"De meest boeiende ontwikkelingen moeten nog komen" PeterdeKoning Beton wordt hi tech 9 Visie Hans K?hne Hans K?hne werkt als marketingcommunicatiemanager bij het Cement&BetonCen trum, een organisatie die zich bezig houdt met de promotie van beton in de breed ste zin van het woord. K?hne "Ik ben erg geboeid door het bijzondere dat bouwen is: samenwerken aan creatie. Ik heb geleerd dat ik minder geschikt ben om me op detailniveau met techniek bezig te houden. Beter kan ik er iets afstandelijker naar kijken en hier en daar ontwikkelingen initi?ren of versnellen." Dit probeert hij vooral te doen door de dialoog tussen ontwerpers en uitvoering te stimuleren. K?hne houdt zich daarbij onder andere bezig met de co?rdinatie van workshops en prijsvragen, zoals de Concrete Design Competitie. "Ik steek veel werk in de positie van beton in het onderwijs. Daar worden immers de ontwerpers van morgen opgeleid. Je ziet gelukkig dat er in het onderwijs steeds meer aandacht komt om de mogelijkheden van het materiaal beter te benutten." Hi tech "Het bijzondere van beton is dat het altijd om maatwerk gaat. Je moet namelijk niet alleen rekening houden met de kwaliteitseisen op het gebied van sterkte, duur zaamheid en verwerkbaarheid, maar ook met de logistiek, de arbeids en bouw plaatsomstandigheden en met de bouwsnelheid. Samen bepalen deze factoren de optimale mengselsamenstelling en productiemethode." In de 25 jaar dat K?hne actief is in de sector heeft hij van dichtbij een enorme ont wikkeling meegemaakt. "Toen ik in de betonindustrie begon was de tijd van het 1 23beton ? drie delen grind, twee delen zand en een deel cement ? al wel voorbij, maar de ontwikkelingen zijn in een stroomversnelling gekomen. Beton is in een rap tempo uitgegroeid tot een hi tech materiaal." K?hne noemt verschillende ontwikkelingen. Zo worden er bijvoorbeeld steeds ster kere betonsoorten gemaakt en bevatten de mengsels van vandaag aanzienlijk meer componenten wat de afstemming steeds kritischer maakt. Een andere ontwikke ling is die van thermisch isolerend lichtbeton. "Dit materiaal heeft ongeveer de helft van de volumieke massa van normaal beton en is toch voldoende sterk om het als constructief bouwmateriaal te kunnen gebruiken. Hiermee wordt het mogelijk om monoliet een gevel te bouwen, een gevel van ??n materiaal waarin alle functies zijn verwerkt. Dat is waarschijnlijk de ultieme droom van elke architect." K?hne wordt enthousiast als hij vertelt over de mogelijkheden van het materiaal. Toch vindt hij de vraag waarom juist de betonsector `een moeilijke vraag'. "Het is nooit een vooropgestelde keuze of een jongensdroom geweest om in de betonsec tor te gaan werken. Begin jaren `80 ben ik er ingerold en ik ben er vervolgens nooit meer weggegaan. Op een gegeven moment krijg je ergens wortels en heb je meer waarde omdat je de branche goed kent en er netwerken hebt. Zo lang je het inte ressant blijft vinden, ga je er in door en ik ben het in de loop der jaren alleen maar interessanter gaan vinden! Beton bestaat in zijn moderne vorm zo'n 150 jaar, maar de meest boeiende ontwikkelingen moeten nog komen, dat voel je aan alles." In elkaar grijpen Terugkijkend blijkt de ene ontwikkeling in de betonwereld vaak te leiden tot de volgende. K?hne illustreert dit aan de hand van de ontwikkeling van hogesterktebe ton. Zelf was hij betrokken bij de eerste toepassing van dit materiaal in het Kantoor van de Toekomst in Den Bosch. "Het hogesterktebeton vraagt om een waterce mentverhouding (watercementfactor) die het materiaal moeilijk te verwerken maakt. Dit was een stimulans voor de ontwikkeling van een nieuwe generatie plas