prof.ir.-arch. D.R.W. Martens, Leerstoel Steencon-structies TU/e, Studiebureau Dirk Martens bvba, Zingem(B)Het begrip steen roept bij de meeste mensen het beeld opvan een baksteen. Nochtans bestaan er nog vele anderematerialen om steenconstructies te kunnen bouwen.Betonsteen, kalkzandsteen of natuursteen zijn mindergoed bekend en bijgevolg onbemind. Toegepast in degevel kende betonsteen in de tweede helft van de vorigeeeuw enige opgang, doordat enkele vooraanstaandearchitecten graag gebruikmaakten van dit materiaal. Alsconstructief materiaal wordt betonsteen in Nederlandmaar zeer beperkt toegepast, terwijl het in andere landenvoor de hand ligt om dragende wanden met betonsteen-blokken te bouwen.Betonstenen werden voor het eerst vervaardigd inhet midden van de negentiende eeuw. De toen-malige betonstenen waren volle stenen en bijge-volg vrij zwaar. Op het einde van de negentiendeen de eerste helft van de twintigste eeuw werdenmallen ontwikkeld voor het maken van hollebetonstenen in diverse vormen. De verdere evo-lutie had voornamelijk betrekking op een effi-ci?ntere productie. Het verdichten en ontkistenvan de betonstenen gebeurde aanvankelijk ma-nueel. Vandaag de dag is het productieproces vol-ledig geautomatiseerd, waarbij ook het verhar-dingsproces is geoptimaliseerd door het gebruikvan droogkamers en zelfs autoclaven.V o r m e n , k l e u r e n , t e x t u r e nBetonstenen of ?blokken worden vervaardigd inmallen, waardoor allerlei vormen kunnen wordenvervaardigd. Voor gevelmetselwerk worden vollestenen of blokken gebruikt. In Nederland enBelgi? zijn de afmetingen ervan meestal afge-stemd op een modulaire maatvoering (fig. 1). Omde effici?ntie van het bouwen te verhogen wordenbinnenwanden in dragend betonsteenmetsel-werk over het algemeen met grotere blokken uit-gevoerd (foto 2). Holle betonblokken genietenhierbij de voorkeur doch voor bepaalde toepas-singenzijnvolleblokkenaangewezen.Voorgewa-A r c h i t e c t u u r & o n t w e r pB e t o n s t e e ncement 2004 516BETONSTEENCONSTRUCTIESGEREED VOORPREFABRICAGE2 |Holle betonblokken voordragend metselwerk(arch. Dirk Martens)19929919391914 29 1439191 |Modulaire afmetingenvan stenen en blokkenpend metselwerk zijn er specifieke vormen ont-wikkeld, zoals het H-blok en het lateiblok (foto 3).De kleur van betonsteen hoeft niet steeds grijs tezijn. Door het oordeelkundig kiezen van hetcementtype,gekleurdegranulatenendoorhettoe-voegen van natuurlijke pigmenten kan een heelscala van kleuren worden verkregen. Aandachtmoet worden besteed aan het gebruik van zuiverzand. Indien dit niet het geval is, kunnen roest-vlekken op het gevelmetselwerk ontstaan (foto 4)[1].Maar betonstenen bieden nog meer mogelijkhe-den. De oppervlaktetextuur kan ook heel sterkvari?ren, van glad tot grofkorrelig en van vlak totgestructureerd, afhankelijk van de esthetische enakoestische eisen.G e v e l m e t s e l w e r kDe veelheid aan verschijningsvormen van beton-steen heeft vele architecten inspiratie bezorgd. Inhetlaatstekwartaalvandevorigeeeuwheeftarchi-tect Mario Botta betonsteen veelvuldig toegepastin zijn gebouwen. Zijn speklagenontwerp bij deCasa Bianchi (foto 5) heeft wereldwijd navolginggekregen. Zijn creativiteit bleef evenwel nietbeperkt tot het experimenteren met kleuren. Hijwist ook op een boeiende manier om te gaan metverschillende formaten, texturen en metselwerk-verbanden (foto 6 en 7). Andere vooraanstaandearchitecten die betonsteen op een esthetischemanier hebben aangewend in hun projecten zijnonder andere Jo Crepain, Jo Coenen en HermanHertzberger, maar