C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gPrefabricagecement 2000 3 37V o r mDe vorm van de bekisting ofde mal bepaalt de vorm van hetbetonelement.Demogelijkevorm-variatie van de bekisting is groot.In principe heeft de ontwerperdus een zeer grote vrijheid metbetrekking tot de vormgeving vaneen betonnen element. Een wandof gevel wordt opgebouwd uit ver-schillende elementen of panelen.Voor elk paneel afzonderlijk zijner beperkingen met betrekkingtot massa en afmetingen. De be-langrijkste zijn:? De maximale massa is 10 ton.Dit komt overeen met denormale hefcapaciteit in defabriek en op de bouwplaats.? Met het oog op transport mageen van de twee hoofdaf-metingen van de elementenniet groter zijn dan 3,6 m.? Om scheurvorming te vermij-den gelden voor bepaaldeslanke elementen (kolommen)of slanke delen van elementen(raamstijlen) de volgendeminimumafmetingen:breedte: b1> 100 mm aan debinnenzijde en b2> 120 mmaan de buitenzijde; dikte:d > h/10 in het geval van gladbeton en d > h/15 in alleandere gevallen.? De elementen (met uitzonde-ring van sandwichelementen)moeten naargelang de grootsteafmeting (l) een minimaledikte (d) bezitten. De dikte dmag niet kleiner zijn dan80 mm. Verder geldt voor d:d (70 + 10 l) met d in mm enl in m (fig. 1).Binnen deze randvoorwaardenheeft de ontwerper een grotevrijheid. Wel stijgt de kostprijsnaarmate de variatie tussen depanelen toeneemt en de com-plexiteit van elk paneel afzonder-lijk groter wordt. Zo zal de be-kisting voor panelen met veleafgeronde vlakken of uitsprin-gende delen duurder zijn dan dievoor eenvoudiger panelen.De kostprijs van zowel eenvou-dige als complexe panelen isde laatste tijd gedaald door eentoenemende effici?ntie van hetproductieproces, bijvoorbeeld tenaanzien van de interne fabrieks-lay-out, de tekenprogramma'svoor het tekenen van de panelen,de mallenbouw, het buigen vande wapening en de oppervlakte-afwerking. De automatisering ende robotisering gaan traag, maargestadig voort.Ook de mallenbouw heeft eenhele ontwikkeling ondergaan.De tijd dat men vooral de weinigflexibele stalen mallen gebruikte,is reeds lang voorbij. Een stalenmal is interessant voor de pro-ductie van grote series van de-zelfde panelen. Zelden zijn ernog projecten waarbij de gevelsVorm, kleur en textuur vanarchitectonisch beton*)ir.arch. Jef Apers, Federatie van de Belgische Cementnijverheid, Brussel*) Dit artikel is gebaseerd op de lezing `Architectonisch beton: duizend-en-??n mogelijk-heden qua vorm, kleur en textuur' die de auteur hield op de studiedag `Prefabricage vanbetonnen gebouwen' van de Koninklijke Vlaamse Ingenieursvereniging te Antwerpen op19 maart 1998.Architectonisch beton vervult niet alleen een belangrijke esthetische, maarook een constructieve en een bouwfysische functie. Het gaat niet om eenstandaardproduct. De veelzijdigheid qua vorm, kleur en textuur is de sterkstetroef van architectonisch beton. Door continue optimalisatie van hetproductieproces zal dit alleen nog maar toenemen. Of de vele mogelijkhedenvan architectonisch beton zullen worden benut, hangt voornamelijk af van decreativiteit en de bekwaamheid van de ontwerpers. In dit artikel wordt inge-gaan op drie belangrijke ontwerpparameters: vorm, kleur en textuur. Tevenskomen nieuwe tendensen en ontwikkelingen op dit gebied aan de orde.1 | Fabricagematen van raamstijlenGebogen bekleding van Cit? de la Musique (architect:De Portzamparc) te Parijs in betonpanelen; hun kleur en textuurzijn identiek aan de rechte bekleding in natuursteenh db2b1C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gPrefabricagecement 2000 338zijn samengesteld uit identiekepanelen. De producent heeft zichmoeten aanpassen aan de vraagnaar meer variatie. Daarom is hijovergestapt op hout als