tificeerders. Toen vervolgens eenmaal zichtbaar was dat je zeer plastisch beton kon maken dat maar weinig verdichtingsenergie nodig heeft om in alle hoeken van de mal te komen, werd dit plastische beton ook voor andere sterkteklassen gemaakt en niet alleen meer voor het kleine gebiedje van hogesterktebeton. Deze zelfver dichtende, plastische betonmengsels leveren voor de klant uiteindelijk hetzelfde beton op, maar er zijn allerlei voordelen tijdens de verwerking. Ondertussen wordt in de prefabindustrie meer dan de helft van de productie in zelfverdichtend beton uitgevoerd, ook de gewonere sterkteklassen." Het beschikbaar komen van de zeer plastische mengsels zette de volgende ontwik keling in gang. Doordat het plastische beton minder verdicht hoeft te worden met behulp van triltafels, worden mallen in de prefabindustrie minder belast. Dit maakt Visie Hans K?hne Beton wordt hi tech Joost Bruysters en Jos Lichtenberg Beton is het meest gebruikte bouwmateriaal in Nederland. In zijn moderne vorm passen we het al zo'n 150 jaar toe. Je zou dus verwachten dat het materiaal ondertussen uitont- wikkeld zou zijn, maar niets is minder waar. Hans K?hne, van het Cement&BetonCentrum, volgt de ontwikkelingen al jaren op de voet. BouwIQ sprak met hem. "Beton is uitgegroeid tot een hi tech materiaal." Beton wordt hi tech 10 Visie Hans K?hne lichtere malconstructies mogelijk die vervolgens weer beter zijn te automatiseren. K?hne: "Dit maakt dat de prefabindustrie niet meer per se gebonden is aan grote series. Je ziet hier dus dat de ene ontwikkeling in de andere grijpt." Architectonische vocabulaire Het hogesterktebeton is ondertussen al even op de markt. Doordat het sterker is kunnen constructies slanker worden uitgevoerd. Je zou daarom verwachten dat het materiaal een enorme push is geweest voor de architectuur met beton. Toch wordt het materiaal niet op grote schaal toegepast. K?hne: "Het is inderdaad een betrek kelijk nicheproduct. Je ziet dat het met name wordt toegepast bij hoogbouwprojec ten. Stedenbouwkundig vragen deze gebouwen om een transparante begane grond. De combinatie van die transparantie en de kostbare vierkante meters vraagt om hogesterktebeton. Maar, in zijn algemeenheid heeft het materiaal niet geleid tot een nieuwe architectonische vocabulaire. Dit heeft te maken met een aantal con structieve complicaties. Zo heb je een minimale betondekking nodig,moeten bouw elementen een praktische maat hebben en hebben wanden een minimale geluids werende prestatie nodig. Je moet een bepaalde massa en dus een bepaalde maat hebben om daaraan te voldoen. Bovendien worden constructies niet alleen gedi mensioneerd op sterkte, maar evenzeer op stijfheid en stabiliteit. Slanke vloeren zullen bijvoorbeeld meer doorbuigen; constructief hoeft dat geen probleem te zijn, maar de gebruiker zal het niet waarderen." De ontwikkelingen staan echter niet stil. Na het hogesterktebeton kwam het zeer hogesterktebeton. De volgende stap is ultrahogesterktebeton waarin vezels de sterkte verder vergroten, maar feitelijk is Ultra High Performance Concrete volgens K?hne een betere naam aangezien niet alleen de sterkte hier een rol speelt. "Je hoeft niet altijd te streven naar de grootst mogelijk stijfheid of sterkte van een element; soms kan het juist interessant zijn om een bepaalde vervorming toe te laten." "Dit materiaal leidt ongetwijfeld wel tot een andere architectonische vormgeving en nieuwe mogelijkheden. Je hebt bijvoorbeeld niet te maken met de betondekking die altijd een wezenlijke rol speelt bij de dimensionering. Dit maakt zeer slanke constructies mogelijk. Je zou bijvoorbeeld de schuiven van de