De degradatie van de constructie vangt aan met de penetratie van schadelijke stoffen in de poriënstructuur van de cementmatrix. Bij carbonatatie reageert kooldioxide uit de omgeving met de calciumhydroxide in het beton. Dit verlaagt de zuurgraad. De natuurlijke bescherming van het wapeningsstaal verdwijnt stapsgewijs naarmate het front van de lage pH-waarde de diepte van de wapening bereikt. Een chemische transformatie. Tegelijkertijd kunnen chloride-ionen, vaak afkomstig van strooizout of een maritiem klimaat, de passiveringslaag lokaal doorbreken. Dit gebeurt zelfs bij een hoge pH-waarde. Dit resulteert vaak in putcorrosie.
Zodra de staalwapening onbeschermd is en in contact komt met binnendringend vocht en zuurstof, vormt zich een elektrochemische cel. Water werkt als elektrolyt. Aan de anode vindt ijzeroplossing plaats; aan de kathode treedt zuurstofreductie op. De resulterende ijzeroxiden nemen een aanzienlijk groter volume in dan het oorspronkelijke metaal. Deze expansie genereert enorme mechanische spanningen in de betondekking. Omdat beton een geringe treksterkte heeft, overschrijden de interne krachten al snel de capaciteit van het materiaal. Er ontstaan eerst fijne haarscheuren die parallel lopen aan de wapeningsstaven. Het proces versnelt. Door de scheuren dringen water en zuurstof nog makkelijker diep in de constructie door. Uiteindelijk wordt de druk zo groot dat het beton volledig loslaat van de wapening en afbrokkelt. Dit proces, het afboeren van de dekking, legt het staal volledig bloot aan de buitenlucht.
Het proces begint vaak onzichtbaar bij de poriën van de cementmatrix. De hoofdoorzaak ligt meestal bij carbonatatie, waarbij kooldioxide uit de atmosfeer de alkaliteit van het beton neutraliseert. De pH-waarde daalt onder de kritieke grens van 9. Hierdoor verdwijnt de passieve beschermlaag rondom het wapeningsstaal. In andere gevallen zijn chloride-ionen de boosdoener. Deze dringen diep in het beton door via zeelucht of dooizouten en veroorzaken lokale putcorrosie, zelfs wanneer de pH-waarde nog hoog is. Vocht fungeert hierbij als de noodzakelijke transporteur voor deze schadelijke stoffen.
Zodra de oxidatie van het staal start, treden er ingrijpende fysieke veranderingen op. Roest bezit een volume dat tot wel zes keer groter is dan het oorspronkelijke staal. Deze expansie genereert enorme inwendige drukkrachten. Beton bezit een hoge druksterkte maar een zeer beperkte treksterkte. De interne spanningen leiden daardoor onvermijdelijk tot scheurvorming parallel aan de wapeningsstaven. Vaak worden deze scheuren zichtbaar als bruine roeststrepen aan de buitenzijde van de constructie.
Het uiteindelijke effect is het afspatten van de betondekking. Grote schollen beton laten los, waardoor de wapening volledig wordt blootgesteld aan de buitenlucht. Dit versnelt de verdere corrosie. De hechting tussen het beton en het staal verdwijnt volledig. De constructieve veiligheid komt in het geding omdat de doorsnede van de wapening afneemt en de samenwerking tussen beide materialen is verbroken. Een sluipend verval van de draagkracht.
In de bouwpraktijk onderscheiden we twee dominante varianten die elk een eigen schadeverloop kennen. Carbonatatie-geïnitieerde corrosie is de meest voorkomende vorm. Het is een frontaal proces waarbij de zuurgraad van het beton over de volle breedte daalt door de inwerking van kooldioxide. De beschermlaag van het staal verdwijnt gelijkmatig. Dit leidt meestal tot algemene corrosie over grotere oppervlakken. Een traag maar onverbiddelijk proces.
Chloride-geïnitieerde corrosie is agressiever. De boosdoener zijn chloriden uit strooizout of zeelucht. Deze dringen niet als een front naar binnen, maar zoeken de zwakke plekken op. Het resultaat is putcorrosie of pitting. Zeer lokaal. Het gevaar schuilt in de onzichtbaarheid; de wapeningsstaaf kan plaatselijk nagenoeg doormidden rotten terwijl de betondekking er aan de buitenkant nog redelijk intact uitziet. Terwijl carbonatatie doorgaans zorgt voor een gelijkmatige aantasting over de gehele lengte van een staaf, resulteert chloride-indringing vaak in diepe, lokale kraters die de effectieve doorsnede van de wapening in korte tijd drastisch reduceren.
