CementOnline dinsdag 3 november 2015 Warmbeton op praktijkschaal getoetst

Op woensdag 28 oktober 2015 is bij de betoncentrale Mebin in Tilburg een proefwand Warmbeton gestort. Deze proefwand is de eerste toepassing van Warmbeton in Nederland.

Warmbeton is een concept waarin door toepassing van ultra-lichtbeton thermische isolatie en draagvermogen worden gecombineerd. Daarmee is uitvoering van monoliete gevels mogelijk, zonder gebruik van isolatie en zonder dat koudebruggen ontstaan. Het biedt nieuwe architectonische mogelijkheden.

In het buitenland is al de nodige praktijkervaring opgedaan met dit concept. De proefwand moet nu voor de Nederlandse situatie aantonen dat zowel het productieproces in de betonmortelcentrale als de uitvoering op de bouwplaats beheersbaar zijn. De proef is een eerste stap naar het bouwen van een Warmbeton-paviljoen op de TU Eindhoven.

Het lichte gewicht en het isolerend vermogen van het beton worden bereikt door zeer licht toeslagmateriaal, bestaande uit geëxpandeerde glasbolletjes die zand en grind in beton volledig vervangen. De soortelijke massa van het beton van de proefwand bedroeg circa 800 kg/m3.

Bij de proef kwamen de nodige aandachtpunten aan het licht. Vanwege het lichte toeslagmateriaal bleek het verdichten van het beton niet eenvoudig, omdat de verdichtingsenergie niet goed werd doorgegeven. Ook had de specie de neiging te ontmengen. Opvallend genoeg is het risico bij dit materiaal niet dat het water boven komt drijven, zoals dat bij gewoon beton kan gebeuren, maar juist het toeslagmateriaal. Logisch, het toeslagmateriaal is immers lichter dan water.

De proef was een initiatief van het Cement&BetonCentrum. Betrokken waren Mebin, ENCI, Cementbouw, Lias, BAS, Geelen Beton en Janssen de Jong Bouw Zuid.

Warmbeton: ultralicht met voldoende draagkracht voor vier lagen

Den Haag - Isolerend ultralicht beton gaat de traditionele bouw mogelijk op zijn kop zetten. Een proefgebouw dat binnenkort verrijst bij de TU Eindhoven rekent af met de traditionele gelaagde gevel. Monoliet ‘warmbeton’ maakt een enorme vormvrijheid mogelijk.

Het iconische gebouwtje dat Cement en Beton Centrum en Booosting uitwerkten, is de kroon op jaren van onderzoek bij de TU Eindhoven. De afdeling Materiaalkunde van de faculteit Bouwkunde slaagde erin een superlicht beton te produceren. Met een soortelijk gewicht van 800 kg/m³ is het zelfs lichter dan water. Bij een wanddikte van 45 centimeter is daarmee een lambda-waarde te halen van 0,14 W/mK en een Rc-waarde van 3,5 m².K/W. Voldoende dus om de traditionele gevelopbouw – binnenspouwblad, isolatie, spouw, gemetselde buitengevel – overboord te zetten. “Prachtig natuurlijk, want je kunt dan binnen en buiten in één keer maken. Inclusief het dak en zonder koudebruggen”, zegt Hans Köhne van het Cement en Beton Centrum.

Het is bijna onvoorstelbaar dat het superlichte blok warmbeton dat hij moeiteloos opgooit in sterkte vergelijkbaar is met andere constructiematerialen. Het op een ‘Bros-reep’ lijkende materiaal weerde zich in het laboratorium goed onder druk- en trekproeven. De gemiddelde druksterkte die werd gehaald bedraagt 9 N/mm², met een zeer kleine spreiding. Onderzoek aan de mengselsamenstellingen, met name type en dosering luchtbelvormer, moet de gemiddelde druksterkte naar 10 N/mm² brengen. Dat is een bescheiden sterkteniveau vergeleken met de gebruikelijke betondruksterktes, maar dankzij de formidabele wanddikte kan zo’n warmbetongevel heel goed vloerdragend zijn. Zeker tot vier bouwlagen.

