Luchtbelbeton

Luchtbelbeton, in de volksmond vrijwel altijd cellenbeton of gasbeton genoemd, is een product van gecontroleerde gasvorming. Tijdens de productie wordt aluminiumpoeder aan het mengsel toegevoegd, wat een reactie uitlokt waarbij miljoenen microscopisch kleine waterstofbellen ontstaan. Dit proces doet de massa rijzen als brooddeeg. Na de initiële uitharding wordt het materiaal in een autoclaaf onder hoge stoomdruk behandeld. Hierdoor ontstaat de definitieve kristallijne structuur die zowel licht als verrassend drukvast is. Het materiaal drijft op water, maar is in de bouw onmisbaar voor het optrekken van binnenspouwbladen en scheidingswanden. De stilstaande lucht in de gesloten cellen fungeert als een natuurlijke thermische barrière, waardoor het materiaal uitstekende isolerende eigenschappen bezit zonder extra toevoegingen.

Het vervaardigen van luchtbelbeton berust op een nauwgezet industrieel procedé waarbij chemische reactie en thermische behandeling samenkomen. In de mengfase worden kwartszand, cement, kalk en water samengevoegd tot een vloeibare brij. De toevoeging van een geringe hoeveelheid aluminiumpoeder fungeert als drijfmiddel. Door de reactie van het aluminium met de aanwezige kalk ontstaan talloze waterstofgasbelletjes. De massa rijst. Het volume neemt aanzienlijk toe terwijl de celstructuur zich vormt.

Wanneer de substantie voldoende is opgesteven, maar nog niet volledig is uitgehard, vindt de vorming plaats. Grote blokken worden met gespannen staaldraden op maat gesneden. Dit gebeurt met uiterste precisie. Hierna volgt de cruciale fase in de autoclaaf. In deze grote drukketels wordt het materiaal gedurende meerdere uren blootgesteld aan verzadigde stoom bij een temperatuur van ongeveer 180 tot 200 graden Celsius. Onder deze specifieke druk- en temperatuuromstandigheden reageert het kiezelzuur uit het zand met de kalk, wat resulteert in de vorming van calciumsilicaathydraat-kristallen. Deze kristallisatie verleent het materiaal zijn definitieve mechanische eigenschappen en dimensionale stabiliteit. Na het verlaten van de autoclaaf is het beton direct klaar voor toepassing; een additionele droogtijd is niet nodig.

Scheurvorming in luchtbelbeton vloeit nagenoeg altijd voort uit de inherente krimpkarakteristieken van het materiaal. Wanneer de blokken de autoclaaf verlaten, bevatten ze een aanzienlijke hoeveelheid restvocht die in de daaropvolgende maanden langzaam verdampt. Dit droogproces initieert een onomkeerbare volumeafname. Droogkrimp noemen we dat. Indien wanden star worden ingeklemd tussen starre constructiedelen zoals betonkolommen of vloeren, bouwen zich inwendige trekspanningen op. De treksterkte van luchtbelbeton is relatief laag. Het materiaal bezwijkt. Er ontstaan dan verticale of diagonale scheuren, vaak gecentreerd in het midden van een wandvlak of bij gevelopeningen waar de spanningsconcentratie het grootst is. Naast droogkrimp speelt carbonatatiekrimp een rol. Dit is een chemische reactie waarbij kooldioxide uit de lucht reageert met de aanwezige calciumhydroxide in de poriewanden. De kristalstructuur wijzigt. De matrix trekt samen. Hoewel dit proces traag verloopt, zorgt het voor een voortdurende verhoging van de interne spanningen, wat zelfs jaren na de bouw nog tot nieuwe haarscheuren kan leiden.

