ir.H.W.BennenkAdviesbureau D3BN, Amsterdam Lichte materialen infunderingenInleidingHet toepassen van lichte materialen infunderingen ter besparing aan gewicht isop z?cnzett niet nieuw. Wel valt daarin eenontwikkeling te constateren nu er nieuwematerialen beschikbaar komen.Dit artikel gaat hoofd4akelijk in op hetgebruik van lichte materialen bij hetfunderen van woningen, waarmeevochtproblemen in woningen kunnenworden verminderd. Aansluitend wordt debetekenis van lichte materialen in de weg-en waterbouw nader toegelicht.Het artikel is geschreven naar eengehouden op de Funderingsdag,25 september 1984.QPSof 30 kg/m3? ?\ GELIJKE1Polystyreenschuim, aangebracht alsblokkenCement XXXVII(1985) nr. 2Lichte funderingsmaterialenonderwoningenBij het ontwerpen en uitvoeren van gebouw-constructies spelen het thermisch en hy-grisch gedrag een steeds belangrijker rol.Door de dwingende noodzaak om zuinigermet energie om te gaan, komt de aandachtsterk te liggen op isolatie. Daaraan blijkenook nadelen verbonden, omdat er in veel ge-vallen vocht- en geurproblemen kunnen ont-staan.Het vochtgehalte in woningen wordt bepaalddoor verschillende omstandigheden. In nieu-we woningen kan het zgn. bouwvocht nogeen rol spelen. In langer bestaande wonin-gen kan het zijn dat de vochtproduktie in be-woonde ruimten te hoog is in verhouding totde mogelijkheden van ventilatie of de matewaarin wordt geventileerd. Voorts is toetre-ding mogelijk van vocht uit de kruipruimte.Optrekkend vocht vanuit kruipruimten wordtnaderbesproken. Gezien de lokaties waaroptegenwoordig wordt gebouwd, moet ernstigrekening worden gehouden met een vochtigmilieu in kruipruimten. En steenachtige vloe-ren zijn evenmin dampdicht als houten vloe-ren. Bij leidingdoorvoeringen is er zelfs spra-ke van directe lekkage. Daarom blijft ook bijsteenachtige vloeren ventilatie van de kruip-ruimte noodzakelijk. Maar dat betekent te-vens warmte-afvoer uit de woning via de be-gane grondvloer, ook al heeft deze de isola-tieclassificatie 'goed'.Maatgevend voor de temperatuur in dekruipruimte, blijkt bij berekening niet de matevan isolatie van de begane grondvloer maarvooral de ventilatievoud.Bij een ventilatievoud van 1, dat betekentvolledige vervanging in 1 uur, zal bij een bui-tentemperatuur van 0? C de temperatuur inde kruipruimte ca. 10? C bedragen. Dat isvrijwel dezelfde temperatuur als die van hetgrondwater. Bij een ventilatievoud van 0,5bedraagt de temperatuur ca. 12? C.Een verdubbeling van de R-waarde van debegane grondvloer levert nauwelijks een ho-gere temperatuur in de kruipruimte op. Er is,om het beeld completertemaken, een duide-lijk verschil merkbaar tussen de temperatuurin het hart van de kruipruimte en die in derandzones nabij gevels met hun koudebrug-gen. Bij een vochtige kruipruimte zal er eencontinu damptransport zijn van die krulp-121ruimte naar de woning ondanks de afvoer viaventilatie.De vochtbijdrage in de woning vanuit dekruipruimte is niet onbelangrijk. Ventilatiebiedt geen afdoende oplossing en verhogingvan de ventilatievoud, zoal mogelijk, leidt te-vens tot een aanzienlijker energieverlies.Eigenschappen lichte materialenDe vraag is dan ook of we niet naar andereoplossingen moeten gaan zoeken, dan welkritisch bezien of begane grondvloeren nietdirect op de grondslag moeten worden ge-stort. Is daarbij dan wellicht ook een plaatsin te ruimen voor lichte materialen, zoalskunststofschuimen, ge?expandeerde klei-korrels of schuimmortel? Hierop wordt naderteruggekomen.Deze drie materialen hebben een lage volu-mieke massa, toenemend in de