Beton wordt tegenwoordig gestikt

Beton omringt ons – soms letterlijk – van alle kanten. Maar waar komt het vandaan en hoe zullen we het in de toekomst gaan gebruiken?

1. Alle begin is moeilijk

Beton in de oudheid

Al ruim 2000 jaar wordt beton gebruikt voor het maken van monumentale gebouwen. 

Een bijzonder indrukwekkend voorbeeld is het Pantheon in Rome: Het gebouw pronkt met een koepel, die met een diameter van 43 meter nog altijd de grootste koepel van ongewapend beton ter wereld is.

 

Ook het grootste amfitheater ter wereld, het Colosseum in Rome, werd voor de eeuwigheid opgericht met het Romeinse bouwmateriaal. Het Opus Caementum, zoals het Romeinse beton werd genoemd, was resistenter, drukbestendiger en harder dan het huidige beton. Dat komt door bijzondere aluminium-tobermoriet kristallen in zowel de tufsteen als het vulkanische as die met het beton werden gemengd.

Zoals zoveel interessante ontdekkingen uit de oudheid raakte beton in de Middeleeuwen in de vergetelheid en werd het pas rond 1700 herontdekt.

Overigens: boren in beton is nu heel eenvoudig geworden  dankzij het DD 150 diamantboorsysteem.

 

2. Hoge sterkte, lichtdoorlatend, filigraan

 

Vandaag de dag moet beton niet alleen resistent zijn. Het moet ook licht, gemakkelijk en snel te verwerken zijn – en moet voor veel projecten zelfs lichtdoorlatend zijn:

Lichtdoorlatend beton

Een heel bijzondere ontwikkeling in de betontechniek de afgelopen jaren is doorschijnend beton. Een speciaal weefsel van gelijkmatig gerangschikte, lichtgeleidende vezels wordt tussen lagen fijn beton geplaatst. Hoe meer van deze lagen afwisselend worden gebruikt, hoe meer licht er in het betonblok doordringt.

En omdat de lichtgeleidende, optische vezels zonder verlies licht doorheen het beton laten, kan zelfs een zeer dikke wand „transparant“ genoeg zijn om er licht, schaduwen en kleuren doorheen te zien. Er zijn tal van toepassingen mogelijk: Dit komt omdat dit beton ondanks de binding met de weefseloppervlakken de vastheid van hogesterktebeton heeft. Dit betekent dat zelfs raamloze ruimtes, bijvoorbeeld kantoren, wellnessruimtes of sporthallen, van daglicht kunnen worden voorzien.

En wat brengt de toekomst? Een van de belangrijkste trends in 2020 is ongetwijfele het zelfgenezend beton. Lees er meer over in ons artikel „5 Trends in de bouwsector vanaf 2020“.

Zelfverdichtend beton

Het wordt gekenmerkt door zeer goede vloei-eigenschappen en verdicht zich gewoon zelf dankzij de zwaartekracht. Dit maakt volledig nieuwe ontwerpen mogelijk, bijvoorbeeld bij een complexe of „ongunstige“, d.w.z. haakse of ronde vorm van een bouwobject.

Bovendien bespaart zelfverdichtend beton tijd in het bouwproces, omdat tijdrovende trillingen en storten van lagen niet nodig zijn – en tijd is echt een kostbaar goed in de bouwsector.

Hoogwaardig beton

Hogesterktebeton heeft een bijzonder hoge druksterkte, is dichter en dus over het algemeen beter bestand tegen chemische belasting. Het scoort ook punten voor zijn hoge draagkracht en lange levensduur. Als een echte duizendpoot onder het beton bespaart het materiaal in de bruggen-, wegen- en tunnelbouw en dus tijd en kosten. Zelfs de betonnen delen van offshore-objecten zijn bestand tegen de ruwe omgevingsomstandigheden. Hoogwaardig beton is vooral interessant vanuit architecturaal oogpunt: Zijn hoge draagkracht opent volledig nieuwe, flinterdunne ontwerpmogelijkheden.

Weg met het idee van het betonnen blok van het brutalisme: beton is vandaag de dag filigraan.

Overigens: hoe filigraner het beton, hoe minder ruimte er overblijft voor bevestigingen. Onze ankerkanalen HAC-CP en gegoten inserts bieden een oplossing.

Maak nu kennis met de gegoten inserts en ankerkanalen.

 

 

3. Printen en stikken

Nieuwe methoden van betonverwerking

Zo kennen we betonverwerking: in een frame of bekisting gegoten. 

De bouwsector ontdekt momenteel echter hoe beton gemakkelijker en veelzijdiger kan worden gebruikt door middel van innovatieve technieken. Twee nieuwe verwerkingsmethoden staan centraal: printen en stikken.

 

Beton printen

U wist wellicht al dat 3D-printing in bijna elke industrie steeds belangrijker wordt. Maar het feit dat het nu zelfs mogelijk is om hele gebouwen te printen, is voor sommigen misschien een verrassing. De eerste industriële 3D-fabriek in Europa werd in januari 2019 officieel geopend in Eindhoven, NL. Klinkt als sciencefiction, maar het biedt duidelijk voordelen: Wat het printen van beton zo interessant maakt, is dat er minder werk nodig is – zo is de bekisting die normaal gesproken moet worden opgetrokken niet meer nodig. In een onder tijdsdruk staande sector als de bouw is dit een belangrijk punt.

