Materiaalkunde 1Materiaalkunde 1Fysische eigenschappen / baksteenFysische eigenschappen / baksteen

Prof. ir Nico HendriksProf. ir Nico Hendriksenen

Ir Bert van SchaijkIr Bert van Schaijk

NatuursteensoortenNatuursteensoorten

1. 1. StollingsgesteentenStollingsgesteenten, bijv. graniet, porfier, basalt,, bijv. graniet, porfier, basalt,

2. 2. Sedimentgesteenten Sedimentgesteenten (afgezet stollingssgesteente)(afgezet stollingssgesteente)bijv. kalksteen, zandsteen, klei, gipssteen, hardsteenbijv. kalksteen, zandsteen, klei, gipssteen, hardsteen

3. 3. Metamorf gesteentenMetamorf gesteenten (door langdurige hitte en/of (door langdurige hitte en/of grote druk intern getransformeerd grote druk intern getransformeerd stollingsgesteente), bijv. marmer, kwartsiet, leisteenstollingsgesteente), bijv. marmer, kwartsiet, leisteen

BewerkbaarheidBewerkbaarheid

situatie in een fabriek rond 1900

BlokkenBlokken

Blokvormen juist te zien

zandsteen / cannelures

Plaatvorm, maximaal dun: Plaatvorm, maximaal dun: enkele cm’s ; enkele cm’s ;

metamorf gesteente (o.a.marmer) is soms doorschijnend: licht passeert de zeer kleine kristallen

DuurzaamheidDuurzaamheid

toepasbaarheid in grondkeringen en gevels (geeft eenheid)

bewerkbaarheidbewerkbaarheid

Isotropie / Isotropie / eigenschappen in 3 dimensies gelijkeigenschappen in 3 dimensies gelijk

(geldt ook voor de bewerkbaarheid van het materiaal)

Anisotropie / eigenschappen in 1of Anisotropie / eigenschappen in 1of 2 richtingen duidelijk verschillend2 richtingen duidelijk verschillend

Dichtheid en porositeitDichtheid en porositeit Soortelijke massa: Soortelijke massa: rrss

Volumieke massa: Volumieke massa: rrvv

Poriënvolume: Poriënvolume: mm33 of liters poriën of liters poriën

Porositeit 1 : Porositeit 1 : P = mP = m33 of liters poriën/ m of liters poriën/ m3 3 materiaal materiaal

Porositeit 2: Porositeit 2: rrvv

P = 1 - ------P = 1 - ------ rrss

Waterabsorptie en doorlatingWaterabsorptie en doorlating

Open poriënsysteem ( ook in open Open poriënsysteem ( ook in open verbinding met het buitenoppervlak )verbinding met het buitenoppervlak )

>> permeabiliteit ( t.o.v. een medium, bijv. >> permeabiliteit ( t.o.v. een medium, bijv. water of gassen) water of gassen)

Er treedt dan diffusie opEr treedt dan diffusie op Capillariteit = opwaartse beweging van Capillariteit = opwaartse beweging van

water in een materiaal ( alleen bij water in een materiaal ( alleen bij hydrofiele = waterminnende materialen )hydrofiele = waterminnende materialen )

Plastische vervorming klei Plastische vervorming klei afhankelijk van het vochtgehalteafhankelijk van het vochtgehalte

Niet gebakken klei: leemNiet gebakken klei: leemKwetsbaarheid voor mechanische krachten en voor vocht ( niet waterbestendig )

1 Zware muren

2 Koepels/cilinders als overspanning

3 Kleine, verticale ramen

4 Aanhangende delen als uitstulpingen

Natuurlijkheid & Natuurlijkheid & kleurnuances:kleurnuances:

