A r c h i t e c t u u r & o n t w e r pGevel cement 2007 7Met de toenemende belangstelling en waardering voorde esthetische kwaliteiten van schoon beton, wordt ookde vraag naar de houdbaarheid van die schoonheidbelangrijker. Gebouwen zien er direct na oplevering, ophet moment dat de foto's voor de tijdschriften wordengemaakt, op hun best uit (foto 1). In de loop van de tijdverandert echter elke gevel onder invloed van het buiten-milieu visueel zodanig, dat we hem als vervuild ervaren.Deze visuele veranderingen manifesteren zich voor elkmateriaal op verschillende wijze. Dit is het gevolg van deoppervlakte-eigenschappen van de materialen waaruitde gevel is samengesteld.Bij oude gebouwen zoals kerken of herenhuizenvinden we dergelijke vervuiling vaak minder storenden spreken we liefkozend over patina. Karakteris-tiek zijn vooral de complexiteit in de gevelstructuuren de grote verschillen in reli?f. De vervuilde endoor het regenwater schoongespoelde geveldelenvertonen een schakering van donkere en lichterevlakken, die in de totale gevelstructuur een samen-hangend geheel vormen (foto 2).Van veel moderne gebouwen is de gevelstructuurminder complex en opgebouwd uit vlakken vangrotere afmetingen. Veranderingen aan het opper-BetonoppervlakkigBezien1 |KantoorgebouwBraingate te Capelle aanden IJssel; schoon betonaf fabriekfoto: Marcel van KerckhovenA r c h i t e c t u u r & o n t w e r pGevelcement 2007 7 vlak, bijvoorbeeld door vervuiling, vallen hierdoorsnel op. Omdat zulke vervuilde vlakken weinigsamenhang vertonen in het geheel van de gevel-structuur, ervaren we dergelijke gebouwen vaak alslelijk, maar in elk geval als verwarrend.We kunnen grofweg drie invalshoeken onderschei-den bij ontwerpen van schoon beton in relatie tot hetbuitenmilieu.In het eerste geval krijgen we een betonoppervlak dater in visuele zin steeds nieuw en goed blijft uitzien endat in staat is de milieu-invloeden in de tijd onge-schonden te doorstaan. In principe zouden we ditkunnen bereiken met bijzondere nabewerkingstech-nieken, waardoor aan het oppervlak geen vuil meerblijft kleven. Een dergelijke benadering is in feite voorelk bouwmateriaal een illusie.Bij de tweede benadering gaan we ervan uit dat we debetongevel op vastgestelde tijden met onderhouds-beurten zo veel mogelijk in de oude staat kunnenterugbrengen (foto 3). Hiertoe moeten we vooraf hogebedragen voor onderhoudskosten reserveren. Boven-dien zullen we in bepaalde perioden aan de gevelkunnen zien dat zo'n onderhoudsbeurt nodig is.2 |Paleis op de Dam inAmsterdam, vervuilinglevert klassiek patina opfoto: Bureau Monumenten &Archeologie / Han van Gool3 |Ingrijpende onderhouds-beurt aan DeZwaardemaker inZaandamA r c h i t e c t u u r & o n t w e r pGevel cement 2007 7De laatste benaderingswijze is erop gericht de gevellangzaam te laten verouderen, zonder dat sprake isvan hoge onderhoudskosten. Dit is waarschijnlijkde moeilijkste wijze van ontwerpen, maar het is deinspanning zeker waard. In termen van jaarkostenontstaat zo een zeer goedkope gevel.H e t b u i t e n m i l i e uDe drager van vervuiling is de atmosfeer (de omge-vende lucht). De moeilijk voorspelbare vervuilings-patronen, die meestal ook ontsierend werken, zijnhet gevolg van de rol die regen en wind hierbijspelen. Wind verplaatst niet alleen de verontreini-gingen in de lucht, maar be?nvloedt tevens de wegdie het regenwater aflegt. Ten slotte speelt ook dezon, of de afwezigheid hiervan, een rol.LuchtverontreinigingDe mate waarin gevels kunnen vervuilen wordt inbelangrijke mate bepaald door de aard en hoeveelheidvan de in de lucht aanwezige stoffen. Zou de luchtuitsluitend