Corrosie
Definitie
Corrosie is de ongewenste aantasting van een materiaal door chemische of elektrochemische reacties met componenten uit de omgeving, waarbij metalen vaak hun mechanische eigenschappen verliezen.
Omschrijving
Het corrosieproces in de praktijk
Het proces start vaak onzichtbaar. Een microscopisch dunne laag vocht op het materiaaloppervlak volstaat om de elektrochemische kringloop te sluiten. Er ontstaan lokale spanningsverschillen die leiden tot de vorming van een anode en een kathode. Aan de anode treden metaalionen uit het kristalrooster; ze lossen simpelweg op in de omringende vloeistof. Tegelijkertijd vindt aan de kathode een reductie plaats waarbij zuurstof wordt opgenomen, terwijl de elektronen onophoudelijk door het metaal van de ene naar de andere pool migreren.
In dit vloeibare milieu reageren de opgeloste metaalionen verder met de aanwezige zuurstof- of hydroxide-ionen. De vorming van corrosieproducten is het fysieke resultaat. Bij ijzerhoudende metalen kristalliseert dit uit als een poreuze, volumineuze massa die de structuur van binnenuit kan ontwrichten. De snelheid van deze interactie hangt nauw samen met de geleidbaarheid van het elektrolyt en de voortdurende toegankelijkheid van zuurstof aan het materiaaloppervlak. Hoe hoger de concentratie zouten of zuren in het vocht, des te sneller verloopt de afbraak.
De verhouding tussen het oppervlak van de anode en de kathode bepaalt de intensiteit van de lokale aantasting; een kleine anode tegenover een grote kathode leidt tot diepe putcorrosie.
Bij materialen zoals koper of zink stagneert de reactie vaak op natuurlijke wijze. Hier vormt zich een stabiele, dichte patinalaag die het onderliggende metaal effectief afsluit van de buitenwereld. In betonconstructies verloopt de uitvoering van het proces subtieler. De hoge alkaliteit van het beton zorgt normaal voor een passiveringslaag rond de wapening. Zodra door carbonatatie of indringing van chloriden deze chemische bescherming wegvalt, start de oxidatie alsnog. De volumevergroting van het gevormde ijzeroxide oefent dan een enorme druk uit op het omliggende beton, wat uiteindelijk resulteert in het afdrukken van de betondekking.
Oorzaken van metaalafbraak
De invloed van de omgeving
Corrosie ontstaat nooit spontaan uit het niets. Vocht is de primaire aanjager. Zonder een elektrolyt — vaak een dun laagje condens of hemelwater — ligt de elektrochemische reactie stil. De chemische samenstelling van dit vocht bepaalt de agressiviteit van de aantasting. In kustgebieden zorgen zwevende zoutdeeltjes, de chloriden, voor een versnelde afbraak door de elektrische geleidbaarheid van het water te verhogen. Industriële emissies zoals zwaveldioxide werken eveneens katalyserend. Deze gassen lossen op in regenwater en vormen zuren die de natuurlijke beschermlagen van metalen direct aanvallen.
Constructiefoutjes spelen een vaak onderschatte rol. Spleetcorrosie ontstaat in nauwe openingen tussen twee oppervlakken waar water door capillaire werking wordt vastgehouden. Hier ontstaat een zuurstofarm milieu dat sterk afwijkt van de rest van het oppervlak. Het resultaat? Een lokaal versnelde afbraak die van buitenaf nauwelijks zichtbaar is. Ook het direct koppelen van ongelijksoortige metalen, zoals aluminium tegen koper, forceert een reactie waarbij het minst edele metaal versneld wordt opgeofferd.
Beton en carbonatatie
Bij gewapend beton ligt de oorzaak dieper. Beton is van nature alkalisch, wat het staal beschermt. Echter, kooldioxide uit de atmosfeer dringt langzaam de poriën van het beton binnen. Dit proces, carbonatatie genoemd, verlaagt de pH-waarde van het beton rondom de wapening. Zodra de alkaliteit onder een kritische grens zakt, wordt de passiveringslaag van het staal instabiel en krijgt oxidatie vrij spel.