De beheersing van krimpscheuren vereist wel de nodige aandacht, geeft Köhne toe. Warmbeton is isolerend, maar heeft bij het uitharden te maken met hydratatiewarmte. “Dus moet je de krimpspanning op een of andere manier afleiden. Het materiaal kan overigens redelijk taai vervormen, het is niet heel bros.”

Het proefproject op de Eindhovense universiteitscampus wordt onderworpen aan uitvoerige bouwfysische tests. Die moeten nauwkeuriger in beeld brengen hoe robuust het revolutionaire betonproduct precies is. Bouw van een proefhuis stelt de onderzoekers ook in staat uit te zoeken of constructies zonder wapening mogelijk zijn. Köhne: “Dit materiaal gehoorzaamt niet aan de traditionele wetten van de betonmechanica. De aanhechting aan de wapening is anders, evenals de correlatie tussen druksterkte, treksterkte en elasticiteitsmodulus.”

Dat heeft te maken met de afwijkende samenstelling. Thermisch isolerend ultralicht beton dankt zijn grote isolerende vermogen en zeer lage gewicht aan het feit dat zand en grind zijn vervangen door geëxpandeerde glasbolletjes, vervaardigd uit recyclingglas. De minuscule holtes in de betonmassa zorgen ervoor dat ongeveer tweederde van het betonvolume bestaat uit lucht. Recente proeven in Duitsland (TU-Berlijn) haalden wel een ultra laag gewicht, maar bij lange na niet dezelfde thermische isolatiecapaciteit. In Stuttgart toonde architect Matthias Bauer met het spectaculaire Haus H36 niet alleen de architectonische mogelijkheden van het materiaal, hij haalde ook goede prestaties (volumieke massa: 1200 kg/m³, druksterkte 20 N/mm², lambdawaarde: ~ 0,2 W/mK).

Bij monoliete gevels in Zwitserland en Oostenrijk draait het meer om thermisch comfort dan om energieverlies. Niet gek dus de Hollandse bedenkers het materiaal ook een eigen naam gaven: warmbeton.

Geknikt dak

Voor het proefgebouwtje bedachten de ontwerpers een constructie waarin alleen normaalkrachten optreden. Dat maakt het eenvoudiger de krachtenwerking in de constructie door te meten. Op aandringen van Booosting wordt het geen standaardhuis, maar een iconisch gebouwtje, dat de speciale mogelijkheden van warmbeton inzichtelijk maakt. Ontwerpers Eduard Böhtlingk, Allard de Goeij en Rob Korver bedachten een 4,10 meter hoog huis met een licht hellend, geknikt dak en ongelijksoortige daglichtopeningen: een vierkant, een rechthoek en een halve ellips.

Onder architecten is de belangstelling voor warmbeton groot, omdat het de ontwerper bevrijdt van talloze belemmeringen. De detaillering kan revolutionair veranderen. In de monoliete wanden is het bijvoorbeeld mogelijk kozijnloos glas te plaatsen of in te lijmen zoals in een auto. Bepalend voor het aanzien van het gebouw is of het raam aan de buitenzijde wordt geplaatst, waardoor een ruime vensterbank ontstaat, of dat juist een diepe negge open blijft.

Als het prototype begin volgend jaar af is kunnen de onderzoekers hun researchresultaten bouwfysisch toetsen en de veroudering van het materiaal testen.

Daarna is het aan de markt om verdere optimalisaties te realiseren. Is een beheersbaar productieproces mogelijk en een beperkte productietijd? Dat zijn vragen die de betonproducent zal moeten oplossen. Ook de detaillering van de bekisting stelt andere eisen aan de producent, omdat het materiaal zowel aan de binnen- als de buitenzijde moet voldoen aan de eisen voor schoonbeton.