bestaan uit zuurstof en stikstof, de tweehoofdcomponenten, dan is van vervuiling geensprake. Naast deze twee gassen komen echter tallozeandere stoffen in geringe tot zeer geringe concentra-ties voor.We kunnen onderscheid maken in enerzijds natuur-lijke verontreinigingen van minerale, plantaardige ofdierlijke oorsprong, en anderzijds industri?le veront-reinigingen. De eerste groep is er altijd geweest, detweede groep is de laatste decennia sterk toegeno-men. De herkomst van de stoffen is in dit kaderminder interessant; belangrijker is het gedrag van destoffen in de lucht, waartoe enig inzicht in samenstel-ling en deeltjesgrootte nodig is.Destoffenkunnenweverdeleningassen(endampen)enerzijds en vaste stoffen en vloeistoffen anderzijds.Gassen kunnen we verder onderverdelen in agres-sieve en niet-agressieve gassen. De agressieve gassenzullen in het algemeen niet vervuilend werken. Welkunnen deze stoffen, in combinatie met regen, eeninvloed hebben op de huid van het beton.De mate waarin vloeistoffen en vaste stoffen die infijn verdeelde vorm in de atmosfeer aanwezig zijn, inde lucht kunnen blijven zweven, wordt hoofdzakelijkbepaald door de deeltjesgrootte. Deeltjes groter daneen duizendste millimeter hebben in het algemeenzoveel massa, dat de zwaartekracht groter is dan dewrijvingskracht van de lucht op de deeltjes. Deze deel-tjes zullen slechts tijdelijk in de lucht verblijven naopdwarrelen door wind en/of verkeer. Kleinere deel-tjes blijven langdurig in de lucht. Als deze deeltjeslangs een oppervlak strijken, kunnen zij zich door hetoptreden van fysische krachten aan het oppervlakhechten.Door de zwaartekracht zal in het algemeen de concen-tratie vlakbij de grond hoger zijn dan verder van degrond verwijderd. Zo is de concentratie vlak boven hetmaaiveld ongeveer tweemaal zo groot als op eenhoogte van 10 m.WindDe wind behoort tot de klimatologische bijzonder-heden van een bepaald gebied. Het klimaat kunnenwe onderverdelen in:? macroklimaat, waarbij voor een groot gebiedsprake is van be?nvloeding door zee?n (foto 4) enbergen;? mesoklimaat, waarbij specifieke kenmerken vaneen landstreek tot uiting komen;4 |Museum Beelden aan Zeete Scheveningen, dewind heeft hier vrij spelfoto: Bob de RuiterA r c h i t e c t u u r & o n t w e r pGevelcement 2007 7 ? microklimaat, het klimaat van een locatie diewordt be?nvloed door de aanwezigheid van ondermeer gebouwen en bomen.De dominerende windrichtingen volgen uit hetmacro- en mesoklimaat. Deze windrichtingenkunnen we in snelheid en richting per tijdsduurvastleggen in een zogenoemde windroos, die ver-schilt per landstreek en per jaargetijde.Bij de beoordeling van de invloed van wind opgebouwen speelt vooral het microklimaat een rol.Afhankelijk van de stedenbouwkundige situatie, deinpassing van het gebouw op de locatie en degebouwomvang en ?hoogte, kan de wind op gebou-wen in richting en snelheid sterk afwijken van dewindgeaardheid die bij het mesoklimaat behoort.In stedelijke gebieden zullen we altijd met windrekening moeten houden, niet alleen omdat hetgebouw aan wind blootstaat, maar ook omdat hetgebouw een obstakel voor de windbeweging in dieomgeving is.RegenRegen is niet alleen transportmiddel voor de vervui-ling uit de lucht naar de gevel, maar ook voor reedsop het oppervlak neergeslagen vuil. Dit laatste kantot gevolg hebben dat het oppervlak plaatselijkwordt schoongespoeld en het vuil naar andereplaatsen wordt geleid. Hierdoor ontstaan op degevel verschillen in vuilconcentratie die ontsierendkunnen werken.De samenstelling van de regen is daarbij van onder-geschikt belang. De waterloop langs de gevel is