O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eM et sel wer kcement 2001 890E v o l u t i e v a n h e t b o u w e nm e t s t e n e nMetselwerk is vandaag de dagnog steeds het meest gebruiktegevelmateriaal. De grote bewezenduurzaamheid van metselwerk ishier zeker debet aan. Waaromzouden we dan op zoek gaan naarandere bouwmethoden voor hetrealiseren van gevels met bakste-nen, betonstenen of kalkzandste-nen?Een terugblik in de geschiedenisvan het bouwen leert dat verande-ringen in bouwmethoden steedshet gevolg zijn van maatschappe-lijke wijzigingen. Door de tech-nologische evolutie en door hetontstaanvannieuweeconomischewetmatighedenwordensteedsan-dere randvoorwaarden gecre?erd,die ertoe leiden dat nieuwe pro-ductietechnieken en uitvoerings-methoden het daglicht zien.In de oudheid was de kennis vanhet mechanisch gedrag van steen-constructiesrelatiefbeperkt.Aan-gezien arbeid goedkoop was, hadhet bouwen in die tijd dan ookplaats op een eenvoudige en ar-beidsintensieve manier door gro-te stenen los op elkaar te stapelen.Niettegenstaande het elementai-re karakter van deze bouwwijze,slaagden de Egyptenaren en Grie-ken erin indrukwekkende bouw-werken te realiseren.De Romeinen bouwden verder opdekennisenervaringvandeGrie-ken en kregen hierdoor meer in-zicht in het mechanisch gedragvan gestapelde stenen. Ze zagenin dat het op elkaar stapelenvan stenen met de tussenvoegingvan een voegmateriaal, de mortel,heelwatvoordelenhad(foto1).Zoontstondhet`metselwerk'.Deste-nen en de mortel die de Romei-nen gebruikten zijn evenwel we-zenlijk anders dan de huidigemetselwerkmaterialen. Langzaammaar zeker is de techniek van hetbouwen van steenconstructies ge-evolueerd.T e l o o r g a n g v a n h e tg e v e l m e t s e l w e r k ?De maatschappij verandert vandag tot dag, ook vandaag. De kost-prijs van arbeid wordt steedshoger en de beschikbaarheid vanvakkundigemetselaarswordtpro-blematisch, terwijl het produce-ren van bouwmaterialen ten ge-volge van de automatisering enrobotisering steeds goedkoperwordt. Het ambachtelijk metse-len met stenen past eigenlijk nietmeer in de huidige maatschap-pelijke context. Dit inzicht heeftde steen- en mortelindustrie?nertoe aangezet verschillende on-derzoeksprogramma's op te star-ten naar alternatieve bouwme-thoden, waarbij de snelheid vanuitvoering en de beperking van demenselijke arbeid centraal staan.E?n van de onderzoekstrajectendie eind jaren tachtig werden ge?-nitieerd heeft betrekking op hetverlijmenvangevelstenen.Navijf-tien jaar onderzoek en ervaringbegint deze techniek stilaan vol-wassen te worden. De belangrijk-ste doelstellingen die met het ver-lijmen worden geambieerd kun-nen als volgt worden samengevat:? arbeidsomstandighedenverbeteren;? een economische bouw-methode ontwikkelen;? andere constructieve oplos-singen aanbieden;? nieuwe architectonischemogelijkheden cre?ren;? hogere kwaliteit garanderen.Verlijmde steenconstructies (1)Lijmwerk in de gevelprof.ir.-arch. D.R.W. Martens, TU Eindhoven, Leerstoel Stapelbouw / Studiebureau Dirk Martens bvba, Zingem (B)Reeds eeuwen lang wordt er gebouwd door steenachtige elementen op elkaarte stapelen. De Grieken bouwden met losgestapelde blokken, de Romeinenleerden ons metselen. Het verlijmen van stenen, blokken en elementen is eenveel recentere techniek met heel wat potenties. In een drietal artikelen zal die-per worden ingegaan op de specifieke kenmerken van lijmwerk als nieuwebouwtechniek voor steenconstructies.1 | Colosseum te RomeO n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eM et sel wer kcement 2001 8 91Veel van deze doelstellingen kun-nen vandaag reeds worden waar-gemaakt, doch de relatieve onbe-kendheid met deze bouwtechniekvertaalt zich alsnog in een te hogekostprijs. Een verdere perfectio-nering van de lijmtechniek isnoodzakelijk om het traditionelemetselwerk van de markt te ver-dringen. Naast de economischerealiteit zullen ook productietech-nische en architectonische over-wegingen