auteur ir. Jacques Linssen Aeneas Media / Redactie Betoniek PROJECTGEGEVENS projectRegiokantoor Natuurmonumenten, Zierikzee opdrachtgever Natuurmonumenten hoofdaannemer Braspenning Aannemers en timmerbedrijf vof, Wernhout glasschuimbeton Glasschuim Nederland i.s.m. Dyckerhoff Basal / Betoncentrale Haringman architect Rink Tilanus constructeur B 2CO warmteberekeningen Betonson Prefab constructeur breedplaatvloer Coen Energie Comfort Grillig isolerend beton Regiokantoor Natuurmonumenten in Zierikzee uitgevoerd met glasschuimbeton met een zeer grof oppervlak 4 VAKBLAD I 1 2019 1-Natuurmonumenten.indd 4 12-04-19 14:56 M et het concept, waarin door toe- passing van zeer licht beton thermische isolatie en draagvermogen worden gecombineerd, is uitvoering van monoliete dragende gevels moge- lijk, zonder gebruik van isolatie en zon- der dat er koudebruggen ontstaan. Het lichte gewicht en het isolerend vermo- gen van het beton worden bereikt door zeer licht toeslagmateriaal, bestaande uit glasschuimkorrels, die het zand en grind in beton vervangen. Een verge- lijkbaar concept is eerder in Nederland geïntroduceerd als warmbeton. Ervaringen uit het verleden? In Nederland wordt al een tijdje onder- zoek gedaan naar de mogelijkheden van toepassing van dit concept. In het buitenland is er al de nodige praktijker- varing mee opgedaan maar in ons land is de praktijk nog wat weerbarstig. Uit een proef in 2015, geïnitieerd door het Cement&BetonCentrum (tegenwoor- dig Betonhuis sector Cement), bleek dat de stabiliteit van het mengsel moei- lijk onder controle te houden is. Opval- lend genoeg is het risico bij dit materi- aal niet dat het water boven komt drijven, zoals dat bij gewoon beton kan gebeuren, maar juist het toeslagmateri- aal. Logisch eigenlijk, het toeslagmateri- aal is immers lichter dan water. Dit feno- meen leidt ook tot risico's ten aanzien van bekistingsdruk en lekkende bekis- tingen. Bovendien bleek het beton niet goed te verharden, liep de temperatuur erg hoog op en was ook het verdichten niet eenvoudig: vanwege het lichte toe- slagmateriaal werd de verdichtingsener- gie niet goed doorgegeven. Tot een succesvolle praktijktoepassing was het in Nederland eerder dan ook nog niet gekomen. Niels Tilanus en Max Rink van het gelijk- namige architectenbureau vonden de architectonische mogelijkheden van thermisch isolerend beton echter der- mate interessant, dat zij het avontuur 1 Beton met een onafge­ werkt oppervlak, foto: Mathijs Labadie Het klinkt gewaagd: beton dat draagkracht én een isolerende werking combineert met een bijzondere, onafgewerkte opper- vlaktestructuur. En gewaagd is het ook, temeer omdat er in Nederland nog geen praktijkervaring mee is opgedaan. Toch durfde architectenbureau Rink Tilanus het aan. Bij de nieuw- bouw van een regiokantoor van Natuurmonumenten in Zierikzee ontdekten ze de bijzondere maar ook uit dagende kanten van het materiaal. 5 VAKBLAD I 1 2019 1-Natuurmonumenten.indd 5 12-04-19 14:56 met het innovatieve materiaal toch graag aan wilden gaan. Een monoliete constructie paste in hun ogen bijzonder goed op deze natte, zilte locatie. De combinatie van een ervaren opdracht- gever met eigen bouwkundigen en een hun vertrouwde aannemer bleek een goede drager voor een gewaagd experiment. Een van de vragen bij dit project was of een monoliete constructie een alterna-tief zou kunnen zijn voor de meer gebruikelijke opbouw in lagen, die gebouwen moeilijk recyclebaar