Wijst op gebruik ouderwetse veldoven met een ongelijke temperatuurverdeling

Hardgebakken, gesinterde Hardgebakken, gesinterde baksteenbaksteen, , gebruik bij kelder, gebruik bij kelder,

trasraam, bu-traptrasraam, bu-trap

Meer druksterkte, minder capillariteit & vochtopzuiging

Chemische eigenschappen:Chemische eigenschappen: kans op kalkuitbloei of zoutuitbloei/-kans op kalkuitbloei of zoutuitbloei/-

kristallisatiekristallisatie

Structuur van materialen: Structuur van materialen: Open Open poriensysteem + waterminnend: capillariteitporiensysteem + waterminnend: capillariteit

Doorgetrokken loodslabbe ter onderbreking van capillair systeem ( om zakkend vocht tegen te gaan )

Structuur van materialen: Structuur van materialen: Open poriOpen poriëënsysteem + waterminnend: nsysteem + waterminnend:

capillariteitcapillariteit Detail dakopstand in Detail dakopstand in baksteenbaksteen

Voor een droog plafond: onderbreking capillair systeem

Holle stenen zijn altijd strengpers-stenen! Holle stenen zijn altijd strengpers-stenen! Door het harde persen van de klei door een Door het harde persen van de klei door een spuitmond ontstaat er enige anisotropie: de spuitmond ontstaat er enige anisotropie: de kleideeltjes worden in een bepaalde richting kleideeltjes worden in een bepaalde richting

geperst. Hierdoor kan later vorstschade geperst. Hierdoor kan later vorstschade ontstaan: het afschilferen van kleine laagjes ontstaan: het afschilferen van kleine laagjes

baksteen door het bevriezen van in de baksteen door het bevriezen van in de baksteen aanwezig waterbaksteen aanwezig water

Structuur van materiaal:Structuur van materiaal: gevoeligheid voor gevoeligheid voor vorstschade ( vooral strengpersstenen in contact vorstschade ( vooral strengpersstenen in contact

met maaiveld)met maaiveld)

HistorischeHistorischestrengpers strengpers productenproducten

Het gebruik van zg. ‘vette’ klei met een groter Het gebruik van zg. ‘vette’ klei met een groter gehalte aan fijne deeltjes voor bijv. dakpannengehalte aan fijne deeltjes voor bijv. dakpannen

Vormgeving in klei:Vormgeving in klei: meest revolutionaire meest revolutionaire keramisch bouwelement in de historie: grote keramisch bouwelement in de historie: grote holle elementen van klei met een vrije vorm:holle elementen van klei met een vrije vorm:

terracottaterracotta

Terracotta-Terracotta-periode van 1860-1910,periode van 1860-1910, als als brandwerende gevelafwerking van hoogbouw mede brandwerende gevelafwerking van hoogbouw mede

bestand tegen vervuilde stedelijke klimaatbestand tegen vervuilde stedelijke klimaat

ChicagoChicago New YorkNew York

Reliance Building, ChicagoReliance Building, Chicago

Om de opname van water tegen te gaan zijn de Om de opname van water tegen te gaan zijn de baksteenkolommen en de onderzijde bekleed baksteenkolommen en de onderzijde bekleed met natuursteen platen. Zal dit het opzuigen met natuursteen platen. Zal dit het opzuigen

van water voorkomen?van water voorkomen?

Fysische eigenschappen van materialenFysische eigenschappen van materialen

Thermisch gedrag Hygrischgedrag

1Thermische uitzetting

Krimpen enzwellendoor:

2Thermische isolatie

1) Water ofdoor2) Damp

3Thermische buffering C

Fysische foutFysische fout

rekening rekening houden met houden met optredend optredend thermisch/ thermisch/ hygrisch hygrisch gedraggedrag

Totaal aan warmtegeleiding via een Totaal aan warmtegeleiding via een materiaal:materiaal:

via de (vrije) elektronen van via de (vrije) elektronen van het rooster; (massieve het rooster; (massieve onderdelen van het materiaal) onderdelen van het materiaal)

overdracht van wand tot porie overdracht van wand tot porie tot wand etc. .tot wand etc. .

