UITVOERINGSTECHNIEK |PREFABRICAGENATUURSTEEN KOMT TERUG INDE GE VELir.V.Depauw, Algemene Bouwondernemingen RJVlaes, Gent (Belgie)Natuursteen ondervindt opnieuw belangstelling als bekledingsmateriaal voor gevels, zowelvanwege de materiaalexpressie als uit duurzaamheidsoverwegingen. Als een oplossing voor hetkostenvraagstuk biedt de combinatie van betonnen draagwand en natuurstenen huid gunstigeperspectieven. In dit artikel zijn recente ervaringen en toepassingen in Belgie beschreven.ij Let ontwerp en de beoordelingvan een gevel geeft elke gekozenoplossing (gelukkig) nog steedsaanleiding tot discussie. Het door de ar-chitect op tekening uitgewerkte voor-stel dat mede is geinspireerd door wathij ergens heeft gezien, wordt op esthe-tische waarde beoordeeld door bouw-heer, overheid en omgeving. Zowel bettoegepaste bouwmateriaal als het be-schikbare budget speelt hierbij een rol.Het verwerken in de gevel van natuurs-teen wordt in het algemeen beschouwdals voornaam en prestigieus. De aard vanhet materiaal, de bewerking en de wijzevan verwerking hebben in het verledende plaats op de 'waardeladder' bepaald.In afgelopen jaren werd natuursteenminder toegepast dan vroeger, niet omtechnische of esthetische redenen, maaromdat het materiaal te kostbaar gewor-den is. Toch komt natuursteen opnieuwin de belangstelling. Men onderkent dateen groot aantal soorten zeer duurzaamis en weinig onderhoud vraagt. In dit ar-tikel wordt nader ingegaan op de nieu-we mogelijkheden van dit materiaal, nuechter in combinatie met beton.Natuursteen als materiaalOp vele plaatsen in de wereld wordt na-tuursteen aangetroffen, varierend vanzachte kalksteen tot zeer hard graniet(foto 1). Voor toepassing in de gevel is hetmateriaal niet altij d geschikt. Als een be-langrijke eis in dit deel van de wereldgeldt de vorstbestandheid. Met het oogop het tegengaan van verwering en ver-vuiling is tevens de hardheid en de poro-siteit van belang. In verband met de af-metingen van de elementen uiteraardook de sterkte. De beoordeling van na-tuursteen op uitsluitend proefnemin-Vervolg van biz. 46versitat Stuttgart (1979) en van dat doorde Katholieke Universiteit Leuven(1985).In zijn TH-periode was Bruggeling bo-vendien voorzitter van de Betonvereni-ging (1976 - 1983). Dat voorzitterschapwerd gekenmerkt door 'energie' en 'ac-tie', wat ook blijkt uit zijn zeven Jaarre-des. Als BV-voorzitter heeft Bruggelinggestreefd naar samenwerking, zoals metde Stichting KOMO, de Europese Be-tonverenigingen en het ENCI-Jubile-umfonds (Studieprijs enBetonprijs). Degrote waardering voor deze voorzitterheeft de Betonvereniging tot uitdruk-king gebracht door hem in 1983 tot ere-lid te benoemen.Medio 1986 werd bekend, datprofBruggeling de TH-Delft ver-vroegdzou verlaten. Dit bericht verraste velen,hoewel er al eerder signalen wa-ren.Hij kon zich kennelijk niet vereni-genmet de ontwikkelingen aan de TH-Delft, in het bijzonder ten aanzien van"Betonconstructies'. Dit noopte hemom de Koningin te verzoeken hem vanzij n ambt te ontheffen, wat per 1 ok-tober 1986 werd ingewilligd. In de toenverschenen 'Verantwoording' heeft hijzijn beslissing verantwoord.Terugkijkend op de aldus afgeslotenTH-periode noemt Bruggeling zijn be-noeming in 1969 een 'uitverkiezing',waar hij dankbaar voor is. Want dank zijdie benoeming heeft hij 17 j aar lang veelmogelijkheden gekregen om zijn 'vak',de Betontechniek, te verdiepen en uit tedragen. Met waardering denkt hij aan deenthousiaste en ook