genoemdevolgorde. In elk geval is de volumieke massaaanmerkelijk lager dan die van water. Dit isbereikt door lucht in te sluiten. De drie mate-rialen hebben als gevolg hiervan een goedisolerend vermogen.De toepassing van deze materialen is tot nutoe globaal gericht geweest op relatieve ofdaadwerkelijke ontlasting van de onder-grond en op isolatie. Aan de hand van enkeletoepassingen zullen de materialen ??n voor??n worden opgevoerd, waarbij vervangin-gen van het ene materiaal door het anderemogelijk zijn, hetgeen daarbij niet steeds zalworden herhaald.PolystyreenschuimblokkenVoor funderingen onder lichte gebouwtjeskan, wanneer een fundering op staal wegensde grondgesteldheid eigenlijk is uitgesloten,worden overwogen om een zodanige ontgra-ving te plegen dat na vervanging van de ont-graven grond door bijvoorbeeld een polysty-reen-hardschuim de gebouwbelasting wordtgecompenseerd. De belasting op de onder-grond neemt daardoor niet toe (fig. 1). Indiendeze ontgraving tot in het grondwater reiktis het effect van het lichte materiaal groter.Gezien de geringe toelaatbare belasting van0,05 N/mm2zal de toepassing van polysty-reenschuim beperkt zijn en blijven.Light Expanded C/ay Aggregate (LECA)LECA is een licht granulaat van klei dat indraaiovens wordt ge?xpandeerd en gebak-ken bij een temperatuur van 1100 totW/mK0.30 (0.262 4 6 B 10sterkte inN/mm2geen zond/ ' buigtr/', :/ druksterkte.:IIIII__ druksterkte_. - - buigtreksterkteVrn.kg/m31200\ - -I,J I1I "I ",,droogmol.0.3 0.2 0.1inW/mKsteld, zij het met grotere afstandhouders. Opdeze laag kan de betonvloer worden aange-bracht (fig. 4).De dikte van de korrellaag wordtbepaald aande hand van de gewenste isolatie. Bij be-drijfsvloeren kan dan soms worden volstaanmet een dunnere afwerkvloer van beton,voorzien van een krimpnet, indien er geensprake is van hoge geconcentreerde belas-tingen.Bij een fundering op palen dienen de korrelsals isolatielaag, waarbij zal moeten wordennagegaan of inklinken van de ondergrondmogelijk is, aangezien in dat geval een lucht-laag zou kunnen ontstaan tussen de dragen-de vloer en de korrels. De vraag is echter ofdit sterk nadelig zal werken, al zullen er welgrenzen aan gesteld moeten worden.KunststofschuimenUiteraard is het ook mogelijk de vloeren aande onderzijde dan wel aan de bovenzijde teisoleren met kunststofschuim waarbij dan alof niet gebruik gemaakt wordt van het accu-mulerend vermogen van de betonvloer.Op zich een aparte afweging die tevens vanhet gebruik van de ruimte zal afhangen,5Eigenschappen van schuimmortelSchuimmortel is duidelijk een voortzettingvan de ontwikkelingen in de pomptechniekvan vloeimortel. Het schuim wordt kant-en-klaar in de pomp ge?njecteerd, in het zand-cement-watermengsel. Door de keuze vanSchuimmortelHet derde materiaal, dat nog zeer jong is,maar een grote toekomst tegemoet lijkt tegaan, is schuimmortel. Een betere benamingdan schuimbeton daar toeslagmaterialenboven 4 mmkorreldiameter ontbreken.'Schuimmortel is een cementgebonden pro-dukt dat bestaat uit cement, water en ge?n-jecteerde schuim, ?f cement, water, zand enge?njecteerde schuim. De volumieke massavan schuimmortel kan liggen tussen 400 en1600 kg/m3,Het belangrijkste aspect tot nu toe was hetisolerend vermogen van schuimmortel en degrote stortsnelheid die kan worden bereikt.Ter indicatie zijn enkele waarden aangege-ven in figuur 5.De problematiek rond de kruipruimte diealom in het aandachtsveld is komen te liggenen de nog steeds stijgende energieprijzen,leiden er toe te overwegen de begane grond-vloeren direct op de ondergrond te stortenen