Fysische eigenschappen / baksteen Materiaalkunde 1 Fysische eigenschappen / baksteen Prof. ir Nico Hendriks en Ir Bert van Schaijk
Natuursteensoorten 1. Stollingsgesteenten, bijv. graniet, porfier, basalt, 2. Sedimentgesteenten (afgezet stollingssgesteente) bijv. kalksteen, zandsteen, klei, gipssteen, hardsteen 3. Metamorf gesteenten (door langdurige hitte en/of grote druk intern getransformeerd stollingsgesteente), bijv. marmer, kwartsiet, leisteen
Bewerkbaarheid situatie in een fabriek rond 1900
Blokken Blokvormen juist te zien zandsteen / cannelures
Plaatvorm, maximaal dun: enkele cm’s ; metamorf gesteente (o.a.marmer) is soms doorschijnend: licht passeert de zeer kleine kristallen
Duurzaamheid toepasbaarheid in grondkeringen en gevels (geeft eenheid)
bewerkbaarheid
Isotropie / eigenschappen in 3 dimensies gelijk (geldt ook voor de bewerkbaarheid van het materiaal)
Anisotropie / eigenschappen in 1of 2 richtingen duidelijk verschillend
Dichtheid en porositeit Soortelijke massa: rs Volumieke massa: rv Poriënvolume: m3 of liters poriën Porositeit 1 : P = m3 of liters poriën/ m3 materiaal Porositeit 2: rv P = 1 - ------ rs
Waterabsorptie en doorlating Open poriënsysteem ( ook in open verbinding met het buitenoppervlak ) >> permeabiliteit ( t.o.v. een medium, bijv. water of gassen) Er treedt dan diffusie op Capillariteit = opwaartse beweging van water in een materiaal ( alleen bij hydrofiele = waterminnende materialen )
Plastische vervorming klei afhankelijk van het vochtgehalte
Niet gebakken klei: leem Kwetsbaarheid 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 & kleurnuances: Wijst op gebruik ouderwetse veldoven met een ongelijke temperatuurverdeling
Hardgebakken, gesinterde baksteen, gebruik bij kelder, trasraam, bu-trap Meer druksterkte, minder capillariteit & vochtopzuiging
Chemische eigenschappen: kans op kalkuitbloei of zoutuitbloei/-kristallisatie
Structuur van materialen: Open poriensysteem + waterminnend: capillariteit Doorgetrokken loodslabbe ter onderbreking van capillair systeem ( om zakkend vocht tegen te gaan )
Voor een droog plafond: onderbreking capillair systeem Structuur van materialen: Open poriënsysteem + waterminnend: capillariteit Detail dakopstand in baksteen 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 spuitmond ontstaat er enige anisotropie: de kleideeltjes worden in een bepaalde richting geperst. Hierdoor kan later vorstschade ontstaan: het afschilferen van kleine laagjes baksteen door het bevriezen van in de baksteen aanwezig water
Structuur van materiaal: gevoeligheid voor vorstschade ( vooral strengpersstenen in contact met maaiveld)
Historische strengpers producten
Het gebruik van zg. ‘vette’ klei met een groter gehalte aan fijne deeltjes voor bijv. dakpannen
Vormgeving in klei: meest revolutionaire keramisch bouwelement in de historie: grote holle elementen van klei met een vrije vorm: terracotta
Terracotta-periode van 1860-1910, als brandwerende gevelafwerking van hoogbouw mede bestand tegen vervuilde stedelijke klimaat Chicago New York
Reliance Building, Chicago
Om de opname van water tegen te gaan zijn de baksteenkolommen en de onderzijde bekleed met natuursteen platen. Zal dit het opzuigen van water voorkomen?
Fysische eigenschappen van materialen
Fysische fout rekening houden met optredend thermisch/ hygrisch gedrag
Totaal aan warmtegeleiding via een materiaal: via de (vrije) elektronen van het rooster; (massieve onderdelen van het materiaal) overdracht van wand tot porie tot wand etc. . overdracht via straling door de poriën heen
Vrije vormen Amsterdamse School, normale blokvormen gebruikt, vrijheid van het geheel
Vrijheid in keuze metselverband, leidend tot vele tradities en mogelijke patronen (in kleur)
Vrijheid in het laten bakken van speciale, aanvullende vormen scherp-gevormde hoekstenen
Vrijheid keuze metselmortel / voegwijze
Vrijheid in de keuze van de metsel-mortel, lijmen levert sterker metselwerk op + een zeer dunne voeg. (Maar de eigenschappen zijn niet zeer verschillend)
Nieuwe ontwikkelingen: gelijmde baksteen als klampmuur
Nieuwe ontwikkelingen: Renzo Piano, Parijs Ophangen van bakstenen in een frame
Stabiliteit: Het krommen Noot: lange halfsteens muur is toch stabiel
Stabiliteit: het omvouwen van een wand Resultaat: dichte hoeken
Arch. H.P. Berlage: opkomst van pure materialen en eerlijk toegepast ( zodat je kunt zien wat het is !)
Analyse van de Berlage (baksteen)-ontwerpregels: Kenmerken: eerder smalle openingen dan brede; - toepassing van bogen indien grote openingen onvermijdelijk zijn; uitkragingen vanuit de gevel ‘vloeiend vertrekkend’ ( ca. 45 graden hoek ); - veel gebouwdelen zijn zelf ook tamelijk blokvormig; - nergens horizontale verspringingen, in gevel noch in plattegronden ( rustende massa’s boven elkaar ) 5
Gebouw van arch. F. Peutz: hoofdvorm & details duidelijk in blokken gedacht. Enigszins ‘mis’ gaat het bij het grote raam. Hulpmiddelen nodig : een verborgen latei in staal of beton.
Wat is hier mis ?????
Massieve bouwwijzen: langzame opwarming en langzame afkoeling, hoge warmtecapaciteit [C] van steen