kritische medewer-kers, die hem daarbij geassisteerd heb-ben. Nog enthousiaster spreekt hij overde toen ontmoete studenten, waarvanhij er zo'n 300 heeft zien afstuderen.'Ik moest ze de betontechniek duidelijkmaken en dat heeft mij extra geinspi-reerd'.Met die jonge mensen had hij een bij--zondere band en daarom ook heeft hij in1970 de oprichting van het Betondi-spuut aangemoedigd. Deze verenigingvan 'studenten geinteresseerd in het be-ton' heeft hem al in 1971 tot ere-lid be-noemd. Via 'zijn' Betondispuut heeft hijin 1977 de Nederlandse betonkanoracesgeintroduceerd, met succes, want op 21mei 1988 is in Drachten al de 12e in suc-cessie gehouden.In zijn 17 Delftse jaren heeft Bruggelingzeer veel ontwikkeld, gerealiseerd enuitgedragen, en daar kunnen wij hemcollectief en veelal ook individueel er-kentehjk voor zijn.Zelfstandig adviseurSinds 1 oktober 1986 is Bruggeling zelf-standig adviserend ingenieur en in diezesde fase van zijn carriere voelt hij zichopnieuw gelukkig. 'Ik ben nu weer hele-maal als ingenieur met mijn vak bezig'.Hij is actief op diverse onderdelen vanhet vakgebied 'Betontechniek'. Een be-langrijke activiteit ziet hij in het verderontwikkelen en uitdragen van het 'Con-structieve beton': de integratie van wa-penen en voorspannen, dat wil zeggenhet gewapend beton als basis van hetconstructieve beton. Daar is hij feitelijkal zo'n 20 jaar mee bezig, zoals ook zijnvoordracht op de 'Betondag 1987' nogeens duidelijk heeft gemaakt. Gezienhet enthousiasme waarmee hij deze enandere activiteiten ontwikkelt, valt teverwachten dat wij nog veel van hemmogen lezen en horen. Het is echterniet alleen daarom, dat hem bij zijn 65everjaardag nog een lange en pro-duktieve zesde fase wordt toegewenst!A.A. van der VlistCement 1988 nr. 7/8 47BUITVOERINGSTECHNIEK PREFABRICAGEgen moet worden afgeraden. De materi-aalkennis van mensen uit de steengroe-ven en de ervaring van bouwers geeftonmisbare aanvullende informatie,evenals de referenties naar toepassingen.Ook de ontwerpers van gevels waarinnatuursteen wordt gebruikt dienen vol-doende materiaalkennis te bezitten omte kunnen beoordelen of de toegepastesteensoort de gewenste eigenschappenbezit.VerwerkingIn het verleden werd natuursteen veelalverwerkt tot decoratief dragend gevel-materiaal. In vele historische gebouwenkan dat worden waargenomen (foto 2).In recente ontwikkelingen wordt hetgebruik beperkt tot gevelparament (foto3). In die gevallen wordt de plaatdikte tot3 a 4 cm beperkt. Daarbij wordt voor debevestiging van de platen aan de con-structie gebruik gemaakt van roestvrijstalen verankeringen. De voegen tussende platen worden open gelaten, danwelgevuld met een elastische kit. Het zicht-vlak van de steen zelf is effen of bewerkt,al naar gelang de expressie van de gevel.Onafhankelijk van de basiskosten vannatuursteen en de bewerking blijft ookde plaatsing en de bevestiging een durezaak. De invloed van de handarbeid ende kosten van de verbindingen zijndaarbij bepalend. Gezien deze omstan-digheden wordt dikwijls al in de ont-werpfase bet gebruik van natuursteenals gevelmateriaal verworpen. Vanuithet oogpunt van kosten gezien opent decombinatie van beton en natuursteenechter nieuwe perspectieven. De eerstefunctioneert daarbij als drager van hetsamengestelde element.ErvaringSedert 1970 heeftdebouwondernemingR.Maes te Gent (Belgie) meermalen ge-bouwen gerealiseerd waarbij geprefa-briceerde betonnen gevelelementen zijntoegepast waarin Franse natuursteenmet