de overlevingskansenvan metselwerk be?nvloeden. Hetstaat evenwel als een paal bovenwater dat het monopolie van hettraditionele metselwerk als bouw-techniek voor steenconstructiesop de helling komt te staan.L i j m e n , v e r l i j m e n ,g e l i j m d ?Alvorens de specifieke karakteris-tieken van lijmwerk te beschrij-ven is het nuttig even stil te staanbij de gebruikte terminologie.Momenteel worden er diverse be-namingen gebruikt om het verlij-men van stenen, blokken en ele-menten te benoemen. Sommigenhebben het over gelijmd metsel-werk,terwijlanderenlieverdetermverlijmd metselwerk, gelijmdesteenconstructie, lijmmetselwerkof platvoegmetselwerk gebruiken.De laatstgenoemde term is dui-delijk afgeleid van de Engelse enDuitse benamingen voor lijm-mortel: `thin layer mortar' en`D?nbettm?rtel'. Ook fabrikan-ten van lijmmortels gebruikengraag letterlijke vertalingen omhun specifieke lijmproducten aante duiden zoals platvoegmortel(PVM) en dunbedmortel.In alle benamingen komt het be-griplijmvoor.Hetgebruiktevoeg-materiaal heeft evenwel nauwe-lijksenigerelatiemetbijvoorbeeldkunstharslijmen. Het bestaat uiteenfijnkorreligecementrijkemor-tel waaraan kunststoffen zijn toe-gevoegd om de verwerkbaarheid,de hechting en de duurzaamheidte verbeteren. De juiste samen-stelling van deze mortels wordtdoor de diverse fabrikanten ge-heim gehouden. De toevoegingvan de kunststoffen en het ver-werken in een dunne laag (voeg-dikte 2 tot 4 mm) verantwoordentoch het gebruik van het begriplijm. De term metselen hoortevenwel niet meer thuis bij deomschrijving van de nieuwe uit-voeringsmethode, aangezien hetverlijmen van stenen op vele ma-nieren kan gebeuren, maar liefstniet met een troffel (foto 2). Naaranalogie met het begrip metsel-werk (werk verkregen door hetvermetselen van stenen) gaat devoorkeur uit naar de benaminglijmwerk(werkverkregendoorhetverlijmen van stenen, blokken ofelementen).L i j m t e c h n i e k e n b i j d ev l e e tEen belangrijk uitgangspunt bijde ontwikkeling van de uitvoe-ringsmethode voor lijmwerk wasde verbetering van de arbeidsom-standigheden van de metselaar.Desteedsterugkerendehandelingvanhetscheppenvandespecieuitde speciekuip en het uitsmerenervan op het onderliggend met-selwerk betekent een zware be-lasting voor zijn rug. Als oplos-sing hiervoor werd een pompontwikkeld voor metselspecie.Deze pomp bleek evenwel betergeschikt te zijn voor de fijnkorre-lige lijmmortels. Het lag dan ookvoor de hand om bij lijmwerkgebruik te maken van een pompen een lijmpistool (foto's 3 en 4).Om een goede verspeiding van delijmmortel te verkrijgen en omuitpuilen van de mortel aan dezichtzijde van het lijmwerk tevoorkomen, dient een spuitkopmet dubbele spuitmond en metgeleiding te worden gebruikt.Deze techniek heeft ook enkelenadelen. Om verharding van delijmmortel in de apparatuur te2 | Werkwijze bij hetverlijmen van stenenzonder troffel3 | Lijmpistool met dubbelespuitmond zondergeleiding4 | Lijmpistool met dubbelespuitmond met geleidingO n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eM et sel wer kcement 2001 892voorkomen, moet er continu wor-den verder gewerkt en moet demortelpomp aan het einde vanelke werkdag grondig wordenschoongemaakt. Vooral dit laatsteaspect vermindert het rendementin belangrijke mate.Naar analogie met de lijmtech-niek die bij kalkzandsteen wordtgebruikt, is er ook een lijmbakontwikkeldvoorhetverlijmenvangevelstenen (foto's 5 en 6).E?n van de meest recente ontwik-kelingen is het gebruik van eenspuitzak voor het aanbrengen vande lijmmortel. Deze laatste tech-nieken hebben het voordeel dat ergeen tijd verloren gaat met hetschoonmaken van apparatuur.De praktijk heeft in elk geval uit-gewezen dat de traditionele uit-voeringsmethode met troffel nietde meest geschikte techniek isvoor het uitvoeren van lijmwerk.A r c h i t e c t o n i s c h l i j m w e r kDe belangrijkste reden waarommomenteel wordt gekozen voorlijmwerk is het esthetisch aspect.Als de