Gevolgen voor de constructie
Verlies van draagvermogen
De impact is zelden beperkt tot het uiterlijk. Het meest kritieke gevolg is de reductie van de effectieve doorsnede. Minder materiaal betekent simpelweg minder sterkte. Een stalen balk die een fractie van zijn dikte verliest door schilferende roest, boet direct in op zijn constructieve veiligheid. Bij trekstangen of dunwandige profielen kan dit leiden tot plotselinge breuk of knik. De stijfheid van de gehele structuur neemt af. Doorbuigingen worden zichtbaar. De integriteit wankelt.
Expansie en betonrot
In betonconstructies veroorzaakt corrosie een destructieve kettingreactie. IJzeroxide neemt een aanzienlijk groter volume in dan het oorspronkelijke staal; de factor kan oplopen tot wel zes of zeven. Deze volumevergroting genereert enorme interne drukspanningen die het omringende beton niet kan opvangen. Het resultaat is onvermijdelijk. Eerst ontstaan er scheuren parallel aan de wapeningsstaven. Daarna drukt de roestende wapening de dekking er letterlijk vanaf. Dit fenomeen, in de volksmond betonrot, legt het staal volledig bloot aan de buitenlucht, waardoor de afbraak in een exponentiële versnelling raakt.
Functionele defecten
Naast constructief falen leidt corrosie tot operationele problemen. Denk aan:
- Lekkages in leidingwerk door punctuele perforaties (putcorrosie).
- Vastlopen van bewegende delen zoals scharnieren of afsluiters.
- Verlies van luchtdichtheid in gevelsystemen.
- Esthetische vervuiling door roeststrepen op onderliggend metselwerk of natuursteen.
Verschijningsvormen van chemische aantasting
Verraderlijker is putcorrosie (pitting). Kleine, diepe gaatjes boren zich in het metaal. Vaak door de inwerking van chloriden. Aan de oppervlakte lijkt er weinig aan de hand, maar de diepte van de putjes kan de structurele integriteit van een dunwandig profiel of leiding razendsnel ondermijnen. Het is een lokaal chemisch proces waarbij de bodem van de put als anode fungeert en de rest van het metaal als kathode.
Dan is er nog spleetcorrosie. Het treedt op in nauwe ruimtes waar vloeistof kan binnendringen maar waar de verversing van zuurstof minimaal is. Denk aan flensverbindingen, overlappingen van beplating of de ruimte onder een loszittende pakking. Het zuurstoftekort in de spleet maakt het metaal daar actiever, wat leidt tot versnelde oplossing. Het metaal vreet zichzelf van binnenuit op.
Galvanische koppeling en spanning
Spanningscorrosie is een ander gevaar. Het is een combinatie van mechanische trekspanning en een specifiek corrosief milieu. RVS-onderdelen in zwembaden zijn berucht. De aanwezigheid van chloordampen in combinatie met interne spanningen in het staal kan leiden tot plotselinge, brosse breuk. Geen waarschuwing vooraf. Geen zichtbare roestvorming. Gewoon een knak.
| Type | Kenmerk | Typische locatie |
|---|---|---|
| Witroest | Witte, poederachtige afzetting | Vers verzinkt staal bij gebrekkige ventilatie |
| Interkristallijne corrosie | Aanvallen langs korrelgrenzen | Onjuist uitgevoerde lassen in austenitisch RVS |
| Zwerfstroomcorrosie | Elektrochemische ontleding | Leidingen nabij tramlijnen of DC-installaties |
Er bestaat vaak verwarring tussen corrosie en erosie. Erosie is puur mechanische slijtage door stroming of wrijving. Erosiecorrosie is de dodelijke combinatie: de stroming van een vloeistof schuurt de beschermende oxidehuid weg, waarna de chemische corrosie direct weer toeslaat op het verse metaal. Een vicieuze cirkel van afbraak.
Corrosie in de dagelijkse bouwpraktijk
Een galerijflat uit de jaren zeventig. De onderzijde van de uitkragende betonvloeren vertoont grillige, bruine vlekken. Dat is de voorbode. Kort daarna barsten de eerste schollen beton los en ligt de roestige wapening bloot. Dit is betonrot in zijn meest herkenbare vorm; de volumevergroting van het staal drukt de constructie letterlijk kapot.
