wordt aflopend gegarandeerd voor een duur van 5 jaar.

Voorwaarde hierbij is dat het staal moet worden gestraald met grit tot de normreinheids-waarde SA 2,5 voordat men overgaat tot het aanbrengen van de coating. Ook hierbij zijn verschillende systemen mogelijk, maar meestal wordt een 2- of 3-laags systeem toegepast, bijvoorbeeld:

Primer
1 laag primer

60 – 70 mu

– fosfaatprimer
– zinkstofprimer (goede hechting aan het staal)

Coating
1 tussenlaag coating

150 mu

– op basis van epoxyharset staal)

Coating
1 tussenlaag coating

150 mu

– op basis van een DTM coating
– op basis van polyurethaanhars
– beide verkrijgbaar in alle RAL-kleuren
NIET meer: teer- of bitumenprodukten i.v.m. de milieubelastbaarheid)

Het beste resultaat wordt verkregen als de coating in een daartoe speciaal ingerichte werkplaats wordt aangebracht, waar de temperatuur en de vochtigheid onder controle zijn. Op de bouwplaats hoeven er dan alleen nog maar reparaties te worden uitgevoerd van beschadigingen die zijn ontstaan tijdens het transport of door het inbrengen van de damwand.

Bijkomend voordeel van een coating is dat het aanzicht van de damwand verbetert, zeker als de damwand niet alleen in saai zwart wordt gecoat. Zelfs bij stalen damwand geldt: het oog wil ook wat!

B. Metallische beschermingslaag
Bij zeer corrosieve omstandigheden (zout milieu) kan de stalen damwand ook thermisch worden verzinkt. De stalen damwandplank wordt ondergedompeld in een heet vloeibaar zinkbad (thermisch verzinken). Aangezien deze zinkbaden slechts een beperkte lengte hebben, kunnen de damwandplanken ook niet al te lang zijn. Bij verzinken van dunne koudgewalste stalen damwanden kan het gevaar bestaan dat deze gaan vervormen, aangezien de temperatuur van een zinkbad circa 800 – 900°C bedraagt. Ook kan het zink in te grote hoeveelheden in het slot terecht komen, wat tijdens het aanbrengen overmatige wrijving kan veroorzaken. Daarom moeten de sloten voor het verzinken zo goed mogelijk worden schoongemaakt.

C. Kathodische bescherming
De corrosie onder de waterlijn kan op een elektrolytische manier uitgeschakeld worden, door het inbouwen van een kathodische beschermingsconstructie met `vreemdstroom` of een `opofferings-anode`. Vaak wordt deze methode gecombineerd met een coating. Een stalen damwand is te beschermen door het aanbrengen van aluminium in de vorm van zogenaamde broodjes. Het aluminium werkt daarbij als een opofferingsanode. Ook zink en magnesium worden hiervoor gebruikt.

De kathodische bescherming is bijzonder geschikt voor damwandconstructies met een getijdenlijn en voor constructies waarbij een sanering of vernieuwing te kostbaar is. Damwanden met een kathodische bescherming vereisen speciale constructieve maatregelen, waarmee men in de ontwerpfase rekening moet houden.

D. Toevoegen van legeringen
Ervaring heeft ons geleerd dat het toevoegen van koper aan het staal voor de damwandgedeelten die onder water staan geen levenduur-verhogende functie heeft. Het toevoegen van koper in combinatie met nikkel, chroom, fosfor en silicium kan echter wel leiden tot een langere levensduur in de splashzone, met name in tropische gebieden met zoutrijke lucht.

De verschillende damwand-staalsoorten zoals vermeld in de EN 10248 en de staalsoorten in de EN 10025, EN 10028 en EN 10113 vertonen geen verschillend corrosiegedrag. Wordt de hogere treksterkte van het staal gerealiseerd door het toevoegen van niobium, titaan en vanadium, dan heeft dat een positief effect op corrosiegedrag.

E. Corrosiebescherming door over-dimensionering
Door het kiezen van een profiel met een hoger weerstandsmoment of het gebruiken van een hogere staalsoort kan, met op het oog op opneembaar moment, een langere levensduur gerealiseerd worden. Ook profielen met een grotere wanddikte bieden een betere bescherming tegen doorroesten. Meestal zal de plaats waar het maximale moment optreedt, niet in de zone liggen die het sterkst door corrosie wordt aangetast. Dit betekent dat in deze zone over het algemeen al enige reserve voor corrosie aanwezig is.