maakt. Het gebouw Het uitgangspunt was een gebouw dat visueel als één lichaam in het landschap ligt: dus met eenzelfde uitstraling van de wanden als het dak (foto 1 en 2). De voorkeur had daarbij een grof, steen- achtig beeld, waar de natuur haar stem- pel op mocht drukken. Om dat beeld te bereiken, was een van de eisen dat de aansluitingen tussen wanden en vloeren niet zichtbaar mochten worden. Daarom zijn deze aansluitingen in ver- stek uitgevoerd (fig. 3). Het gebouw heeft één verdieping en kent een nagenoeg vierkante platte- grond (fig. 4). Het warmbeton is toege- past in de dragende gevels (500 mm) en de dakvloer (600 ? 750 mm) (fig. 5). De beganegrondvloer is uitgevoerd in traditioneel beton, aan de onderzijde geïsoleerd en gefundeerd op palen. Glasschuimbeton Om de combinatie van warmte-isolatie en voldoende sterkte mogelijk te maken, is gebruik gemaakt van glasschuimbe - ton, beton met in plaats van zand en grind glasschuimkorrels. Glasschuim is een product dat is gemaakt van gerecy - cled glas, dat is vermalen tot een poeder (< 100 ?m). Aan dit poeder wordt een kleine hoeveelheid (circa 1%) opschuim - middel toegevoegd. Dit geheel gaat in een oven, waarbij de temperatuur wordt verhoogd tot circa 850 °C. Daarbij ont - staan belletjes. Buiten de oven koelt het materiaal af en valt de gevormde koek uiteen in grove korrels (30 ? 50 mm). Deze korrels met een los stortgewicht van circa 200 kg/m 3 vormen het toe- slagmateriaal voor het glasschuimbe- Samenwerking Voor toepassing van het glasschuimbeton werd samenwer- king gezocht met de bedrijven Glasschuim BV en Dyckerhoff Basal. Aanvankelijk was het idee gebruik te maken van glas- schuim van Technopor. De Duitse leverancier trok zich echter voor aanvang van het project terug, waarna een leverancier uit Zweden werd gevonden. Ook werd Danko Baschura uit Zwitserland geraadpleegd. Baschura is de oorspronkelijke bedenker van het materiaal. 2 Het gebouw past goed op de natte, zilte loca­ tie, foto: Mathijs Labadie Verantwoording Bij de totstandkoming van dit artikel is dankbaar gebruikgemaakt van de input van Jos Braspenning (Braspen- ning Aannemers en timmerbedrijf vof, Wernhout), Richard Fielt (B 2CO), Frans Hoksbergen (Dyckerhoff Basal), Theo Liket (Glasschuim) en Niels Tila- nus (Rink Tilanus). 6 VAKBLAD I 1 2019 1-Natuurmonumenten.indd 6 12-04-19 14:56 ton, dat zelf circa 900 kg/m 3 weegt en een druksterkte heeft van 8 ? 12 N/mm 2. De constructieve eigenschappen worden positief beïn- vloed door de haakweestand van de grove korrels. Naast de glasschuimkorrels zit er cement, vliegas en enkele additieven zoals superplastificeerder in het meng- sel. Door het ontbreken van fijn toeslag- materiaal is er een hoog aandeel bind- middel noodzakelijk, zeker 600 kg poeder. Het toegepaste cement is CEM III/B 42,5 N met extra aanvulling van vliegas als vulmiddel. Bij het vaststellen van de samenstelling zorgden vooral de ongewone gradering, de grootte van het glasschuim en het ontbreken van zand voor hoofdbrekens. Door toepassing van een specifieke luchtbelvormer voor lichtgewichtbeton (SIKA Lightcrete-02), was het mogelijk 20% lucht te bereiken. Dit leidde tot een stabiel en homogeen betonmengsel. De architecten hadden een iets afwij- kende kleur van het beton voor ogen. Na diverse overwegingen en ook reke- ning houdend met de kosten is beslo- ten zwart pigment aan het beton toe te voegen. Dankzij de donkere kleur zou de vervuiling beter passen bij het beton. Het beton mocht echter ook weer niet té donker worden omdat dan te veel warmte zou worden geabsor- beerd. Uiteindelijk is gekozen voor 2% zwart pigment. Uitvoeringsconcept Het gewenste beeld bleek het beste te kunnen worden gerealiseerd door de wanden ter plaatse horizontaal te stor- ten en vervolgens rechtop te zetten (foto 6). Voordeel daarbij was dat de eerdergenoemde risico's ten aanzien van de bekisting en oplopende tempe- raturen werden beperkt. 