Bovendien is de hoeveelheid beton die nodig is voor het 3D-printen lager dan die voor het gieten - en dat geldt ook voor de CO2-uitstoot, die voor dit bouwmateriaal eigenlijk zeer hoog is. Vanuit architecturaal oogpunt is het interessant dat rechte hoeken eindelijk geen must meer zijn in de vormgeving met beton. Dit blijkt vooral uit het proefproject in Eindhoven: Hier wordt een hele vestiging geprint, en dat volledig zonder hoeken en randen.

 

 

Beton stikken en vlechten

Beton stikken – deze twee woorden, die in het verleden zelden in één adem werden genoemd, beschrijven nu twee verschillende en veelbelovende manieren om beton te verwerken. Ten eerste heeft Mariana Popescu bij ETH Zürich de „KnitCrete“-methode ontwikkeld, waarbij een volgens een algoritme gestikt textielweefsel dient als bekisting voor een betonconstructie – veel lichter, gemakkelijker te produceren en materiaalefficiënter dan conventionele betonbekisting.

KnitCandela, Museo Universitario Arte Contemporáneo
1 / 2

KnitCandela, Museo Universitario Arte Contemporáneo

Voorbeeldafbeelding
2 / 2

Voorbeeldafbeelding

De KnitCandela in het Museo Universitario Arte Contemporáneo (MUAC) in Mexico-Stad is een betonconstructie van 5 ton, die wordt ondersteund door een bekisting van gebreid weefsel en gespannen staalkabels met een gewicht van slechts 55 kilo.

 

Maar men kan „beton stikken“ ook letterlijk nemen:

In een materiaalstudie aan de Kunstacademie Weißensee in Berlijn ontwierp studente Anne-Kathrin Kühner, onder leiding van Prof. Christiane Sauer, een garen dat uit een betoncomposiet bestaat. Dit kan worden verwerkt als textielgaren.

Het hoogtepunt: het hogesterktebeton blijft in een textielslang elastisch totdat het water krijgt. Pas dan verhardt het in het innovatieve betongaren. Deze techniek combineert de drukkracht van beton met de trekkracht van een textielweefsel. Door verschillende verwerkingsmethoden zoals weven, stikken of knopen kunnen zowel vormvaste als flexibele structuren worden geproduceerd. Een visueel voorbeeld is een beweegbaar betonnen tapijt.

Overigens: u hoeft natuurlijk nog altijd niet te stikken om beton vorm te geven. Met de traditionele methode ondersteunt u  producten voor de bekistingsbouw van Hilti.

 

4. Klimaatzondaars?

De zoektocht naar een eco-beton

Naast grind, zand en water bestaat beton voornamelijk uit cement, dat het materiaalmengsel bij elkaar houdt. Dit bouwmateriaal maakt van beton een echte CO2-centrifuge. Cementproductie combineert twee hoge-emissie processen: Ten eerste het verbranden van kalksteen tot cementklinker bij extreem hoge temperaturen van 1450° C. Alleen al door het ontstaan van dergelijke temperaturen komen enorme hoeveelheden van het broeikasgas vrij. Aan de andere kant wordt de kalksteen tijdens het stoken ontzuurd en komt er dus nog meer CO2 vrij. Over het geheel genomen is de wereldwijde cementproductie verantwoordelijk voor evenveel CO2-emissies als India, het land met de op twee na hoogste CO2-uitstoot.

Wat kan er dan gedaan worden om het dringend noodzakelijke en veelzijdige bouwmateriaal beton klimaatneutraler te maken? Deze kwestie van klimaatcompatibiliteit zal een centrale rol spelen, vooral met het oog op de verwachte bouwhausse in Afrika en Azië in de komende decennia.

 

Deze 4 benaderingen zijn veelbelovend:

Nieuw fabricageproces

Onderzoekers aan het MIT (Massachusetts Institute of Technology) verdelen de kalksteen in sterk geconcentreerde CO2 en koolstofvrije gebluste kalk. De gebluste kalk wordt in de oven gemengd met zand en omgezet in cement zonder dat er opnieuw CO2 vrijkomt. De sterk geconcentreerde CO2 uit de eerste stap kan worden verwerkt tot synthetische brandstof, droogijs of kooldioxide zonder dat het in de atmosfeer terechtkomt. Als er groene energie wordt gebruikt voor het scheidings- en verbrandingsproces, zou het proces zelfs vrijwel emissievrij zijn.

De procedure is veelbelovend. Op dit moment werken de onderzoekers er hard aan om de methode op grote schaal industrieel toepasbaar te maken. Op de lange termijn biedt het een solide manier om uit de „klimaatval“ cement te komen.