debelangrijkste factor bij vervuiling ervan en de enigedie we in feite kunnen be?nvloeden.Wind en regenHet aanbod van wind uit een bepaalde richtingzal over het algemeen overeenstemmen met degegeven dominerende windrichting voor hetmacroklimaat. De gevel die we in deze stroomlijnplaatsen zal eerder en sterker vervuilen. Erkunnen echter vervuilingsverschillen per wind-streek bestaan en ook verschilt de vervuiling metde hoogte van de luchtlaag. Daarom is een gelijk-matige vervuiling over alle gebouwgevels prak-tisch onbestaanbaar.De wind be?nvloedt ook het regenaanbod op eengebouw. Wanneer er geen wind zou zijn, valt deregen nagenoeg verticaal omlaag en wordt debewegingsbaan van de waterdruppels uitsluitendbe?nvloed door de aantrekkingskrachten, uitgeoe-fend door de massa van de gevel.In Nederland komt het grootste regenaanbodvanuit het zuidwesten. De op die richting geori-enteerde gevels ontvangen een groot deel van hetmeegevoerde regenwater, waardoor deze gevelsook goed worden schoongespoeld. Een deel vanhet wateraanbod wordt meegevoerd door de winddie langs en over het gebouw circuleert. In hetalgemeen kunnen we stellen dat regenwatervooral gevelzones treft waar de wind het sterkstvan richting verandert. Gedeeltelijke schoonspoe-ling houdt in dat het vervuilingspatroon ongelijk-matig is, wat we als ontsierend ervaren.ZonlichtDoor verschillen in ori?ntatie zal ook het (zon)lichtop gevels sterk vari?ren. De noordgevel ontvangt inhet geheel geen direct zonlicht, terwijl de zuidwest-gevel de meeste zonnewarmte ontvangt. En metzonnewarmte wordt de vochtigheidsgraad vangevels be?nvloed. Daarom blijft een noordgevel erglang vochtig en een betonoppervlak dat lang vochtigblijft - dus moeilijk droogt - zal donkerder van kleurzijn. Bovendien is een vochtig oppervlak eengeschikte voedingsbodem voor levende organismen(foto 6).Verder bezit een vochtig oppervlak een groter aan-hechtend vermogen voor deeltjes vuil. Gevels (ofgedeelten ervan) die niet door de zon wordenbeschenen, zullen dan ook sterker gaan vervuilen.Hoedanigheden van het oppervlakOm de invloed van het buitenmilieu op een gebouwte kunnen beheersen, is kennis vereist van de wissel-werking tussen het gebouw en het milieu waarin wehet gebouw plaatsen. Beheersing van het vervuilings-proces bereiken we door aanpassing van de vormge-ving van het gebouw en zijn gevels, alsmede door dejuiste keuze in mogelijke hoedanigheden van hetbetonoppervlak. De belangrijkste aspecten van hetoppervlak die de visuele kwaliteit van de betongevelbepalen, zijn de eigenschappen van de betonhuid, dekleur en de textuur van het oppervlak.E i g e n s c h a p p e n v a n d e b e t o n h u i dMet de betonhuid bedoelen we in dit kader de bui-tenste 2 tot 5 mm dikke laag. Doordat de betonhuidtegen een bekistingswand wordt gevormd, kunnende grindkorrels in deze zone niet dezelfde com-pacte opbouw krijgen als in het beton op enige5 |Regen valt gestaag, maaronregelmatig op hetoppervlakA r c h i t e c t u u r & o n t w e r pGevel cement 2007 7afstand van de bekistingswand. De samenstellingvan de betonhuid kan niet gelijk zijn aan die van deerachter gelegen massa, omdat daar waar mindergrindkorrels voorkomen, zich meer cement, zanden water bevindt.Beton is een poreus materiaal, dat ? zij het lang-zaam ? water kan opnemen en afstaan. Dit procesheeft hoofdzakelijk plaats in de betonhuid. Hetvochttransport naar binnen en buiten, respectieve-lijk door wateropname tijdens regenbuien en water-verdamping tijdens droge perioden, heeft effectenop het visuele aspect van het oppervlak:? het waterverzadigd betonoppervlak heeft, net alsbij andere