De poreuze structuur van luchtbelbeton is de bron van zijn kracht, maar vormt tegelijkertijd een zwakte bij blootstelling aan vloeibaar water. Hoewel de meeste cellen gesloten zijn, vertoont de matrix tussen de cellen een capillaire werking. Water wordt opgezogen. Verzadiging treedt op bij langdurig contact met vochtige grond of bij directe regeninslag op onafgewerkte gevels. Het directe gevolg is een drastische afname van de thermische isolatiewaarde. Water geleidt warmte vele malen beter dan de stilstaande lucht in de cellen. De thermische barrière verdwijnt. In koude periodes leidt een hoog vochtgehalte tot vorstschade. Water in de poriën bevriest en zet uit. De celwanden staan onder enorme druk. De structuur fragmenteert. Bij gewapend luchtbelbeton, zoals vloer- of dakplaten, heeft de poreusheid gevolgen voor de corrosiebescherming. Door de relatief open structuur dringen agressieve stoffen en zuurstof makkelijker door tot bij de wapening dan bij traditioneel verdicht beton. De beschermende passiveringslaag rond het staal wordt aangetast. Corrosie begint. Het expanderende roestproduct drukt vervolgens de dekking van het beton kapot, wat de structurele integriteit van de elementen ondermijnt.

Druksterkte versus isolatievermogen

In de praktijk wordt luchtbelbeton gecategoriseerd op basis van de volumieke massa en de bijbehorende druksterkte. Deze twee eigenschappen zijn onlosmakelijk met elkaar verbonden. Hoe meer luchtbellen, hoe lichter de steen. De isolatiewaarde stijgt dan. De constructieve sterkte neemt echter af. Men spreekt in de bouw doorgaans over klassen zoals G2/400, G4/600 of zelfs G6/800. Die getallen zijn cruciaal voor de constructeur. De 'G' duidt op gasbeton, het eerste cijfer staat voor de gemiddelde druksterkte in N/mm² en het tweede getal geeft de volumieke massa in kg/m³ aan.

Een G2-blok is een vedergewicht. Uitstekend voor niet-dragende scheidingswanden of als thermische schil. Voor dragende wanden in de woningbouw, waar vloerbelastingen en puntlasten een rol spelen, grijpt men vrijwel altijd naar G4 of zwaarder. Massiever. Minder bros. Maar wel met een lagere R-waarde. Het is een technisch steekspel tussen warmtebehoud en draagvermogen.

Van lijmblok tot gewapend paneel

Luchtbelbeton is veelzijdiger dan het standaard grijswitte blok suggereert. Er bestaat een hele familie aan vormstukken en elementen. Voor de traditionele stapelbouw zijn er de lijmblokken, vaak uitgevoerd met een handgreep en een tand-en-groefverbinding. Dit minimaliseert het lijmverbruik. De voegen zijn flinterdun. Slechts enkele millimeters. Dit voorkomt warmtelekage via de mortel.

Daarnaast zijn er de zogenaamde U-blokken. Verloren bekisting. Ze zien eruit als een gewone steen, maar zijn hol vanbinnen. Hierin stort men beton en legt men wapening om lateien boven raam- of deuropeningen te creëren. Het resultaat is een visueel homogene wand zonder koudebruggen. Voor grootschalige projecten verschuift de focus naar panelen. Verdiepingshoog. Deze worden met een montagekraan geplaatst. Snelheid is hier de winstfactor.

Een wezenlijk andere variant is het gewapende luchtbelbeton. Gebruikt voor vloeren en daken. Omdat beton van nature slecht trekspanningen opvangt, wordt in deze platen een fabriekmatige wapeningskooi opgenomen. De staalstaven zijn voorzien van een speciale coating. Bescherming tegen corrosie is essentieel door de open structuur van het materiaal. Zonder die wapening zouden de platen simpelweg breken onder hun eigen gewicht.