een dikte van 12 tot 30 mm werdverwerkt. Deze onderneming heeft alseerste in Belgie de natuursteen ingestortin betonelementen in plaats vanverankerd met behulp van roestvrijstalen verbindingen. Natuursteen werdvoordien al vrij veel gebruikt alsdragend element in wo-ningprojecten.Voortbouwend op deze traditie werd insamenwerking met le-veranciers vannatuursteen in de boven aangeduidenieuwe toepassingstech-niek de nodigeervaring verkregen. Het materiaal werddaarbij verwerkt tot dunne platen metafmetingen van 15 x 60 cm, resp. 30 x60 cm. Nu na 15 tot 20 jaar kan dezetoepassing nog steeds als positiefworden beoordeeld (foto 4). Nooit zijner platen losgeraakt of door vorstbeschadigd. Het oppervlak is48 Cement 1988 nr. 7/8slechts licht verweerd en opvallendweing vervuild. Het is daarom niet goedverklaarbaar waarom bij de toepassingthans wat bedenkelijke kanttekeningenworden gemaakt.TechnologieHet opnemen van natuurstenen platenin een betonnen drager is relatief een-voudig: de op maat gezaagde platenworden in de bekisting geplaatst met betzichtvlak naar onderen. Met een rasterop de bekisting, of eventueel op bet oog,wordt de vastgestelde voegbreedte aan-gebouden. De voegdiepte bedraagt, af-hankelijk van de plaatdikte, ongeveer 7mm. Over de achterkant van de platenworden een mortel als bevocbtigings-laag gespreid, waarmee tevens de voe-gen worden gevuld. Nadat de wapeningis aangebracbt wordt beton gestort. Af-bankeHjk van vorm en afmetingen be-draagt de betondikte minimaal 7 cm.Ofscboon de ruwte van de zaagsnedebeperkt is, wordt dank zij de porositeitvan de steen tocb de gewenste aanhech-ting verkregen.Is de steen daarentegen bard en weinigporeus, dan dient de verankering op eenandere wijze tot stand te worden ge-bracbt. Er bestaan diverse mogelijkbe-den zoals onder meer verankering doormiddel van Ucbte roestvrij stalen stiffenof een behandeHng van bet contactvlaksteen - beton met een epoxymortel. Inbet laatste geval zorgt een tweede laagwaarin grof zand is ingerold voor vol-doende aanbechting met bet beton. Ineen aantal gevallen wordt de steenvolledig vrijgehouden van bet acbter-Hggend beton. In de tussenruimte wordtisolatie aangebracbt. Op deze wijzekunnen de natuurstenen platen tussende opbangpunten aan de draagwandonafbankelijk vervormen. Na ontkistenis bet samengestelde element klaar voormontage. Bebalve als niet-dragendbuitenspouw-blad kan betsamengestelde element ook wordengeintegreerd in een dragendsandwichpaneel.Gedrag van natuursteen in contactmet betonMet name de sterkte-eigenscbappenvan natuursteen zijn sterk verschillendmet die van beton: de druksterkte vari-eert van 20 tot 160 N/mm2, de trek-sterkte van 2 tot 14 N/mm2. De ther-mische uitzettingscoefficient van beidematerialen zijn nagenoeg gelijk. Dekrimp van beton wordt gereguleerddoor bet wapeningsstaal. Wei moetworden gewaarscbuwd in bet gevalnatuurstenen platen worden inge-stortin zwaar belaste dragende elemen-ten.Er zijn gevallen bekend waarbij deSchema voor beproeving van dehechtsterkte tussen natuursteen enbetonProefituk van Franse kalksteen, na deaanhechtingsproef. Het oppervlakwas niet voorbehandeldProefstuk van Franse kalksteen,waarbij het oppervlak was behandeldmet epoxyhars, ter verbetering van deaanhechtingnatuurstenen bekleding is losgeraaktten gevolge van kruip van de betonnendraagwand.Een ander verscbijnsel waarmee reke-ning moet worden gehouden is de vor-ming van calciumcarbonaat aan een be-tonoppervlak onder invloed