Niet alle betoncorrosie is direct te herleiden naar het staal. Soms ligt de oorzaak in de chemische instabiliteit van de cementmatrix zelf. Sulfaataanvallen zijn hiervan een berucht voorbeeld. Sulfaten uit grondwater of vervuilde bodems reageren met de cementbestanddelen tot etringiet. Dit mineraal neemt meer ruimte in dan de oorspronkelijke stoffen. De matrix zwelt op en verpulvert van binnenuit.
Een andere variant is de Alkali-Silica Reactie, vaak afgekort als ASR. Dit wordt in de volksmond ook wel de 'betonziekte' genoemd. Hierbij reageren reactieve mineralen in het grind of zand met de alkaliën uit het cement. Er vormt zich een gel die vocht absorbeert en uitzet. Hoewel het visuele schadebeeld — scheurvorming en afspatten — sterk lijkt op klassieke betonrot door wapeningscorrosie, is het mechanisme fundamenteel anders omdat de bron van de expansie in de toeslagmaterialen ligt. Een interne destructie zonder dat er direct metaaloxidatie aan te pas komt.
Zwerfstroomcorrosie vormt een technisch buitenbeentje. Deze variant treedt op wanneer elektrische stromen uit externe bronnen, zoals bovenleidingen van treinen of trams, door de betonwapening vloeien. Waar de stroom de wapening verlaat om terug te keren naar de bron, wordt het metaal elektrisch 'opgegeten'. Dit proces verloopt vele malen sneller dan natuurlijke oxidatie. Constructies nabij infrastructuur vragen daarom om specifieke isolatiemaatregelen.
In rioleringssystemen zien we vaak microbiologisch beïnvloede corrosie (MIC). Bacteriën zetten waterstofsulfidegas om in zwavelzuur. Het zuur vreet de kalkrijke cementmatrix direct aan. Het beton wordt zacht. Soms tot op de wapening. Hier is de degradatie een direct gevolg van een biologisch-chemisch proces dat specifiek in anaerobe of zuurstofarme omgevingen gedijt.
Loop onder een willekeurig viaduct uit de jaren zeventig door en kijk omhoog. Je ziet bruine sporen. Roestwater dat als tranen langs het grijze beton naar beneden is gelopen. Dit is vaak het eerste zichtbare teken van carbonatatie. De wapening diep vanbinnen is aan het oxideren en het vocht transporteert de ijzeroxiden naar de oppervlakte. Een subtiele waarschuwing voor wat komen gaat.
In een parkeergarage bij de inrit zie je vaak een ander fenomeen. Auto's nemen in de winter smeltwater vol strooizout mee. Dit zoute water verzamelt zich rond de voet van de kolommen. Hier treden geen geleidelijke roeststrepen op. In plaats daarvan zie je plotselinge, diepe gaten in het staal terwijl het omliggende beton nog gezond lijkt. Chloride-indringing op zijn best. Het staal wordt lokaal weggevreten, een proces dat vaak pas ontdekt wordt als de constructieve veiligheid al kritiek is.
Bij flatgebouwen aan de kust is de balkonzijde het kwetsbaarst. De zeelucht bevat zoutkristallen die continu op het beton neerslaan. De hoeken van de balkonranden beginnen na verloop van tijd te barsten. Eerst verschijnt een haarscheur, precies in het verlengde van de wapeningsstaaf. Daarna volgt de expansie. Een flink stuk beton wordt met brute kracht van de wapening afgedrukt en valt naar beneden. Wat rest is een blootliggende, schilferige staaf die zijn kracht is verloren.
In de diepte van een rioolstelsel ziet corrosie er weer heel anders uit. Geen roestende staven, maar een matrix die transformeert. De bovenste helft van de betonnen buis, waar gassen zich verzamelen, wordt zacht. Als je er met een hamer op tikt, klinkt het dof. Je kunt de cementpasta soms met je hand wegkrabben als een soort korrelige pasta. Het zwavelzuur heeft de chemische verbindingen die het beton bij elkaar houden letterlijk opgelost. Alleen het grind blijft nog even hangen voordat de hele buiswand bezwijkt.