er zijn er uiteraard veel meer.C o n s t r u c t i e f b e t o n s t e e n m e t s e l w e r kIn Nederland wordt betonsteen nauwelijks ge-bruikt voor dragend metselwerk. Nochtansbeschikt betonsteen over enkele belangrijketroeven bij toepassing als binnenwand. De druk-sterkte is meestal vrij hoog. In combinatie metmetselwerkwapening kunnen hiermee zelfs hogegebouwen worden gerealiseerd. Een sprekendvoorbeeld van de constructieve mogelijkhedenvan gewapend betonsteenmetselwerk is het Exca-libur Hotel in Las Vegas, dat 28 bouwlagen telt enwaarvan de 18 bovenste bouwlagen zijn uitge-voerd in 300 mm brede betonblokken met eendruksterkte van 27,5 MPa [2]. Ook in China wordtgewapend betonsteenmetselwerk toegepast voorgebouwen die onderhevig zijn aan belangrijkeseismische belastingen (foto 8). Wie zich meer wilverdiepen in de berekening van dragende wandenin betonsteen kan zijn toevlucht zoeken in hetConcrete Masonry Designer's Handbook [3]. Bijhetontwerpenvanconstructiesinbetonsteenmagzeker niet uit het oog worden verloren dat beton-steenmetselwerkkrimpt.Hetgebruikvantejongebetonstenen is derhalve uit den boze. Het onoor-deelkundig toepassen van betonsteen heeft al dik-wijlsaanleidinggegeventotonesthetischescheur-vorming.Een veelvoorkomende toepassing van metselwerkmet volle betonblokken is het ondergronds met-selwerk bij funderingen op staal of bij kelders.Volle betonblokken kunnen ook zonder meerworden gebruikt voor het construeren van lift-schachten. Indien holle blokken worden aange-wend, moeten op regelmatige afstanden beton-nen ringbalken worden voorzien.A r c h i t e c t u u r & o n t w e r pB e t o n s t e e ncement 2004 5 173 |Specifieke blokken voorgewapend metselwerk4 |Roestvlekken op gevel-metselwerkB o u w f y s i s c h e a s p e c t e nNaast het gunstig constructief gedrag kan de hogedensiteit van betonsteen ook een positieve rolspelen voor toepassingen waar akoestische isola-tie is vereist. Dit geldt bijvoorbeeld voor schei-dingswanden tussen twee klaslokalen. Zichtmet-selwerk in betonsteen in de gangen van scholenbiedt tevens het voordeel van grote stootvastheiden beperkt onderhoud (foto 9). Indien voor deruimteakoestiek een hoge absorptie noodzakelijkis, kan gebruik worden gemaakt van bijzondereakoestische blokken.De grote massa van betonsteenmetselwerk resul-teert eveneens in een grote thermische inertie,waardoor temperatuurschommelingen binnen inhet gebouw worden afgevlakt. De thermisch-isole-rendeeigenschappenzijndaarentegenvrijbeperkt,zelfs in het geval dat lichtgewicht betonblokkenworden gebruikt. Bijzondere aandacht moetworden besteed aan de luchtdichtheid van hetbetonsteenmetselwerk. Bepaalde grofkorrelige be-tonstenen zijn niet luchtdicht, wat tot problemenkan leiden als deze stenen als zichtmetselwerkworden gecombineerd met een buitenspouwbladdat eveneens uit grofkorrrelige betonstenen be-staat. Het vertinnen van het binnenspouwblad aandespouwzijdebiedthiervoorsoelaas.Hethoeftookgeen betoog dat betonsteenmetselwerk een hogeA r c h i t e c t u u r & o n t w e r pB e t o n s t e e ncement 2004 5185 |Casa Bianchi (arch. MarioBotta)foto: archief Cement6 |Woning te Riva SanVitale (arch. Mario Botta)foto: Marco D'Annabrandweerstand bezit, zodat het eveneens geschiktis voor het compartimenteren van gebouwdelen.N i e u w e o n t w i k k e l i n g e nBetonsteen wordt meestal op een traditionelemanierverwerkt.Tochzijnrecentelijknieuwetoe-passingen ontwikkeld. In navolging van het ver-lijmen van baksteen, is ook het verlijmen van be-tonstenen toegepast. Bij