van de bin-ding van calciumbydroxyde (uit port-landcementbeton) met koolzuur uit delucbt. Pordandcement kan zodoendeeen stenen oppervlak aantasten zoals be-kend bij gepoUjste vloertegels die daar-door bun glans verliezen. Nu is de biergeschetste situatie duidelijk verschil-lend. Het calciumbydroxyde zou zicbvoor deze binding door de natuurstenenplaat moeten verplaatsen, betgeen bijeen dicbte steenstructuur praktiscb on-mogelijk is. Overigens is bij de meestenatuursteen sprake van een geel tot witoppervlak waarop devorming van calci-umcarbonaat nauweHjks zicbtbaarwordt. Het is voorts bekend dat de vor-ming van calciumcarbonaat tijdelijk isen dat de aanslag door afstromend re-genwater wordt afgespoeld.Proeven en onderzoekVoor zover bekend bebben de proevenop natuursteen meestal betrekking opde mechaniscbe eigenscbappen en betgedrag bij vorst. Maar er is ook onder-zoek gewenst naar de gescbiktheid vannatuurstenen platen om ze in een be-tonnen drager in te storten. De tweebierna beschreven proeven verdienen indit verband de aandacbt (fig. 5). Deeerste proef was gericbt op de aan-hechting tussen steen en beton met alsparameters de krimp, kruip en tempera-tuur. Deze proef biedt enig inzicht in betgedrag in de tijd. De foto's 6 en 7 gevende resultaten weer van een proef opMontmoyen, een Franse kalksteen. Bijnormaal instorten bedraagt de maxima-le aanbechting 0,8 N/mm2(foto 6). Deaanbechting kan worden vergroot tot1,1 N/mm2wanneer bet contactvlakmet epoxymortel is behandeld (foto 7).Een tweede proef (fig. 8) betrof de sterk-te van de steen tegen bet uittrekken vaneen in de voeg aangebracbte veranke-ring. Met de proef werd de minimale af-stand tussen het verankeringsgat en debuitenvlakken van de steen vastgesteld.In de praktijk wordt over bet algemeenervaren dat natuursteen met weinigaanbechting hard is en andersom eenzachtere steen betere aanhechting geeft.In beide gevallen kan meestal wordengewerkt vanaf 2 cm ste'endikte.Vormgeving en keuzeBij een orientatie omtrent bet gebruikvan natuursteen in gevels is bet zowel ineconomisch als constructief opzicht eenbelangrijk uitgangspunt dat de natuur-steen kan worden ingestort. Op plaatsenwaar bet gebruik van natuursteen omredenen van vorm of schikking te kost-Cement 1988 nr. 7/8 49567UITVOERINGSTECHNIEK IPREFABRICAGE8 Schema van de uittrekproef, terbepaling van de minimale afstand tussenverankeringsgat en buitenvlakWaar de detaillering tot kostbareoplossingen in natuursteen leidt, kanbeton in het zicht worden gebracht, zoalsomlijstingen van raamopeningen10 Appartementengebouw te Gent(1974). Hier zijn sandwich-gevelelenienten toegepast waarbij hetbuitenblad is bekleed met dunnenatuursteen platenbaar wordt, kan worden besloten om betonin Let zicht te brengen. Hierbij valt bijvoorbeeld te denken aan de detaillering omraamopeningen (foto 9). Een belangrijkelement bij bet ontwerp en de uitvoeringvormt de voegbreedte tussen denatuurstenen platen enerzijds en de voegentussen de samengestelde elementenanderzijds. In overleg tussen ontwerper enaannemer kan worden besloten totelementvormen, waarbij de voegen tussende elementen in bet ge-beel van de uiterlijkeverschijningsvorm zijn geintegreerd.Voegen die kleiner zijn dan 7 mm gevenaanleiding tot pro-blemen bij zowel deproduktie als de montage.Bij het ontwerp is het van belang reke-ningte houden met de vervuiling door het milieu.Door de gevel een aangepast profiel tegeven, is het mogelijk die vervuiling tebeheersen. Dit