lijmmortel dezelfde kleurheeft als de steen, kan een egaalgevelvlak met grote kleurintensi-teit worden gerealiseerd. Dit as-pect werd duidelijk nagestreefdbij het eerste spraakmakend pro-ject dat in lijmwerk werd uitge-voerd, het Koning Boudewijnsta-dion te Brussel (foto 7).Door de grotere buigtreksterktevan lijmwerk, is het ook mogelijkdunnere buitenspouwbladen terealiseren. Door het klampverlij-men van volle bakstenen met`frog' (verdieping) kunnen origi-nele resultaten worden verkregen(foto 8).Sommige fabrikanten hebbensmalle bakstenen op de marktgebracht, waardoor een groterespouwbreedte kan worden ver-kregen bij eenzelfde muurdikte.Hierdoor kan de muur beter wor-denge?soleerd(hogereEPN-norm)zonderverliesvannuttigegebouw-oppervlakte.Bovendien biedt de hogere hech-tingtussensteenenlijmmorteldemogelijkheid andere metselver-banden dan halfsteens verbandtoe te passen. De gewone metsel-stenen zijn immers niet geschiktom in halfsteens verband om dehoek te worden verlijmd, aange-zien de relatie tussen de lengte ende breedte van de steen is afge-stemd op een voegbreedte van 12mm en niet op 3 ? 4 mm:Lsteen= 2 x Bsteen+ voegdikteIndien toch halfsteens verbandgewenst is moeten de stenen na-bij de hoeken worden ingekort,dan wel speciale lijmstenen wor-den gebruikt, of moeten de hoe-ken in verstek worden uitgevoerd(speciale verstekstenen zijn reedsop de markt) (foto 9).De hogere mechanische eigen-schappen van lijmwerk komen5 | Gebruik van de lijmbak7 | Koning Boudewijnstadion te Brussel (arch. Bob van Reeth) 8 | Klampverlijmd buitenspouwblad te Rotterdam (arch. K. Christiaanse)6 | Gelijkmatige verspreiding van de lijmmortel bij het gebruikvan de lijmbakO n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eM et sel wer kcement 2001 8 93het best tot uiting bij het ontwerpvan raam- en deuropeningen.De hogere druksterkte van hetlijmwerk is bij buitenspouwbla-den nauwelijks van belang, maardankzij de hoge buigtreksterkte(minimum 0,6 ? 0,7 N/mm2) ishet mogelijk relatief grote over-spanningen te realiseren zondergebruik te maken van lateien inbetonofstaal.Hoedergelijkelijm-werklateien dienen te worden ge-dimensioneerd zal in een volgendartikel worden behandeld. De ho-gere buigtreksterkte opent ooknieuweperspectievenvoordepre-fabricagevanbuitenspouwbladeninlijmwerk.Momenteelzijnreedsenkele proefprojecten opgestart.Het is duidelijk dat de nieuweconstructieve mogelijkheden eenuitdaging betekenen voor hetcre?ren van een specifieke vor-mentaal voor gevels in lijmwerk.D u u r z a a m h e i d v a nl i j m w e r kDat lijmwerk even duurzaam zalzijn als metselwerk ligt voor dehand. De meest kwetsbare com-ponent bij metselwerk, de met-selmortel, wordt vervangen dooreen veel dunnere en beter preste-rende lijmmortel. Door de grotewaterafstotende eigenschappenvan de lijmmortel is de kans ophet ontstaan uitbloeiingen, kalk-uitslag, mos- en algengroei velemalenkleinerdanbijmetselwerk.Het blijft uiteraard zaak om lijm-werk, evenals metselwerk, goedte detailleren om ongewenste ver-vuiling te voorkomen. Goed ont-worpen muurafdekkingen enraamdorpels blijven voorwaardeom eeuwigdurend mooi lijmwerkte verkrijgen (foto 10). De correc-te plaatsing van de vochtweringboven raamopeningen verdienteveneens de nodige aandacht,aangezien deze folie bij lijm-werklateien zonder bijkomendeondersteuning, niet meer in deonderste voeg kan worden aange-bracht. Voor de verankering methet binnenspouwblad moetenplatte spouwankers in roestvaststaal worden gebruikt, aangezienniet steeds kan worden gegaran-deerd dat ze voldoende door lijm-mortel zijn omhuld.Tenslotteleentlijmwerkpuinzichbeter tot hergebruik als granulaatin beton dan metselwerkpuin,dankzij de hogere en constantemechanische eigenschappen. Alskanttekening geldt dat indien inde lijmmortel kleurstoffen op ba-sis van metaalverbindingen zijnverwerkt, bij zichtbeton vlekkenkunnen optreden.V e r v o r m e n o f b a r s t e nDe noodzaak om dilataties aan tebrengen in