3 Detail dakvloer, bron: Architectenbureau Rink Tilanus 4 Plattegrond, bron: Architectenbureau Rink Tilanus 5 Doorsnede, bron: Architectenbureau Rink Tilanus 7 VAKBLAD I 1 2019 1-Natuurmonumenten.indd 7 12-04-19 14:57 In de aanbesteding werd uitgegaan van het vlinderen van de niet-bekiste zijde. Maar bij een proefstort vooraf bleek het oppervlak zonder vlinderen juist een erg mooi resultaat te geven: een zeer grof oppervlak (foto 7). Dit juist door een van de eerdergenoemde risico's ? namelijk het bovendrijven van de glasschuimkorrels. De architect was zeer gecharmeerd van dat effect. Het grove uiterlijk past nog mooier in de natuur. Het geeft uitdrukking aan dit nieuwe materiaal en de ruige uitstraling past bij deze plek. Daarbij biedt het ruwe oppervlak kansen voor de natuur; mossen en planten kunnen zich aan het beton hechten, zodat het gebouw uit- eindelijk opgaat in de omgeving. Binnenzijde De stortzijde van de wanden, dus de grove zijde, komt aan de buitenkant van het gebouw. De kistzijde is dus de binnenzijde. Het was de wens van de architect om ook voor deze binnenzijde een bekistingsafdruk te voorkomen en te gaan voor een afdruk van het land- schap. Aanvankelijk was het idee dit te realiseren door het beton gewoon op de ondergrond te storten. Maar dat bleek niet mogelijk. In plaats daarvan is in de bekisting een dunne laag zand aangebracht met daarop een laag folie. Het resultaat was precies naar wens: een geplooid oppervlak, vergelijkbaar met een nat zandstrand (foto 8). Plafond Het idee was het plafond een ander, grover uiterlijk te geven dan de wan- den. Binnen moest ook een soort 'bui- tenkwaliteit' ontstaan om daarmee het gevoel te behouden in een natuurlijk Isolatie De 500 mm dikke wanden hebben een Rc-waarde van ongeveer 2,5 m 2K/W. Voor de 600 mm dikke dakvloer bedraagt die 3,0 m 2K/W. Dit is lager dan de eisen uit het Bouwbe- sluit. Er zijn echter berekeningen uit- gevoerd voor de dynamische warmte- transmissie gedurende het hele jaar. Daarbij is ook rekening gehouden met warmteaccumulatie. Deze berekenin- gen zijn vergeleken met een traditio- nele maar lichte uitvoering. Hiermee kon gelijkwaardigheid worden aangetoond. 6 De wanden zijn hori­ zontaal gestort en ver­ volgens rechtop gezet, foto: Architecten­ bureau RinkTilanus 7 Door het bovendrijven van de galsschuimkor­ rel is het oppervlak zeer grof, foto: Architecten­ bureau RinkTilanus 8 VAKBLAD I 1 2019 1-Natuurmonumenten.indd 8 12-04-19 14:57 landschap te staan. Dit werd gereali- seerd door de korrels uit het beton zichtbaar te maken, wat ook nog een positieve uitwerking had op de akoestiek. Daartoe zijn in de bekisting, op de laag zand, brokken glasschuim toegevoegd. Op dit glasschuim is eerst een dunne laag beton zonder glasschuimkorrels gestort, waarin tralieliggers zijn verzon- ken (fig. 3). Zo ontstond als het ware een ter plaatse gestorte bekistingsplaat (breedplaat). Op deze tralieliggers is wapening en vervolgens de druklaag