is overigens een gevoeligeproblematiek. Uit de praktijk van detoepassing van beton voor esthetischedoeleinden is al meer-malen gebleken dat deinvloeden van . vervuiling in de loop van detijd ver-keerd werden getaxeerd. Bij natuurs-teen kan eventueel worden overwogen denoord- en oostgevel van een harde en gladdehuid te voorzien en de zuid- en westgevelvan een lichtere en minder harde huid. Hetbetrekken van de kosten van gevelonderhoudin de beslissing-scriteria zal het besluitdaartoe kunnen vergemakkelij ken.VoorbeeldenOnderstaand worden enkele toepas-singsvoorbeelden gegeven. Als belang-rijkeontwerpaspecten hebben hierbij deeconomie en uitvoeringsproblema-tiekmeegespeeld.Bij de 10 tot 20 jaar oude woongebou-wenwerd Franse witsteen uit Charente50 Cement 1988 nr. 7/89en Bourgondie gebruikt. De steen is ge-middeld van goede tot zeer goede kwa-liteit (druksterkte meer dan 35 N/mm2)en van gelijkvormige structuur. Dezewerd verwerkt in sandwichelementenwaarbij het binnenspouwblad al danniet dragend is (foto 10). De stenen bad-den standaardafmetingen van resp.30/60 en 15/60 cm. De voegbreedte be-draagt 10 mm. De gevels zijn tot dusveronderhoudsvrij gebleken. De stenenzijn niet met een waterafstotend pro-dukt behandeld.In het kantoorgebouw Royale Beige teGent (1985) werd in de voorgevel Bour-gondische Montmoyen en Beauvil-lon-steen verwerkt. Het grootste deel van degevel is massief opgetrokken. De 18kolomkoppen zijn bijzonder inge-wikkeld. In bet ontwerp was voorzien ineen betonkern, te bekleden met na-tuursteen die met behulp van roestvrijstalen ankers zou worden bevestigd. Of-schoon dat niet onmogelijk was, werdbet alternatief om witsteen in een ge-prefabriceerd element in te storten alsveiliger en beter uitvoerbaar bescbouwd(fig. lljoto's 12 t/m 14).Het kantoor voor Daikin te Oostende(1987) ontleent haar expressieve vorm-geving aan de kolommen en borstwe-ringen. De laatste is uitgevoerd in Ju-ra-Poros marmer, wederom met behulpvan een betonnen draagstructuur. Aan-gezien het een harde steen betreft, be-rust de verankering op zowel de aan-hechting steen/beton als de bevestigingmiddels lichte roestvrij stalen verbin-dingen. De platen hebben een dikte van2 cm bij maximale afmetingen van 1,2 x1,2 m. Figuur 15 en de foto's 16 t/m 18geven enkele aanzichten en details.1-14 Kantoorgebouw 'Royale Beige' te Gent (1985).Vanwege de gecompliceerde vorm van de gevel zijnop voorstel van de aannemer geprefabriceerdeelementen toegepast, waarbij de natuursteen bekleding(Franse kalksteen) in de vorm van dnnne platen in debekisting is opgenomen1Cement 1988 nr. 7/8 5jUITVOERINGSTECHNIEK PREFABRICAGE15-17 Kantoorgebouw 'Daikin' teOostende (1987). De verankering van deJura-marmer platen berust zowel opaanhechting tussen natuursteen en betonals op de toepassing van roestvrij stalenverbindingenBesluitDe gevel als meest markante gebou-wonderdeel ondervindt de bijzondereaandacht van ontwerpers, die Let hei-melijke verlangen koesteren dat zij hier-mee architectuurgeschiedenis maken. Dat iseen esthetische uitdaging, ook in deze tijd.Maar dians geldt tevens als be-langrijkuitgangspunt dat de toegepaste materialende aantasting van het milieugoed kunnen doocstaan, ook op langereduur. Natuursteen mag worden be-scbouwdals een goede keuze, zowel inbouwtechnisch als esthetiscn opzicht. Metbet verwerken van natuursteen in betonnengevelelementen wordt eenkwaliteitsprodukt verkregen tegen eenaanvaardbare prijs.52 Cement 1988 nr. 7/8