tevens isolatie aan te brengen. Hierbij zijntwee situaties te onderscheiden: een funde-ring op palen en een fundering op staal.Voor een fundering op staal kunnen LECAkorrels op de ondergrond worden gestort ofgeblazen en licht ingetrild met een slede. Detoplaag kan met een cementmelk wordenverhard. Hierop kan de wapening worden ge-Men kan ook denken aan na-isolatie van be-staande kruipruimten. Het wordt als moge-lijkheid echter interessanter voor kruipruim-ten in die gebieden waar sprake is van eengrote negatieve kleef. Door een ruime ont-graving onder de woning en het inbrengenvan bijvoorbeeld LECA korrels, kan de bo-venbelasting op diepere lagen worden ver-minderd en het draagvermogen van de paalworden vergroot, ofwel meer reserve in hetdraagvermogen worden gekweekt.Gezien de sterkte van de korrel zelf en hetvermogen om als korrelskelet draagkracht televeren, is tevens horizontale steundruk voorde palen voorhanden.E?n van de toepassingsmogelijkheden vanLECA is deze los te storten in kruipruimten,dekkend tegen de gevelconstructie, waar-door de temperatuur in de kruipruimte ietswordt verhoogd (fig. 2). De dampspanningin de kruipruimte zal min of meer worden be-paald door de dampspanning net boven hetgrondwater. Het relatieve vochtgehalte in dekruipruimte zal door de hogere temperatuurafnemen. Met deze klimaatsverbetering in dekruipruimte is een besparing op de stook-kosten te bereiken.De mate van de besparing is afhankelijk vanhet niveau van het grondwater, de blijvendeisolatiewaarde van de korrels en de mate vanventilatie. De LECA korrels van 10-16 mmhebben in volkomen droge toestand eenwaarde van 0,1 W/mK.De korrels zijn nauwelijks hygroscopisch tenoemen, dat wil zeggen dat het vochtgehalteniet merkbaar stijgt bij het veranderen vande relatieve vochtigheid. De korrels absor-beren wel vocht. Zo zal de eerste laag korrelsboven de grondwaterspiegel na vele maan-den een vochtgehalte hebben van 30 tot 35%waarmee de warmtegeleiding oploopt, van0,10-0,12 naar 0,28 W/mK. Daardoor neemtde isolatiewaarde in waarde evenredig af.Boven die laag van ca. 100 mm zal de warm-tegeleiding oplopen tot ca. 0,15 W/mK.Naarmate de korrelgrootte afneemt, neemtde volumieke massa en het warmtegelei-dingsvermogen toe (fig. 3). De korrels kun-nenin de kruipruimte worden geblazen meteen blaasslang.1200? C. Deze korrels van divere groottehebben een inwendige celvormige structuuren bezitten naast eenisolerend vermogen al-le eigenschappen van gebakken aarde: inert,anorganisch, brandvrij, krimpvrij en sterk. DeLECA korrels kunnen los worden toegepast,maar ook met bindmiddelen gebonden, zo-als voor lichtbeton.DAMPTRANSPORT20 30oOpgemerkt wordt dat over enige tijd eenCUH-VB-aanbeveling zal verschijnen waarinde benaming schuimbeton wordt aangehou-den.4Fundering op staal0.103Relatie en vochtgehalte vanLECA korrels0.202Isolatie op de van een bestaandekruipruimteCementXXXVII (1985) nr. 2 122Tot slot het feit dat schuimmortel op watergespoten kan worden, waarrnee eende bekisting kan worden gemaakt, is voorvelen een nog niet-vermoede mogelijkheid.En zo zijner tal van gebieden voor het toe-passen van lichte materialen in funderingen,zowel in de sector gebouwen als in die vande weg- en waterbouw, nu maar zeker in denabije toekomst.In 1984 zijn de vloeren in de Noord- enOosthal van het RAl-complex inAmsterdam vernieuwd. Als lichteondervloer werd schuimmortel toegepast.Literatuur1. Documentaite Argex BV (patent LECA),Naarden9Zoeken naar evenwichtEen nog nieuwe ontwikkeling is het vervaar-digen van in de grond gemaakte