overdracht via straling door de overdracht via straling door de poriën heenporiën heen

Vrije vormen Amsterdamse School,Vrije vormen Amsterdamse School, normale normale blokvormen gebruikt, vrijheid van het geheelblokvormen gebruikt, vrijheid van het geheel

Vrijheid in keuze metselverband,Vrijheid in keuze metselverband, leidend tot leidend tot vele tradities en mogelijke patronen (in kleur)vele tradities en mogelijke patronen (in kleur)

Vrijheid in het laten bakken van speciale, Vrijheid in het laten bakken van speciale,

aanvullende vormenaanvullende vormen

scherp-gevormde hoekstenenscherp-gevormde hoekstenen

Vrijheid keuze metselmortel / voegwijzeVrijheid keuze metselmortel / voegwijze

Vrijheid in de keuze van de metsel-mortel,Vrijheid in de keuze van de metsel-mortel, lijmen levert sterker metselwerk oplijmen levert sterker metselwerk op

+ een zeer dunne voeg. + een zeer dunne voeg. (Maar de eigenschappen zijn niet zeer verschillend)(Maar de eigenschappen zijn niet zeer verschillend)

Nieuwe ontwikkelingen:Nieuwe ontwikkelingen: gelijmde baksteen gelijmde baksteen

als klampmuurals klampmuur

Nieuwe ontwikkelingen:Nieuwe ontwikkelingen: Renzo Piano, Renzo Piano, ParijsParijs

Ophangen van bakstenen in een frameOphangen van bakstenen in een frame

Stabiliteit:Stabiliteit: Het Het krommen krommen

Noot: lange Noot: lange halfsteens halfsteens muur is toch muur is toch stabielstabiel

Stabiliteit: Stabiliteit: het het omvouwenomvouwen van een wand van een wand

Resultaat: dichte hoekenResultaat: dichte hoeken

Arch. H.P. Berlage: opkomst van Arch. H.P. Berlage: opkomst van pure materialenpure materialen en en eerlijk toegepasteerlijk toegepast ( zodat je kunt zien wat het is !) ( zodat je kunt zien wat het is !)

55

Analyse van de Berlage Analyse van de Berlage (baksteen)-ontwerpregels:(baksteen)-ontwerpregels:

Kenmerken: Kenmerken: - eerder smalle openingen dan brede;eerder smalle openingen dan brede;- toepassing van bogen indien grote openingen - toepassing van bogen indien grote openingen onvermijdelijk zijn;onvermijdelijk zijn;- uitkragingen vanuit de gevel ‘vloeiend vertrekkend’uitkragingen vanuit de gevel ‘vloeiend vertrekkend’ ( ca. 45 graden hoek );( ca. 45 graden hoek );- veel gebouwdelen zijn zelf ook tamelijk blokvormig;- veel gebouwdelen zijn zelf ook tamelijk blokvormig;- nergens horizontale verspringingen, in gevel noch - nergens horizontale verspringingen, in gevel noch in plattegronden ( rustende massa’s boven elkaar )in plattegronden ( rustende massa’s boven elkaar )

Gebouw van arch. F. Peutz:Gebouw van arch. F. Peutz: hoofdvorm & details hoofdvorm & details duidelijk in blokken gedacht.duidelijk in blokken gedacht. Enigszins ‘mis’ Enigszins ‘mis’

gaat het bij hetgaat het bij het grote raamgrote raam.. Hulpmiddelen nodig : Hulpmiddelen nodig : een verborgen latei in staal of beton.een verborgen latei in staal of beton.

Wat is hier mis ?????Wat is hier mis ?????

Massieve bouwwijzen: langzame opwarming en Massieve bouwwijzen: langzame opwarming en langzame afkoeling, langzame afkoeling,

hoge warmtecapaciteit [C] van steen hoge warmtecapaciteit [C] van steen