metselwerkwandenstaat buiten kijf. Over de maxi-male afstand tussen deze dilata-ties is er minder eensgezindheidwegens het gebrek aan weten-schappelijk onderbouwde ont-werpregels.Voorlijmwerkiseropdit ogenblik nog minder infor-matie beschikbaar. Aan de handvan een evaluatie van de diverseparameters die de afstand tussende voegen be?nvloeden, kan toch9 | Hoekoplossing metverstekstenen10| Eeuwigdurend mooilijmwerk begint bij eengoede detailleringhoekblok1/2hoekblokeen eerste indicatie worden ver-kregen omtrent de toe te passendilatatieafstanden.Omwille van het grote cementge-halte in de lijmmortel is de krimprelatiefgroot.Ditisbevestigddoorrecent onderzoek aan de TU/e(fig. 11). Door de kleinere voeg-dikte is te verwachten dat dekrimp van het lijmwerk (steen +mortel) in zijn geheel niet veelanders zal zijn dan bij traditioneelmetselwerk.De grotere hechtsterkte en bijge-volg de grotere treksterkte van hetlijmwerk heeft tot gevolg datgrotere trekspanningen toelaat-baarzijnindelijmwerkwandvoorzover de treksterkte van de stenengroter is dan de hechtsterkte tus-sen de lijmmortel en de stenen.In dit geval zullen bovendien descheuren steeds optreden in devoegen en bij lijmwerk zullendeze scheuren nauwelijks zicht-baarzijn.Bijsterkestenenkanbij-gevolg een verhoogde dilatatieaf-stand worden toegepast.Daartegenover staat dat door degrotere stijfheid van de lijmmor-tel en de dunnere voegen, de stijf-heid van het buitenspouwbladgroter wordt, wat een nadeligeinvloed heeft op de krachtswer-king ten gevolge van verhinderdeopgelegde vervormingen (tempe-ratuur- en vochtveranderingen).Het niet vullen van de stootvoe-genvermindertdestijfheidvandegevel, wat dan weer gunstig is.Bij lijmwerk hebben de meesteparameters een positieve invloedop het gedrag onder opgelegdevervormingen,waardoordedilata-tieafstanden wellicht groter kun-nen zijn dan bij traditioneel met-selwerk.Om een beter inzicht te krijgen indeze problematiek is bij de leer-stoel Stapelbouw aan de TU/e eenonderzoeksproject`JasofHarnas'opgestart. In dit project wordt er-naar gestreefd op een meer we-tenschappelijke basis rekenregelsop te stellen voor het bepalen vandilatatieafstanden bij metselwerken lijmwerk.T e n s l o t t eInditeersteartikelisgepoogdeenalgemeen overzicht te geven overde potenties en beperkingen vanlijmwerk voor buitenspouwbla-den. Aangezien de markt veel in-teresse toont voor deze nieuweontwikkeling, is er een toene-mende vraag naar wetenschappe-lijk onderzoek. Zowel aan deTU/e als bij TNO en het WTCB(Belgi?) worden diverse onder-zoeksprogramma's opgestart. Involgende artikelen zal hieroververslag worden uitgebracht.L i t e r a t u u r1. Van der Pluijm, R., Compres-sive Strength of Clay Brick-work with Thin LayerMortar. TNO-rapport 94-CON-R1532, december 1994.2. Bertram, G., Martens,D.R.W., Experimentele be-paling van de buigtreksterktevan gelijmd metselwerk metrespectievelijk open en ge-sloten stootvoegen. BKO-rapport 98.23, TU/e, decem-ber 1998.3. Van der Pluijm, R., Con-structieve mogelijkhedenvan gelijmd baksteen metsel-werk. TNO-rapport BI-91-048, juli 1991.4. Leppers, R.F.R., Vochttrans-port door gelijmde baksteen-constructies. FAGO-rapport96.23.M, TU/e, augustus1996.5. Van de Ven, P.J.C.E., Vocht-doorslag bij gelijmde bak-steenconstructies met openstootvoegen. afstudeerverslagFAGO, TU/e, april 1999.6. Martens, D.R.W., Uitgangs-punten voor het succesvolverlijmen van betonstenen.Syllabus studiedag `Verlijmenvan gevels in betonsteen',14 februari 2001.7. De Kroon, J.C.A., Baksteen-gevels in verlijmde uitvoe-ring. TNO-rapport 96-CON-RO529, februari 1996. O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eM et sel wer kcement 2001 89411 |Krimpvervorming vanmortelbalkjes? MM: metselmortel voor bakstenen? BLZ: lijmmortel voor zuigende stenen (bakstenen)? BLN: lijmmortel voor niet-zuigende stenen (betonstenen)1 4 7 10 13 16 19 22 25 28dagen500?50?100?150?200vergelijking pfender (eerste 28 dagen)rek[10-5mm/mm]