basisma-teriaal. Hout is gemakkelijker teverwerkenenaantepassen.Com-plexe onderdelen (bijvoorbeeldmotieven) worden gemaakt metzogenoemde structuurmatten(matten of vellen van kunststof)dieindehoutenbekistingwordengelegd. Zeer ingewikkelde pane-len worden gegoten in kunststofmallen.De kennis van de producent kantijdens het ontwerpproces eenwaardevollebijdrageleverenindezoektocht naar een `effici?nte'gevelindeling binnen de gesteldearchitecturale randvoorwaarden.Voorafgaand overleg tussen archi-tect en producent is dus meer danwenselijk.De opdeling van de gevel inpanelen impliceert het ontstaanvan voegen. Voegen kunnen hetbest als wezenlijk onderdeel vanhet gevelontwerp worden opge-nomen, want het is moeilijk zeallemaal te verbergen. Veelge-bruikte technieken om de voegentemaskerenzijnverspringingvande elementen, het gebruik vanbepaalde ornamenten en hettoepassen van schijnvoegen. Debreedte van de voegen hangt afvan de breedte van het paneel. Devoegen moeten immers de ver-vormingen (temperatuur, krimp),toleranties en differenti?le zettin-gen opnemen (tabel 1).De vormgeving en detailleringzullen in hoge mate bepalend zijnvoor de wijze waarop de gevelsverouderen.Het gebruik van rasters tijdenshet ontwerpen leidt vaak tot eentoenemend aantal `vormelijk ver-wante' panelen. Rasters dienenniet om de ontwerpvrijheid tebeknotten, maar zijn een middelom regelmaat, ritme, symmetrieen verhoudingen in de gevel tebeheersen.De uiteindelijke vorm van depanelen hangt verder af van dekeuze een dragende of niet-dra-gende gevel te maken en de ele-menten enkelschalig of dubbel-schalig uit te voeren. De vormwordt verder be?nvloed door deafmetingenvandegevelendever-bindingen met andere (dragendeen niet-dragende) onderdelen vande constructie.K l e u rBeton waarvan het oppervlak nahet ontkisten onbewerkt blijft,bezit een `huid' die samengesteldis uit de allerfijnste bestanddelenvan het materiaal. De kleur vandeze deeltjes bepaalt de kleur vande betonhuid. Naarmate de dia-meter van deze bestanddelenkleiner is, zal de kleurvormingintenser en dominanter zijn.De gehydrateerde cementdeeltjesspelen hierbij, gezien hun groteaantal, een belangrijke rol.Met pigmenten en specifiekefijne zandsoorten, voornamelijkde fillerfractie (< 0,08 mm),kunnen allerhande kleuren wor-den verkregen. Omwille van hunstabiliteit in de tijd kunnen hetbest minerale kleurstoffen opbasisvanmetaaloxidewordentoe-gepast. Pasteltinten kunnen wor-den gemaakt door toevoeging van1 procent pigmenten (gerekendten opzichte van het cement-gehalte), diepe kleuren met 5procent. Meer pigmenttoevoe-ging heeft weinig zin.KleurhelderheidBij gebruik van wit cement zal deuiteindelijke kleur licht en intenszijn, bij grijs cement meer grijs-achtig en donkerder. De grijstintwordt veroorzaakt door hetmetaaloxidegehalte van het grijzecement. De kleur zal donkerderzijn naarmate er meer oxiden inhet cement aanwezig zijn. Aan-gezien dit gehalte varieert naar-gelang soort, klasse en merk vancement, zijn grijstintverschillenonvermijdelijk. Zij kunnen wor-den beperkt door voor alle pane-len van het gebouw eenzelfdecement van hetzelfde merk tegebruiken. Een andere oplossingStalen bekisting + gevelfragment voor uitbreiding BBL in Brussel(architect: Skidmore, Owings & Merrill)breedte gevelelement minimale nominale voegbreedte(m) (mm)1,8 122,4 123,6 144,8 156,0 16Tabel 1 | Voegbreedte in relatie tot afmeting gevelelementC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gPrefabricagecement 2000 3 39is het opteren voor gestructureerdbeton (bijvoorbeeld reli?f aan-brengen met een structuurmat),zodat de grijstintverschillen min-der zullen opvallen door scha-duwvorming. Het probleem ver-dwijntbijgebruikvanwitcement,omdat daarin geen oxiden aanwe-zig zijn. Deze optie ligt voor