stormvloedkering in de Oosterschelde, die nu gemaakt zijn in staal en vanwege extreme erosiebelasting veel onderhoud vergen, kunnen uitvoeren in dit materiaal. We hebben het dan over een dimensionering van slechts 20 mm." Ondanks de mogelijkheden wordt ook dit materiaal nog niet op grotere schaal toe gepast. Volgens K?hne zal dit wel komen, maar gaat dat niet van de ene op de an der dag: "Allereerst zullen architecten en opdrachtgevers de meerwaarde moeten herkennen. De eerste aansprekende voorbeelden zijn er ondertussen gelukkig. Zo heeft Hurks Beton uit Veldhoven een overkapping van een tolstation in Frankrijk gemaakt. Deze overkapping van het tolstation lijkt wel een gewelf dat tientallen meters overspant. Je verwacht in eerste instantie dat het met een ander materiaal is gemaakt. Als je het ziet ben je om...!" Een andere rem op de toepassing van (zeer)hogesterktevezelbeton is een gebrek aan wetgeving en rekenmodellen. De betonvoorschriften voorzien momenteel niet in de dimensionering van vezelbeton. Bureaus zullen het materiaal daarom uit risi comijdend oogpunt eerder links laten liggen. Verder wijst K?hne er op dat construc tiebureaus die met dit materiaal willen werken dit moeten leren. "Niet elk bureau is hier op toegerust. Aangezien het niet direct tot een grote serie opdrachten leidt, moet je er als bureau voor kiezen om hierin te investeren." Vrije vorm De ontwikkelingen van nieuwe betonsoorten biedt architecten zoals gemeld steeds meer mogelijkheden. De vraag is waar de grenzen van deze mogelijkheden liggen. K?hne: "Echt volledig vrije vormgeving, die je niet met een moduul maakt, is denk ik niet direct een toepassing voor beton. De prefabindustrie zoekt bijvoorbeeld altijd naar een stramien in gebouwen, waardoor een systematiek met enige herhaling mogelijk is. Als je elke mal maar ??n keer kunt gebruiken, dan is het voor de prefab niet zo interessant. Er zijn tot op heden veel experimenten gedaan en prototypes voor een volledig flexibel malsysteem gemaakt, maar een bedrijfszeker systeem dat rendabel is, is tot op heden niet gevonden." Natuurlijk zijn er ook op dit vlak wel vorderingen. Dankzij digitalisering en automa tisering is het tegenwoordig mogelijk om vanuit een ruimtelijke vorm de productie van een mal aan te sturen. Een robot freest hier een vorm uit in een halfhard mate riaal zoals polystyreen. Hiermee ontstaat zogenaamde 2,5D oplossingen voor ge vels. "De gevel van de Universiteitsbibliotheek van Utrecht, waar een foto is omge PeterdeKoning Beton wordt hi tech 11 Visie Hans K?hne zet naar een grafisch raster dat vervolgens diepte heeft gekregen, is hier een mooi voorbeeld van." Ook met in het werk gestort beton is echt vrije vormgeving lastig. K?hne: "Je zou dan op zoek moeten gaan naar een bekistingsysteem dat zoiets aankan. Zelfs met de ontwikkeling van membraantechnologie voor bekistingen heb je toch nog een regelmaat in de constructie nodig en heb je niet een volledig vrije vorm." "Ik denk dat het meest exceptionele dat gemaakt is met in het werk gestort beton het Phaeno Science Center in Wolfsburg is. Dit lijkt op een ruimteschip op poten dat daar zomaar is geland. Het bouwwerk oogt bijzonder spectaculair, maar toch is het belangrijkste gedeelte van de bekisting traditioneel uitgevoerd." Een mogelijke grens van de mogelijkheden is volgens K?hne het station Arnhem Centraal, ontworpen door UN studio. "Dit heeft allemaal doorlopende vormen: wan den die afbuigen naar de vloer, weer terug komen als hellingbaan en elders weer uitvouwen als vloer. Het is echter nog steeds onzeker of het echt gemaakt zal wor den. Op dit moment balanceert dat op de grens