De prijs van warmbeton zal fors hoger liggen dan die van traditioneel beton. Daar staat tegenover dat de gelaagdheid van de gevel en de koudebrugproblematiek zijn geëlimineerd. De kierdichte gebouwschil en accumulatie van thermische energie zorgt daarnaast voor een aangenaam binnenklimaat en een lage energierekening. Installaties zijn netjes weg te werken in de gevels. Gevels van warmbeton zijn bij herbestemmingen ook simpel toe te voegen aan een bestaand gebouw. Köhne: “Warmbeton heeft gewoon een prima marktpotentie.”

Open source

Het warmbeton-onderzoek en de bouw van het prototype gebeurt in samenwerking met een groot aantal partijen. Die dragen bij volgens de formule ‘gesloten beurs; open source’. Zo wordt voor een bescheiden budget een schat aan kennis gegenereerd.Behalve Cement & Beton Centrum en TU-Eindhoven (Bouwkunde) zijn betrokken: CRH Sustainable Concrete Centre (Oosterhout), Janssen de Jong Bouw (Hengelo), Cementbouw Betonmortel (Cruquius), CRH Structural (Harderwijk), ENCI-betonlaboratorium (Rotterdam), Geelen Beton (Wanssum), Lias Benelux (Enschede), DGMR (Drachten), Zonneveld Ingenieurs (Rotterdam), Bartels Ingenieursbureau (Amersfoort) en Bureaubakker (Delft). Het Architectenteam Warmbeton, dat het prototype ontwierp, bestaat uit Eduard Böhtlingk (Böhtlingk Architectenbureau), Allard de Goeij (AtelierPRO) en Rob Korver (Area Architekten).

Warmbeton rekent af met gelaagde opbouw van traditionele gevel

Eindhoven - Uit ultralicht beton met geëxpandeerde glasbolletjes, wordt bij de TU Eindhoven een bijzonder gebouwtje neergezet. Het zogeheten warmbeton draagt, beschermt en isoleert.

De bouw van het paviljoen is een volgende stap in een project dat in 2012 is aangezwengeld door het Cement & Beton Centrum. Aanvankelijk werd materiaalkundig onderzoek verricht onder leiding van hoogleraar Bert Brouwers van de TU Eindhoven. Die zocht naar de optimale balans tussen mechanische sterkte en thermische isolatie, maar keek ook naar levensduur en duurzaamheid.

Begin dit jaar nam collega Theo Salet het stokje over voor een fase waarin de aandacht meer kwam te liggen op het constructieve en bouwtechnische onderzoek. Hij werkt aan een constructief ontwerpmodel, omdat het nieuwe materiaal niet gehoorzaamt aan de bekende betonmechanicawetten. Het gebouwtje dat op het terrein van de universiteit wordt neergezet, vormt de afsluiting van deze fase. In de vierde en laatste fase wordt de bouwfysische toetsing uitgevoerd en vinden verouderingstesten plaats.

Glasbolletjes

Lichtbeton is op zich natuurlijk niets nieuws, weten ze bij het Cement & BetonCentrum ook. Zoals de naam ook al zegt, ligt de focus daarbij op reductie van het gewicht met behoud van constructieve sterkte. Bij cellenbeton draait het juist om de thermische eigenschappen, die ten koste gaan van de architectonische kwaliteit en de constructieve mogelijkheden. Datzelfde geldt voor schuimbeton. Warmbeton moet juist al die functies verenigen en elimineert de koudebrug. De monoliete, niet gelaagde gevel maakt het zelfs mogelijk kozijnloze beglazing toe te passen. Het glas kan zowel aan de binnen- als aan de buitenkant worden geplaatst, of schuin in de sparing.

Warmbeton of ultralichtbeton dankt zijn lichte lage gewicht van 800 kilogram per kuub aan de toevoeging van geëxpandeerde glasbolletjes. Die vervangen het zand en grind in beton. In feite bestaat twee derde van het betonvolume uit lucht, opgesloten in de kleine glasbolletjes. De productie van de bolletjes van gerecycled glas is nog volop in ontwikkeling en moet nog verder geoptimaliseerd worden. Op de Bouwbeurs begin volgend jaar wordt warmbeton prominent gepresenteerd.