poreuze materialen, een andere kleurdan niet-waterverzadigd oppervlak. Dit kleurver-schil is onvermijdelijk. Wel kunnen we het ver-schil zo gering mogelijk maken door tijdens defabricage te zorgen voor een goed dichtbeton(oppervlak);? bij het transport van water van binnen naarbuiten kunnen stoffen worden meegevoerd dielater op het betonoppervlak neerslaan. Hoofdza-kelijk is dat het in het beton aanwezige calcium-hydroxyde. Door dit neerslaan op het betonop-pervlak ontstaat een witte zweem die vooral bijdroog weer goed zichtbaar is. Indien de neerslagniet op het oppervlak, maar in de pori?n van debetonhuid wordt gevormd en afgezet, veranderthet visuele aspect van het oppervlak niet. Ook nuweer is een dichte betonhuid een vereiste;? de mate waarin regenwater over het betonopper-vlak stroomt, wordt bepaald door het absorptie-vermogen en de absorptieco?ffici?nt van datbeton. Eerstgenoemde bepaalt de totale hoeveel-heid water die binnen het oppervlak kan dringen,laatstgenoemde de snelheid waarmee dat gebeurt.Doordat op gevels die van de windrichting zijnafgekeerd relatief weinig wateraanbod is, heeft ergezien het absorptievermogen van de betonhuidmaar een beperkte afstroming plaats. Op debegrenzing van het afstromingsgebied zet hetmeegevoerde vuil zich opnieuw af.Betontechnologische factoren die de porositeit vande betonhuid be?nvloeden, zijn de samenstellingvan het beton, de bekisting, de verdichting en denabehandeling.I n v l o e d e n b u i t e n m i l i e u o p d eb e t o n h u i dOnder invloed van het buitenmilieu kunnen in debetonhuid veranderingen optreden van fysische ofchemische aard. In samenhang met de vervuilingmoeten we weten in hoeverre deze veranderingenzelf zichtbaar zijn, dan wel bijdragen tot het accen-tueren van de vervuiling. Veranderingen in debetonhuid hebben immers, ook zonder dat ercontact is met het buitenmilieu, continu plaats; dehydratatie van cement is een voortschrijdend procesdat plaatsheeft zonder dat dit enig merkbaar visueeleffect heeft. Dit laatste geldt voor veel van de inter-acties van het milieu met de betonhuid.Tot de fysische invloeden die een zichtbaar effecthebben, behoort de mechanische slijtage. Zo kande wind plaatselijk veel fijn zand meevoeren, met,indien dit langdurig tegen het betonoppervlakwordt geblazen, slijtage als gevolg.In de lucht aanwezige zuurvormende oxyden, zoalszwaveloxyde, stikstofoxyde en kooldioxyde, reage-ren met de alkalische componenten in de beton-huid. Zoals gezegd veranderen deze reacties hetvisuele aspect niet, zolang de neerslagen ?n hetbeton en niet ?p het beton worden gevormd.Een andere interactie tussen buitenmilieu en beton-oppervlak wordt veroorzaakt door sulfaten en zwa-velzuur in de lucht en het regenwater, die gips aanhet oppervlak kunnen vormen met de kalk uit debetonhuid. Stofdeeltjes uit de lucht worden doorhet gips aan het oppervlak gekit, waardoor ditoppervlak sneller vervuilt. Gips is goed oplosbaar inwater, zodat het vuil met het gips op gevels aan deregenzijde grotendeels weer wordt weggespoeld.Behalve de aanwezige stoffen in de lucht zal ook hetregenwater veranderingen in het oppervlak teweegbrengen. Indien naast absorptie van regenwaterook stroming over het betonoppervlak plaatsheeft,zal dit regenwater langzaam maar zeker de hydrata-tieproducten van het cement oplossen. Dit effectwordt zichtbaar zodra de oppervlaktestructuur dooroplossen van de cementsteen verandert. De omzet-tingen kunnen een merkbaar effect hebben indien6 |Een vochtig oppervlak iseen geschikte voedings-bodem voor levendeorganismenA r c h i t e c t u u r & o n t w e r pGevelcement 2007 7 deze