splitstenen, waarinmarmergranulaten zijn verwerkt, leidt dit tot eenhomogene en robuust ogende verschijning (foto10).Inhetlaatstedecenniumzijnookpogingenonder-nomen betonstenen mortelloos te stapelen voorA r c h i t e c t u u r & o n t w e r pB e t o n s t e e ncement 2004 5 199 |Zichtmetselwerk inschool te Ganshoren(arch. Dirk Martens)7 |Woning MorbioSuperiore (arch. MarioBotta)foto: Alo Zanetta8 |Gebouw in gewapendbetonsteenmetselwerkin Sjanghai10 | Lijmwerk met split-stenen (arch. DirkMartens)het bouwen van tuinmuren of voor het realiserenvankeerwanden.Dezeontwikkelingenhebbentotop heden nog niet het gewenste succes geoogst.Op de internationale metselwerkconferentie inAmsterdam (13th IB2MaC) [4] werd een nieuw`interlocking block'-systeem voorgesteld (fig. 11)waaruit blijkt dat de interesse voor het mortelloosstapelen nog zeker niet is verdwenen.Een steeds terugkomend onderwerp op confe-renties is de ontwikkeling van nieuwe vormen vanstenen of blokken. Tijdens de 13th IB2MaC werdeen nieuw `low-tech' lichtgewicht betonblok voor-gesteld waarmee gewapende wanden op een een-voudige manier kunnen worden gerealiseerd (fig.12).Het wapenen van metselwerk is op zichzelf geennieuwe ontwikkeling. Toch is het nuttig om aante geven dat door het toepassen van metselwerk-wapening hoge lateraal belaste wanden (4 tot 8 m)kunnen worden gemaakt zonder bijkomenderingbalken en kolommen. Deze techniek is ondermeer toegepast bij de heroprichting van het sport-complex van Boedapest (foto 13).Het prefabriceren van betonsteenconstructieskomt in Europa moeilijk van de grond. In de USAdaarentegen wordt een drietal prefabricageme-thoden toegepast [5]:? prefabricage van betonsteenwanden op eengewapend-betonbalk in de fabriek;? prefabricage van betonsteenwanden met inge-bouwde hijshaken in de fabriek of op de bouw-plaats in een tent;? geautomatiseerde prefabricage, waarbij elke vijfseconden een betonblok wordt geplaatst enwaarbij ook de mortel machinaal wordt aange-bracht op de lint- en stootvoegen.T o e k o m s tBetonsteen als gevelmateriaal heeft zijn meritesreeds lang bewezen. Getuigen hiervan zijn de velemooierealisatiesdiedetanddestijdsgoedhebbendoorstaan. Nieuwe betonmengsels, vormen, kleu-ren en texturen kunnen de aantrekkelijkheid vandit materiaal nog bevorderen.Ook voor binnenwanden kan betonsteen zowel opconstructief als op bouwfysisch vlak concurrerenmetdeanderegangbarematerialen.Indienbeton-steen een graantje wil meepikken van deze nietonbelangrijke markt, zullen evenwel inspannin-gen moeten worden geleverd om de verwerkingvan de relatief zware stenen en blokken te verge-makkelijken. Prefabricage van betonsteenwan-den mag bijgevolg zeker niet ontbreken op de on-derzoeksplannen van de betonsteenindustrie. L i t e r a t u u r1. Martens, D.R.W., A.Th. Vermeltfoort en G.Bertram,CollegedictaatOntwerpenendimen-sioneren van steenconstructies. Eindhoven,augustus 2000.2. Drysdale,R.G.,A.A.HamidenA.R.Baker,Ma-sonry structures; Behaviour and Design. USA,1999.3. Roberts, J., A. Tovey en A. Fried, Concrete Ma-sonry Designer's Handbook. London, 2001.4. Martens, D.R.W. en A.Th. Vermeltfoort, Pro-ceedings of the 13th IB2MaC. Amsterdam,2004.5. Panarese, W.C., S.H. Kosmatka en F.A. Ran-dallJr,ConcreteMasonryHandbookforArchi-tects, Engineers and Builders. USA, 1991.A r c h i t e c t u u r & o n t w e r pB e t o n s t e e ncement 2004 52012 | Lichtgewicht beton-blok voor gewapendewanden11 | `Interlocking blocks'voor mortelloos stape-len13 | Hoge wanden in gewa-pend betonblokmetsel-werk bij het sportcom-plex te Boedapest