dehand bij lichtkleurig beton.De helderheid van de kleur hangtverder af van de grootte van deoppervlaktekorrelsvanhetcement.Dikke korrels vertonen immersvaak instulpingen en absorberenmeer licht dan kleine korrels.Ook de verdichtingsgraad is vanbelang. Naarmate die groter is, endus de textuur meer gesloten, zalhet oppervlak donkerder tonen.Ten slotte wordt de helderheidbe?nvloed door de kalk, die vrij-komt tijdens de hydratatie. Kalklost op in het aanmaakwater enmigreert naar het oppervlak. Erzijn diverse maatregelen omkalkuitslag te beperken. Somswordt een puzzolaan (bijvoor-beeld metakaolien) toegevoegd,die bindt met de kalk, om zo dekans op kalkuitslag te verminde-ren. Er zijn nieuwe producten opde markt, die op `maat' wordensamengesteld. Naargelang de ge-wenstekleur,bevattenzijdejuistehoeveelheid kleurstoffen, ver-mengd met onder meer metakao-lien en andere stoffen om dekleurhomogeniteit te bevorderen.De uniformiteit van de kleur-helderheid hangt af van de gelijk-matigheid van de betonhuid-samenstelling, die onder meerafhankelijkisvandeconstantheidvan dosering, de wijze van stortenen trillen. Een belangrijke invloedheeftdewater-cementfactor.Zelfseen beperkte variatie vertaalt zichal in verschillen qua helderheid.In de zones met een lage water-cementfactor zal de betonhuidcompacter zijn, meer gesloten endus donkerder. Zones met eenhogere factor zullen lichter zijn.Als de buitenhuid wordt wegge-nomen (bijvoorbeeld door polijs-ten of door uitwassen) komt hetinwendige van het beton te voor-schijn. De kleur of kleurschake-ring wordt dan bepaald doorzowel de fijnste bestanddelen(cement, fijne zandfractie eneventueel kleurstof) als het steen-skelet. Er zijn zoveel verschil-lende soorten fijne en grove gra-nulatenopdemarkt,datpraktischelke gewenste kleurschakeringkan worden verkregen.T e x t u u rNaastdeontwerpparametersvormen kleur draagt ook de textuur bijaan de veelzijdigheid van archi-tectonisch beton. Voor de textuurzijn er verschillende mogelijk-heden: het beton kan glad zijn,uitgewassen, gezuurd, gepolijst,gestraald en behakt.Glad oppervlakOnbewerkt beton heeft een gladoppervlak. Het verkrijgen vanglad beton met een zo gelijkmatigmogelijk uiterlijk behoort tot eenvan de moeilijkste opdrachten.Het vereist een zeer grote precisiein de samenstelling, veel zorg bijde verwerking en een perfectebekisting. Een ander punt vanaandacht voor de producent is hetzoveel mogelijk vermijden vanholten in het oppervlak als gevolgvan ingesloten lucht. Hierbijspelen zowel de samenstelling(vooral sommige hulpstoffen) ende ontkistingsolie, als het contact-bekistingsmateriaal en de stort-en trilmethode een rol.Uitgewassen oppervlakHet doel van het uitwassen is hetwegnemen van de betonhuid tothet ? meestal grove ? granulaatzichtbaar wordt. Zowel de vormals de soort, kleur, korrelgrootteen korrelverdeling van het granu-laat zijn dus van belang. Een lang-werpige, smalle steen heeft bij-voorbeeld de neiging om zich tedraaien tot de platte kant even-wijdig loopt met het bekistings-oppervlak.Bijhetdiepwegnemenvan de betonhuid zal zo'n steenzich minder goed hechten daneenrondeofkubusvormigesteen.De korrels moeten ook `even-wichtig' in het beton verspreidzijnomeenmooioppervlaktever-krijgen. Om een zeer dicht opper-vlak van grove stenen te krijgenCompilatie van roodbruine panelen; lichte kleurvariatieonvermijdelijkVoorbeeld van elementen waarvan een deel van de bekisting metvertrager is behandeldC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gPrefabricagecement 2000 340moet de korrelverdeling discon-tinu zijn en het zandgehalte laag.Er bestaan verscheidene metho-den om beton uit te wassen. Alshet oppervlak niet bekist is,kan men een hydratatieremmendmiddel (vertrager) op het beton-oppervlak verstuiven