In een technische ruimte wordt een nieuwe koperen drinkwaterleiding direct gekoppeld aan een oude, verzinkt stalen buis. Een klassieke fout. Binnen afzienbare tijd ontstaat er een lekkage, exact op de plek waar de metalen elkaar raken. De natuurlijke batterij is geactiveerd. Het onedele staal lost op ten gunste van het edele koper. Galvanische corrosie in actie.
Denk aan een stalen buitencoating die door een kleine kras wordt doorbroken. In een kustgebied is dit fataal. De zoute zeelucht vreet zich een weg onder de laklaag. Wat begint als een klein blaasje, eindigt als een loslatende schilfer met daaronder diepe putvorming. Het metaal is daar lokaal veel dunner geworden, vaak ongemerkt onder de resterende verflaag.
Een roestvrijstalen trapleuning bij een binnenzwembad lijkt veilig. Geen bruine vlekken. Geen schilfers. Toch kan een bout plotseling afbreken zonder enige waarschuwing vooraf. Microscopisch kleine scheurtjes, gevoed door chloordampen en interne mechanische spanning, hebben het materiaal van binnenuit uitgehold. Dit is de verraderlijkheid van spanningscorrosie: visueel perfect, constructief een tijdbom.
Kijk naar de onderkant van een stalen brug. Waar bouten en moeren samenkomen, blijft vaak lang vocht staan in de nauwe naden. Het water kan niet weg. De zuurstof raakt op. Terwijl de vlakke delen van de brug nog keurig in de verf zitten, vreet de spleetcorrosie de verbindingen weg. Een verborgen gevaar dat inspecteurs dwingt om juist op die verborgen hoekjes te focussen.
Constructieve veiligheid en de zorgplicht
De wet kent geen scheikunde
Veiligheid is geen suggestie. Het Besluit bouwwerken leefomgeving (BBL) eist onverbiddelijk dat een constructie gedurende de volledige levensduur voldoet aan fundamentele sterkte-eisen. Corrosie is hierbij de meest kritische variabele. Artikel 3.6 van het BBL vormt de juridische basis. Wie oxidatie negeert tot de constructieve integriteit wankelt, overtreedt de wet. Zorgplicht. Een cruciaal begrip voor de gebouweigenaar. Het dwingt tot preventief onderhoud en tijdig herstel. Verwaarlozing is juridisch onhoudbaar wanneer de publieke veiligheid in het geding komt.
Normatieve beheersing en milieuklassen
NEN-normen vertalen de algemene wettelijke plicht naar harde techniek. NEN-EN-ISO 12944. Dit is het standaardwerk voor de bescherming van staalconstructies door laksystemen. De norm hanteert corrosiviteitscategorieën die variëren van C1 voor kurkdroge kantooromgevingen tot CX voor de brute omstandigheden op open zee. Het is geen vrijblijvend advies.
- NEN-EN 1992 (Eurocode 2): Dicteert de minimale betondekking om wapeningscorrosie te voorkomen.
- NEN-EN 206 en NEN 8005: Definiëren milieuklassen zoals XC (carbonatatie) en XS (zeezout).
- NEN-EN 1090: Stelt eisen aan de uitvoering van staalconstructies, inclusief de oppervlaktebehandeling.
Voor betonconstructies is de milieuklasse leidend voor het ontwerp. Een foutieve inschatting van de chloride-indringing (klasse XD) leidt direct tot een constructie die niet voldoet aan de Eurocode. Ontwerpkeuzes zijn daarmee onlosmakelijk verbonden met wettelijke aansprakelijkheid. De normen dwingen een beheersbaar proces af; van de eerste pennenstreek tot de laatste inspectieronde.