van glasschuimbeton gestort tot een dikte van 600 tot 750 mm, ten behoeve van het afschot. Proeven Het gebruik van glasschuim heeft de nodige invloed op het betonmengsel. Er moest dus worden gezocht naar een optimale samenstelling, die enerzijds genoeg samenhang had maar ander- zijds wel genoeg ruimte aan het glas- schuim bood om op te drijven. Om een goed gevoel te krijgen bij het gedrag van het beton, zijn er diverse proeven uitgevoerd. De eerste serie proeven werd gedaan door de Dyc - kerhoff Basal Betontechniek in Deven - ter met verschillende samenstellingen. Hierbij werden vooronderzoeken van de uitvinder van glasschuimbeton Danko Baschura (zie kader 'Samen - werking') en de R&D-afdeling in Duitsland geraadpleegd. Beiden had- den al ervaring opgedaan met het materiaal. Bij deze proeven werd het mengsel in een normale speciemolen gemaakt waarbij zo nauwkeurig moge- lijk de diverse grondstoffen werden afgemeten/gewogen. Deze proeven waren bedoeld om tijdens de aanbeste- ding de klant te overtuigen van de afwerking van de buitenwand, de bin- nenwand en het plafond. Vooral dit laatste was belangrijk omdat glas- schuim nooit eerder op deze manier was toegepast (los in de bekisting). De tweede proefstort vond plaats tij- dens de bouw, onder meer om de aan- sluitingen in verstek te testen. Een der- gelijke aansluiting is immers vrij ongewoon in beton. Hierbij is goed gekeken naar de waterdichting van de naden en de samenstelling die nodig was voor een grof uiterlijk. Bij deze test bleek het mengsel te homogeen en daarmee het oppervlak te glad. En dat was juist niet de bedoeling. In een derde test is het mengsel aangepast waarmee uiteindelijk het vertrouwen ontstond dat in het werk het gewenste resultaat ten aanzien van oppervlakte en kleur kon worden bereikt. Uitvoering Het uiteindelijke mengsel is bij Beton- centrale Haringman in Goes geprodu- ceerd. De glasschuimkorrels zijn in big- bags aangeleverd en daar aan de lege truckmixer toegevoegd. Het was name- lijk niet mogelijk het glasschuim via de bunkers van de centrale te laten lopen. De juiste massa werd bepaald door het wegen van de mixer voor en na toevoe- ging van het glasschuim. Aansluitend werd het benodigde bindmiddel gepro- duceerd en toegevoegd. Het storten van de wanden en het pla- fond bracht enkele uitdagingen met zich mee. Hoewel de mengselsamen- stelling zorgvuldig was voorbereid en min of meer aan alle voorwaarden vol- deed, en hoewel er vooraf diverse proe- 8 De binnenzijde van de wanden heeft een geplooid oppervlak. Het oppervlak van het plafond is gevormd door brokken glas­ schuim, foto: Mathijs Labadie 9 VAKBLAD I 1 2019 1-Natuurmonumenten.indd 9 12-04-19 14:57 ven zijn uitgevoerd, moest het buiten natuurlijk nog wel worden waargemaakt. Het was een gegeven dat dit beton zich heel anders gedraagt dan normaal beton. Zo vloeit het duidelijk minder en is de kans op grindnesten door de gro- vere glasschuimblokken in combinatie met het mindere vloeivermogen aan- zienlijk groter. In de praktijk bleek dat zelfs de tralieliggers, met een hoogte van 300 mm, een barrière vormden voor het vloeien van het beton. Juiste verdichting was dus belangrijk. Na het storten en het afreien van de lig- gende gevels, bleek het oppervlak nog iets te glad. Na het verdichten van het mengsel kwamen glasschuimkorrels toch voldoende bovendrijven en ont- stond alsnog het gewenste oppervlak. De wanden zijn gestort net voor een