en het betondaarna uitwassen. Bij een bekistoppervlak zal men de contactbe-kisting insmeren of verstuivenmet een product dat de hydratatiein de oppervlaktelaag vertraagt oftenietdoet. De laatste generatieoppervlaktevertragers heeft eengecontroleerde dieptewerking. Zijhechten zeer goed, zodat ze zowelop horizontale als verticale enschuine oppervlakken kunnenworden aangebracht. Hun effectwordt niet be?nvloed door de con-tacttijd met de betonspecie. Naar-gelang hun vertragend effect (vanzwak tot sterk) zijn er verschil-lende typen. Door beproeving kanvoor een specifiek beton en eenspecifieke afwerking worden ge-kozen.Erbestaatookmetvertragerge?m-pregneerd papier dat bevestigdwordt tegen de contactbekisting.Dit papier wordt echter steedsminder gebruikt, omdat het ge-makkelijk loskomt en soms plooittijdens het storten en trillen. Hetreageert ook onmiddellijk in con-tact met betonspecie. Elk te vroegcontact (bijvoorbeeld bij morsen)moet dus worden vermeden.Gezuurd oppervlakDe betonhuid is voornamelijksamengesteld uit gehydrateerdecementdeeltjes. Een zuur tast ditbasisch milieu aan. Tijdens eenzuurbehandeling ontstaat er eenmicrotextuur. De intensiteit vande bewerking en de aard vande granulaten bepaalt hoe dezetextuur er precies uitziet. Deeerste invloedsfactor bepaalt deaantastingsdiepte, de tweede deoppervlakteruwheid.Kiezelhoudende granulaten wor-den niet aangetast en leiden toteen korrelig oppervlak. Kalkhou-dende granulaten daarentegenworden wel aangetast met eenmeer egale textuur als resultaat.De zuurbehandeling kan op tweemanieren plaatshebben: ofwel viaonderdompeling in een zuurbad,ofwel door het aanbrengen vaneen zuurhoudende gel. De eerstemethode is niet zonder nadelen.Het is moeilijk de juiste onder-dompelingstijd te bepalen voorhet gewenste effect. Ook wordthet gehele element ondergedom-peld. Dus alle zijden met eventu-eel de uitstekende wapening enophangsystemen komen in con-tact met het zuur. Met een zuur-houdendegeldaarentegenwordenalleen de te `zuren' oppervlakkenbehandeld en is de kans op eengelijkmatig effect groter. Aange-zien het product met een borstelmoet worden aangebracht, is ditzeer arbeidsintensief.Na de behandeling (zowel onder-dompelen als gel aanbrengen)moet het oppervlak overvloedigmet water worden afgespoeld.Deze behandeling geeft aan hetbetoneenlichtkorreligoppervlak.Gepolijst oppervlakHet kleurenpallet van grove enfijne granulaten, ingebed in decementmatrix, komt ten volle totuiting bij het wegslijpen van debetonhuid over een diepte van 2tot 3 mm en het polijsten van denieuwe huid. Het uiteindelijkeresultaat hangt af van verschil-lende factoren, waarvan desamenstellingendebewerkingdebelangrijkste zijn.Eerst wordt met een diamant-slijpsteen of grove slijpsteen 2 tot3 mm weggenomen. Het resul-taat is een geruwd oppervlak meteen aantal onvolkomenheden, zo-als groeven in de granulaten enholten van de aanwezige lucht-bellen. Met een fijnere slijpsteenwordenvervolgensdegroevenweg-geslepen. Dit geschuurd opper-vlak wordt daarna gekit met eencementpap (of een mengsel vancement en hars) en na verhardinggeslepen. Alle holten en pori?nzijn hierdoor gevuld. Dit `gezoet'oppervlak kan nu door verder fijn-polijsten een glanzend uiterlijkkrijgen. Behandeling met steedsfijnere slijpstenen levert eerst een`matte' glans of satijnglans op enuiteindelijk een hoge glans.Bij de keuze van de granulatenspelen de vorm, de grootte, dekorrelverdeling (continu of dis-continu) en de hardheid een rol.Zowel relatief zachte soortenzoals calciet, arduin en marmer,als harde stenen zoals kwarts,graniet en porfier komen in aan-merking. De kleurenvariatie vande eerste soort is uitgebreider dandie van de tweede. Een oppervlakop basis van zachte stenen zal pasna lang polijsten een hoge