Nieuwe mix

Onderzoekers aan de Far Eastern Federal University in Rusland werken ook aan de vraag welke stelschroeven kunnen worden gebruikt om minder milieubelastende betonproductie mogelijk te maken. Ze gebruikten bevindingen uit de geologische techniek, kortweg geotechniek, om de vermenging van materialen te optimaliseren: Met andere woorden, welke stenen, grind en zand in welke mijnbouwgebieden welke eigenschappen hebben. Daarnaast wordt er een speciale weekmaker toegevoegd in plaats van water.

De onderzoekers vonden een extra stelschroef bij het mengen van het beton: Dankzij extreem snel draaiende betonmixers wordt de mengtijd verkort. Dit bespaart ca. 70% van de energiekosten.

Hierdoor is het beton dat ze hebben ontwikkeld niet alleen milieuvriendelijker, maar bij temperaturen onder het vriespunt vertoont het ook een aanzienlijk betere weerstand en sterkte.

Beton uit plasticafval

Kunnen gebruikte plastic flessen het beton versterken? Twee studenten van het MIT (Massachusetts Institute of Technology) bewezen het: het werkt.

In het kader van hun onderzoeksproject behandelden ze gewone PET-flessen met onschadelijke gammastraling. Daardoor werden de polymeermoleculen voldoende veranderd om het materiaal te stabiliseren. Gepulveriseerd en gemengd met cement is het resultaat een beton dat tot 20% stabieler is dan conventioneel beton. Met een dergelijke mix kunnen funderingen, bruggen of voetpaden in de toekomst duurzamer worden gebouwd. Tegelijkertijd vermindert deze methode het probleem met plastic afval. En omdat een deel van de massa wordt vervangen door het plastic poeder, is er minder cement, de eigenlijke klimatologische boosdoener in beton, nodig. Zo wordt veel CO2 bespaard.

Betonrecycling

Maar wat te doen met het beton dat er nu al is? Een studie onder leiding van Prof. Andrea Kustermann aan de Hogeschool van München moet uitwijzen of sloopbeton voor 100% kan worden gerecycled. De sloop van de Beierse kazerne in München is een goed onderzoeksobject: 300.000 ton beton-, baksteen- en mortelmassa blijft hier na de sloop over. De uitdaging is dat het scheiden van de verschillende materialen in bouwafval tijdrovend en ingewikkeld is. Bij het recyclen van dit materiaalmengsel moet daarom zeer veel aandacht worden besteed aan de respectievelijke samenstelling en de daaruit voortvloeiende toepassingsgebieden van het gerecyclede beton.

Er zijn dus genoeg benaderingen – het is te hopen dat milieuvriendelijke technologieën met het oog op de toekomstige bouwhausse en de verwachte klimaatverandering snel op de markt kunnen worden gebracht en toegepast.

Overigens: ook Hilti is voortdurend bezig om de CO2-voetafdruk van het bedrijf te verkleinen. Hoe we daarin slagen, leest u hier.

 

5. Ter afsluiting

Indrukwekkend uit beton

Vandaag de dag behoren betonnen gebouwen tot de architectonisch boeiendste gebouwen ter wereld. Op deze afbeelding ziet u een selectie van de mooiste, meest interessante en gedurfde betonnen gebouwen uit de hele wereld.

Loading

Dit vindt u misschien ook interessant

Door tweemaal te bouwen, geld besparen

Mei 2020  I  4 minuten  I  Digitalisering, BIM, competentie, ankerspoor HAC

Wat onmogelijk lijkt, wordt met de BIM-projectservice werkelijkheid. Voorafgaand aan de reële bouwplaats wordt het gebouw digitaal gebouwd. Op deze manier kan veel worden geoptimaliseerd, wat later leidt tot een tijd- en materiaalbesparing tot 60 procent. Hoe dat precies in zijn werk gaat, leest u in het interview.

Lees verder

Teamwork in een netwerk

Maart 2020  I  3 minuten  I  software

Met PROFIS Engineering ontwerpt u veilig en economisch – en geniet u van een foutloze, snelle informatie-uitwisseling in het projectteam. Hier kunt u lezen hoe het werkt.

Lees verder

7 feiten over accu's die u nog niet wist

Januari 2020  I  6 minuten  I  accutechnologie

Zwavel, kalk en spinnenbloed - zijn dit de accu’s van de toekomst? Hoe klein is precies de kleinste accu ter wereld en hoe groot is de grootste? Hier zijn 7 feiten over accu’s die u nog niet wist.

Lees verder

Persoonlijk advies in plaats van kopen op het internet

Januari 2020  I  5 minuten  I  Hilti Stores

Waarom zou je naar de Hilti Store gaan als alles beschikbaar is op het internet? Het is heel eenvoudig: hier ligt de focus op persoonlijk advies en praktijkervaring. Lees hier hoe klanten en medewerkers hun Hilti Store ervaren.

Lees verder

Het succesduo voor meer productiviteit

Oktober 2019  I  4 minuten  I  diensten, competentie, interview

Alleen al goed, samen nog beter: velen vertrouwen in het machinebeheer reeds op de combinatie van het bedrijfsmiddelenbeheer ON!Track en het machineparkbeheer. Welke problemen daarmee worden opgelost, berichten klanten in een interview.

Lees verder