vorstperiode, waarna deze goed zijn afgedekt met isolatiedekens. De tempe- ratuur in het beton liep erg hoog op wat een risico vormde voor enkele ingestorte leidingen. De temperatuur in het beton is niet gemeten. Wel zijn er, om een beeld te krijgen van de ver- harding van het beton, proefkubussen gemaakt die na 30 dagen zijn beproefd. Hieruit bleek dat het verhar- dingsgedrag niet echt afweek van nor- maal beton. Gezien de kwetsbare vorm van de wan- den (schuine hoeken en grote raamspa- ringen) is voor het hijsen gekozen voor het toepassen van een zogenoemde 'hijsbuis' die tijdelijk aan en tussen de stekwapening is gelast en de krachten goed kon verdelen over de wand (foto 9). Het uit de kist lossen van de wanden was het kritieke moment, gezien de momenten die dan optreden. Door een voldoende lange uithardingstijd kon- den deze ruimschoots worden opgeno- men. Bij het ontkisten zijn verder geen problemen geconstateerd. De folie vormde zoals verwacht geen bron voor aanhechting. De houten delen van de bekisting zijn vooraf, zoals gebruikelijk, met een ontkistingsmiddel bespoten. Constructie Ook constructief bevatte het project de nodige uitdagingen. Er is weliswaar de nodig ervaring met glasschuimbeton, maar dit betreft vooral toepassing in funderingen. Hierbij wordt het materi- aal slechts gebruikt om belastingen zui- ver verticaal af te dragen naar de onder- grond. Een van de uitdagingen is de aansluiting bij de normen. De laagste sterkteklasse voor lichtbeton waar in Eurocode 2 van wordt uitgegaan is LC12/13. Het toegepaste materiaal vol- deed echter niet aan die waarde. Met deze sterkte zou de isolerende waarde onvoldoende zijn. Een sterkteklasse van LC8/9 was realistischer, een waarde die in de EN 206 wel wordt genoemd. Een vergelijkbaar materiaal heeft een Zulas- sung in Oostenrijk en Duitsland. Uitgangspunt was dat de leverancier LC8/9 kon garanderen en de sterkte- eigenschappen tijdens de uitvoering door de aannemer zouden worden gemonitord met proefkubussen op het werk. Veiligheidshalve is toch gerekend met sterkte-eigenschappen horende bij sterkteklasse LC6/7. Er is extra aandacht besteed aan de dek- king op de hoofdwapening, gezien het zilte klimaat en het ter plaatse storten van de wanden. De wapening is zoda- nig ontworpen dat de maaswijdte opti- maal is voor het storten van het meng- sel (niet te fijn) en tevens voldoet aan de eisen ten aanzien van scheurwijdte (niet te grof). De staalspanning is ver- laagd en de dekking is hoog aangehou- den: 100 mm aan de buitenzijde en 85 mm aan de binnenzijde. De forse dikte van de wanden en vloeren maakten dit relatief eenvoudig mogelijk. Voor het berekenen van het kruipge- drag van met name het dak is een lage E-modulus aangehouden. Door de rela- tief grote dikte (600 mm in het midden van de overspanning) en de inklem- ming van het dak in de wanden bleek dit echter te resulteren in zeer accepta- bele doorbuigingen. Resultaat Ondanks diverse uitdagingen die gaan- deweg de kop opstaken, zijn de betrok- ken partijen tevreden met het resultaat. Inmiddels heeft het nieuwe onderko- men van Natuurmonumenten een mooi plekje verworven in het ruige landschap rond Zierikzee. Het wachten is nu natuurlijk op wat de uitwerking van de natuur zal zijn op het betonop- pervlak. 9 Voor het hijsen is geko­ zen voor het toepassen van een zogenoemde 'hijsbuis', foto: Architectenbureau RinkTilanus 10 VAKBLAD I 1 2019 1-Natuurmonumenten.indd 10 12-04-19 14:57