van het maakbare." Energie De aandacht voor energiebesparing en CO2uitstoot is tegenwoordig groot. Vaak wordt beton als een milieuonvriendelijk product bestempeld, omdat er bij de pro ductie van cement veel energie nodig is en er veel CO2 vrijkomt. K?hne is blij dat hij hierop kan reageren. "Ik heb volgens mij namelijk een positieve boodschap." "Toegegeven, de productie van cement kost veel energie. We hebben het immers over grote massastromen en hoge temperaturen. Zo heeft een cementoven een temperatuur van 2000 0C en een massastroom van meer dan 100 kuub per uur. Ongeveer de helft van de CO2 die vrijkomt tijdens het proces, komt vrij bij het ther misch ontleden van de grondstof mergel. Eenderde van de uitstoot zit in de brand stof die hiervoor wordt gebruikt en de rest is afkomstig van de elektrische energie die om het proces heen wordt gebruikt." "Je kunt er niet zo veel aan doen dat er CO2 vrijkomt bij het ontleden (decarbona teren) van de grondstof mergel. Dit is nou eenmaal de essentie van het proces. Wat je wel kan doen is de benodigde hoeveelheid mergel zoveel mogelijk beperken. De cementproducenten op de Nederlandse markt maken daarom cementen met een zo laag mogelijk gehalte aan portlandklinker. Of, in cementtermen: we bevorderen een maximaal gebruik van de cementtypes CEM II en CEM III. Hiermee kun je de benodigde hoeveelheid mergel halveren. Op dit gebied zijn we in Nederland we reldwijd koploper." "De benodigde hoeveelheid brandstof proberen we uiteraard te beperken met een zo effici?nt mogelijk verbrandingsproces. Hoe minder brandstof je nodig hebt, hoe beter. Verder zoeken we zo veel mogelijk naar alternatieven voor fossiele brand stoffen zoals papierslib, rioolzuiveringsslib en biomassa. Door afvalstoffen of rest stoffen van een andere industrie op te nemen ben je in feite CO2neutraal bezig. Ook op dit vlak zijn we in Nederland wereldwijd koploper, al worden we door de andere landen in hoog tempo bijgehaald." "We hebben het tot nu toe gehad over de productie. De beperking van de hoeveel heid energie en uitstoot bij de productie is echter slechts ??n kant van het verhaal. Om een gebouw te maken heb je nou eenmaal een initi?le investeringen in energie en CO2emissie nodig, dat is bij elk materiaal het geval. Vervolgens is het belangrijk om de benodigde hoeveelheid energie tijdens de gebruiksduur te beperken en dat is heel goed mogelijk bij betonnen gebouwen. Als we op een intelligente manier ge bruik maken van de thermische massa van beton en de architectuur, constructie en installaties op een goede manier integreren, kunnen we het energiegebruik tijdens de gebruiksfase van een gebouw sterk reduceren. Er staan twee wegen open om de EPC te beperken: ?f met veel techniek, ?f met een bouwkundige aanpak zoals isola tie en thermische massa. Ik denk dat de laatste manier het gaat winnen." "Bij de meeste gebouwen die tot op heden zijn ontworpen is hier niet zo goed naar gekeken. Vaak is de thermische massa van een gebouw ingepakt met voorzetwan den en verlaagde plafonds. Tegenwoordig wordt hier gelukkig veel beter over nage dacht. Verder is het zo dat je beter voor de lange dan voor de korte termijn kunt investeren. Je moet er dus voor zorgen dat een gebouw zo lang mogelijk kan blijven staan. Aangezien we allemaal weten dat maatschappelijke ontwikkelingen een ge bouw na verloop van tijd zullen inhalen, kun je er beter voor zorgen dat een gebouw robuust is en verdraagzaam voor een volgend gebruik. Het is dus de opgave aan ontwerpers om een gebouw zo in te richten en te ontsluiten dat het zonder drasti sche ingrepen geschikt is voor een volgend gebruik." PeterdeKoning