schuimmor-telpalen met beperkt draagvermogen. Daar-toe wordt een lans van 100 mm diameter inde grond gedrukt. Door de lans wordtschuimmortel ge?njecteerd. Combinatiesvan schuimmortelconstructies, ondersteunddoor deze palen (of paaltjes), kan interessantzijn. Het is aan de ontwerper/aannemer omaan te tonen dat deze technische mogelijk-heid verantwoord is en commercieel aan-trekkelijk kan zijn.Een variant hierop is het maken van palen viahet indraaien van een avegaar. Als deze opdiepte is wordt de avegaar in dezelfde spoeder weer uitgedraaid, onder het volpersen vande ruimte rnet schuimmortel. Dit levert eenpaal op met relatief grote kleefbijdrage.ophogingEen tweede voorbeeld: wegen in weinigdraagkrachtige gebieden.Het toepassen van bijvoorbeeld schuimmor-tel kan zodanig invloed hebben op het ont-werp, dat het eigen gewicht van de construc-tie geen of nauwelijks verandering brengt inde grondspanningen (fig. 9). Door de stijf-heid van het pakket is tevens een goede be-lastingsspreiding mogelijk. Er liggen voorschuimmortel in de wegenbouw, vooral voorherstel en verbetering van bestaande wegen,tal van mogelijkheden.Wat te denken van schuimmortel met draine-rend vermogen bij sportvelden!Andere toepassingsgebiedenHet verminderen van belastingen (bovenbe-lasting) door het gebruik van lichte materia-len, is niet nieuw. Een uitgebreidere toepas-sing van deze mogelijkheden is te verwach-ten doordat er economische voordelen meebehaald kunnen worden.Een voorbeeld: damwand met Argex-aanvul-Iing in Zeebrugge. Door de gewichtsvermin-dering direct en indirect is een construc-tieve besparing mogelijk (fig. 8). Een en an-der is het gevolg van het lage volumegewichtvan Argex (ca. 575 kq/rn", nat en verdicht,en van 200 kg/m3, schijnbaar, onder water.Deze toepassing leidde tot een reductie van60% van het maximaal moment en de anker-kracht. Daardoor kon de hoeveelheid staalmet eveneens ca. 60% worden gereduceerd[1).De belangrijkste toepassing van schuimmor-tel is nu nog die van de isolerende werkvloer.De mate van isolatie hangt af van de volumie-ke massa en het vochtgehalte. Een verdereuitbouw naar meer constructieve toepassin-gen is op gang gekomen. Als eerste valt tenoemen bedrijfsvloeren, opgebouwd uit eenlaag vloeimortel. direct gevolgd door eenlaag schuimmortel, die na het verhardenwordt afgedekt met een constructieve af-werkvloer.Een verder ontwikkelig naar 'beton schuim-mortel - beton' sandwichvloeren, zowel ge-prefabriceerd als in het werk gestort, valt teverwachten (fig. 7)Het onderzoek naar verschillende typenschuim gebeurt in hoog tempo Toepas-singsmogelijkheden lijken ruimschoots aan-wezig.Een stimulerend, maar kritisch volgenvan deze innovatie is echter geboden.Als laatste een enkele opmerking over 'hettoepassen van schuimmortel bij vloeren inwoningen: de weg naar het bouwen zonder'kruipruimten ligt open en zal wellicht mededoor de ingezette ontwikkelingen met hettoepassen van lichte materialen, meer enmeer terrein gaan winnen.het type schuim kunnen de eigenschappenvan de schuimmortel worden be?nvloed, zo-als de druk-, buig-en treksterkte, het isole-rende, drainerende of waterafstotende ver-mogen.Als polystyreenkorrels worden toegevoegd,kan door steun van het skelet, de sterkteworden opgevoerd (fig. 6). Een mogelijkheidvoor de toekomst kan zijn vezel-schuimrnor-tel.20 kN/m 2 bovenbelastingANKER6m +VLOEIBETON38 ARGEXMEER STABILITEIT.MEER STERKTE+4.5m8Verankerde damwand met achtervullingvan Argex7Sandwich-constructie6Meer sterkte wordt behaald uit meerstabiliteit in het skeletCementXXXVII (1985) nr. 2 123