Van onvermijdelijk verval naar beheersbare chemie
De strijd tegen corrosie is zo oud als het gebruik van metalen zelf. Al in de oudheid merkten ambachtslieden dat ijzer in de buitenlucht transformeerde tot een brosse, bruine substantie. Aristoteles schreef erover. Plinius de Oudere noemde het ferrum corruptum. Men zag het destijds als een onvermijdelijk natuurlijk verval, een soort biologische degradatie van het 'onzuivere' metaal terug naar zijn aardse oorsprong. Pas tijdens de Industriële Revolutie, toen gietijzer en later welijzer de houten constructies vervingen, werd de economische schade werkelijk voelbaar. Bruggen stortten in. Machines liepen vast. Het probleem eiste een wetenschappelijke verklaring.
De grote doorbraak kwam in de negentiende eeuw. Michael Faraday legde de basis voor de elektrochemie. Hij begreep dat metaalafbraak geen simpel 'rotten' was, maar een verplaatsing van elektronen. In 1824 experimenteerde Sir Humphry Davy al met de bescherming van koperen scheepsrompen door er blokken zink aan te bevestigen. De geboorte van de kathodische bescherming. In 1837 patenteerde Stanislas Sorel het verzinken van staal, een techniek die de bouwsector fundamenteel veranderde. Plotseling konden stalen elementen decennia mee in de buitenlucht zonder direct weg te teren.
De twintigste eeuw en de harde lessen van beton
De opkomst van legeringen en normering
Rond 1913 ontdekte Harry Brearley per toeval roestvast staal (RVS). Een revolutie voor de industrie. De toevoeging van chroom zorgde voor een zelfherstellende oxidehuid, waardoor de bouwsector eindelijk een materiaal had dat écht bestand was tegen agressieve milieus. Tegelijkertijd begon de normalisatie. Men ging corrosiviteitsklassen definiëren. Het was niet langer nattevingerwerk. Constructeurs leerden dat de omgeving de levensduur bepaalde.
In de Nederlandse context was de naoorlogse periode cruciaal. De wederopbouw vroeg om snelheid. Gewapend beton werd de standaard. De algemene consensus? Beton beschermt staal voor eeuwig door zijn hoge pH-waarde. Een misrekening. In de jaren zeventig en tachtig van de vorige eeuw volgde de ontnuchtering. Grote infrastructurele werken en woningbouwprojecten vertoonden voortijdige schade. Betonrot werd een volksbegrip. De introductie van strooizouten op wegen en de toenemende CO2-concentratie in de steden bleken de passiveringslaag van de wapening sneller af te breken dan gedacht. Dit leidde tot een radicale herziening van de bouwvoorschriften. De dekkingseisen werden strenger. De milieuklassen uit de NEN-EN 206 zijn het directe resultaat van deze harde, historische lessen. We bouwen nu niet meer met de hoop op eeuwigheid, maar met een technisch berekende beheersing van het onvermijdelijke verval.
Gebruikte bronnen
- https://bouwkunde-online.nl/agressiviteit-van-de-omgeving/
- https://www.alurvs.nl/staal/kennisbank-staal/corrosie-en-de-bestrijding-ervan_16723/
- https://www.alurvs.nl/roestvast-staal/overzicht-bedrijfspresentaties-rvs/roestvast-staal-in-de-bouw-deel-1_10128/
- https://firstmold.com/nl/tips/corrosion-oxidation-rust/
- https://vereniging-ion.nl/sites/default/files/files/Bijlage A_ Corrosie.pdf
- https://cp-advice.nl/corrosie-van-de-wapening.html
- https://www.encyclo.nl/begrip/corrosie
- https://www.electropolish.be/electropolish/pdf/tien-tips-om-corrosie-te-voorkomen-metaalinfo-127.pdf
- https://navigator.emis.vito.be/detail?woId=19204
- https://www.joostdevree.nl/shtmls/corrosie.shtml
- https://www.q8oils.com/nl/metaalbewerking/3-manieren-om-corrosie-te-voorkomen/
- https://www.international-yachtpaint.com/be/nl/support/boot-verven/technische-kreet-uitgelegd-corrosie
- https://ferna.nl/blog/afwerking-staalconstructie/
Meer over bouwmaterialen en grondstoffen
Ontdek meer termen en definities gerelateerd aan bouwmaterialen en grondstoffen