veranderingen aan het oppervlak ongelijkma-tig plaatshebben.Het feit dat het regenwater de laatste decenniasterker zuur is geworden en daardoor een groteroplossend vermogen heeft, verandert de problema-tiek niet wezenlijk. Indien het betonoppervlakgelijkmatig met regen in aanraking komt, zal hetgelijkmatig door de (zure) regen worden gewassen.Het is juist de ongelijkmatigheid die vervuiling kanaccentueren.K l e u rEen gekleurd betonoppervlak kan worden verkregendoor de kleur van het cement, de kleur van het toe-slagmateriaal, door toevoeging van pigmenten aan debetonsamenstelling of door een combinatie van deze.Een gelijkmatige vervuiling van een betonoppervlakdoet slechts in geringe mate afbreuk aan de visuelekwaliteit van de gevel, als tenminste de afgezettestoffen niet te veel afsteken bij de kleur van het beton-oppervlak.Bij een niet-nabewerkt oppervlak overheerst dekleur van het cement. Onder invloed van regen,wind en daarin meegevoerde zandkorrels, is debetonhuid op den duur aan slijtage onderhevig.Omdat dit proces niet gelijkmatig optreedt, kunnenook nu weer ongewenste kleurveranderingen in hetoppervlak ontstaan (foto 7).Bij een nabewerkt oppervlak wordt de kleur juistbewerkstelligd door de kleurnuances van hetgrove toeslagmateriaal. Deze kleurnuances zijntegen weer en wind bestand. Door de oneffenstructuur van bijvoorbeeld een uitgewassenoppervlak zal de vuilafzetting zich concentrerentussen de grindkorrels, terwijl de korrels zelfworden schoongewassen.T e x t u u rDikwijls wordt een betongevel van een bepaaldetextuur voorzien. In dat geval oefenen we invloeduit op:? het absorptievermogen van het oppervlak;? het afstromingsgedrag van regenwater langs degevel;? de vuilafzetting op het oppervlak;? de schaduwwerking in het oppervlak.De absorptie van een betonoppervlak kunnen weaanzienlijk beperken door de cementhuid te ver-wijderen en daarmee het toeslagmateriaal alsvisuele component bij de architectonische vorm-geving van de betreffende gevel te betrekken. Debetonhuid verwijderen we naderhand door ondermeer zuren, stralen met grit of basaltkorrels ofdoor uitwassen.Naar gelang de grootte van de korrels van hettoeslagmateriaal verkrijgen we behalve reli?f ookmeer schaduwwerking in het oppervlak. Hetreli?f leidt mede tot een spreiding van het regen-water over het oppervlak. Het vuil wordt op diemanier gelijkmatiger tussen de korrels afgezet.O p p e r v l a k t e b e h a n d e l i n gSteeds vaker wordt het betonoppervlak van eenverflaag voorzien of met een hydrofobeermiddel ofeen impregneermiddel behandeld. De behandelingis erop gericht waterabsorptie door het betonopper-vlak te voorkomen. Hierbij moeten we evenwelbedenken dat:? we bij toepassing van een verflaag het visuelekenmerk van architectonisch toegepast beton eli-mineren. Bij impregneermiddelen (transparantecoatings) speelt dat slechts in enkele gevallen; hetoppervlak lijkt te zijn voorzien van een (glim-mende) laklaag;? het nog nauwelijks bekend is hoe coatings zich inde loop van de tijd zullen gedragen. Bij de beheer-sing van het vervuilen van betongevels die voor-zien zijn van een coating, zullen de materiaalka-rakteristieken van die coating en de interactiemet het buitenmilieu ter sprake moeten komen.Deze karakteristieken wijken af van die van hetbeton.In de hierna volgende bijdragen gaan we dieper in opde effecten van deze vormen van nabehandeling. nHenk WapperomL i t e r a t u u r1. Leerdam, B.F. van, en L.G.W. Verhoef, Kijk opgevels van beton, Vereniging NederlandseCementindustrie, 's-Hertogenbosch, 1984.7 |Grijstintverschillen alsgevolg van porositeits-verschillen aan hetoppervlak