glanskrijgen. Die glans is trouwens bijbuitentoepassingen erg kwets-baar onder invloed van de (zure)regen. Een hoge glans wordt ge-makkelijker bereikt bij gebruikvan harde stenen. Bovendien zalzij duurzamer zijn in contactmet een agressieve atmosfeer. Debetonsamenstelling is daarbijuiterst belangrijk: een zeer lagewater-cementfactor met het oogop een zo laag mogelijke porosi-teit en een minimale cementma-trix, juist voldoende om de fijnekorrels volledig in te bedden.Polijstmachine inactie op eenronde kolomC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gPrefabricagecement 2000 3 41Demodernepolijstmachineswor-den krachtiger en veelzijdiger.Ze lijken meer en meer op warerobots die horizontale, verticaleen ronde oppervlakken kunnenpolijsten. De schuine kanten enprofileringen worden nog vaakmetdehandbewerkt.Maarerzijnmachines op de markt die ookdeze taken aankunnen.Een belangrijk onderzoeksonder-werp is het zoeken naar metho-den om het aantal holten te ver-minderen (of te elimineren) die tevoorschijn komen na het ruwpolijsten. Het vullen van die hol-ten met de cementpap is immerseen zeer arbeidsintensieve fasevan het productieproces.Gestraald oppervlakHet oppervlak van de elementenkan ook worden gestraald. Staal-grit, dat onder hoge druk ge-straald wordt, erodeert het opper-vlak. Afhankelijk van de hardheidvan het grit en de straaltijdworden alleen de zandkorrels ofook de grove granulaten zicht-baar. Het resultaat is een ruw,hoekig en mat oppervlak.Behakt oppervlakTot slot kunnen elementen ookeen behakt oppervlak krijgen.Met een bouchardhamer, eenpunthamer, een beitel en eendiamantfrees is het mogelijk hetoppervlak op allerlei manieren tebewerken.B e o o r d e l i n g v a n h e to p p e r v l a kHet is wenselijk om vooraf eenproefelement in de gewenstevorm, kleur en textuur te makendatnagoedkeuringdienstdoetalsreferentiemonster. De vergelij-king met de gerede elementenmoet gebeuren op een vooraf tebepalen minimale afstand enonder identieke omstandigheden.Meer informatie over deze proce-dures is te vinden in het artikel`Voorschriften voor geprefabri-ceerde elementen van sierbeton'op blz. 82. sL i t e r a t u u r1. Elementen in architectonischbeton. Technische aanbeve-lingen. FeBe, 1993.2. Huberty, J-M., Memento vanarchitectonisch beton, FeBe1993.3. Janhunen, Petri, New manu-facturing technology forhigh-quality architecturalfacade products, Betonwerk +FertigteilTechnik, nr. 10, 1993.4. Apers, J., Gevelvervuiling,een beheersbaar proces, uitVademecum voor Architec-ten, afl. 23 (maart 1996).5. De Troyer, Frank, Synthese-rapport voor het opstellenvan een ontwerpgids voorprefab beton, rapport in op-dracht van FeBe en Febelcem,KULeuven, dec. 1996.6. Naert, No?l, Uitbloeiing enuitslag, Dossier Cement(bulletin 5), februari 1995.7. Hahn, Ulrich, FarbigerBeton. Die Natur hat denZuschlag, Betonwerk + Fertig-teil/Technik, nr. 1, 1998.8. B?chner, Gerald, EffizientesHerstellen von eingef?rbtenBetonwaren, Betonwerk +FertigteilTechnik, nr. 8, 1996.9. K?stner, Franz, Bearbeitungvon grossformatigen Fassa-denelementen, Betonwerk +FertigteilTechnik, nr. 7, 199.10. El?ments architecturaux enb?ton fabriqu?es en usine.Cahier des charges, FIB metsteun van CERIB, 1996.11. B?tons Apparents, CollectionTechnique Cimb?ton, mei1996.12. Geprefabriceerde Elementenvan Sierbeton, TechnischeVoorschriften (PTV) nr. 21-601, PROBETON.13. Architecture: construire enb?ton pr?fabriqu?. Guidepour l'utilisation d'?l?mentsen b?ton archtectoniquedans les projets d'architec-ture, collection techniqueCimb?ton B. 62, 1999.14. Acker, A. Van, ArchitecturalConcrete Cladding, uitPlanning and Design Hand-book on Precast BuildingStructures, FIP, 1994.Roodbruin gepolijst beton voor de uitbreiding van een congreshal in Saarbr?cken