De grens van lichtgewicht: Multipor

Aan het uiterste einde van het spectrum vinden we de ultra-lichte varianten, vaak commercieel aangeduid als minerale isolatieplaten of Multipor. Dit is luchtbelbeton in zijn meest extreme vorm. De volumieke massa ligt hier extreem laag, vaak rond de 100 tot 115 kg/m³. Het materiaal is zo poreus dat je het met een handzaag als boter snijdt. Constructief stelt het niets voor. Je kunt het met je duim indrukken. De functie is dan ook puur thermisch. Het wordt toegepast voor de na-isolatie van bestaande muren aan de binnenzijde of onderzijde van keldervloeren. Brandveilig. Dampopen. Een anorganisch alternatief voor kunststofschuimen of minerale wol.

Stel je een renovatieproject voor op een oude zolder met een houten balklaag. De constructeur verbiedt zware scheidingswanden van kalkzandsteen. Hier grijpt de aannemer naar luchtbelbeton. De blokken zijn zo licht dat de vloer nauwelijks extra wordt belast. Met een grove handzaag snijdt de vakman de blokken precies onder de schuinte van het dak. Een paar halen en het past. Geen gedoe met slijptollen of zware stofwolken.

In de nieuwbouw zie je vaak de U-blokken bij raamopeningen. In plaats van een opvallende stalen latei die een koudebrug kan vormen, wordt de holle ruimte in de blokken benut. De metselaar legt er een staaf wapening in en stort dit vol met beton. Het resultaat? Een naadloze muur boven het kozijn. Visueel één geheel met de rest van de wand, technisch een ijzersterke drager.

Snelheid bepaalt de winst bij grotere wandvlakken. Een lijmbak op maat van de blokbreedte wordt gevuld met dunbedmortel. Eén soepele beweging over de bovenkant van de blokkenrij en het lijmbed ligt er perfect op. Slechts twee millimeter dik. De volgende rij blokken wordt erin gezet, kort aangeklopt met een rubberen hamer, en de wand staat als een huis. Zo'n dunne voeg minimaliseert warmteverlies.

Bij na-isolatie van een koude kelderwand komt de ultra-lichte variant in beeld. De platen worden als een puzzel tegen de vochtvrije muur geplakt. Je kunt ze bijna met je duim indrukken, maar hun isolatiewaarde doet niet onder voor kunststof schuimplaten. Het grote verschil? Dit materiaal brandt niet. Het rookt niet. Een veilig gevoel onder een woonvloer.

Europese productnormen en CE-markering

Luchtbelbeton moet in de Europese Unie voldoen aan de geharmoniseerde productnorm NEN-EN 771-4. Deze norm specificeert de eisen voor metselstenen van cellenbeton en behandelt aspecten zoals maattoleranties, druksterkte en de volumieke massa. Zonder een geldige Prestatieverklaring (DoP) en bijbehorende CE-markering mag het materiaal niet op de Nederlandse markt worden toegepast. Voor de gewapende componenten, zoals vloer- en dakplaten, is NEN-EN 12602 het leidende document. Hierin zijn de veiligheidseisen voor geprefabriceerde gewapende elementen van cellenbeton vastgelegd.

Het Besluit bouwwerken leefomgeving (BBL) vormt het overkoepelende wettelijke kader in Nederland. Het BBL stelt functionele eisen aan de sterkte, brandveiligheid en thermische isolatie van bouwwerken. Voor de constructieve berekeningen van wanden in luchtbelbeton is Eurocode 6 (NEN-EN 1996) de aangewezen norm. Deze biedt de rekenregels om te bepalen of een wand de optredende belastingen veilig kan dragen. Constructeurs moeten hierbij specifiek rekening houden met de buigtreksterkte en de elasticiteitsmodulus, die bij dit materiaal significant anders zijn dan bij kalkzandsteen of baksteen.

De wetgever stelt strenge eisen aan de branddoorslag en brandoverslag (WBDBO). Luchtbelbeton wordt conform NEN-EN 13501-1 standaard geclassificeerd als brandklasse A1. Het is onbrandbaar. Het draagt niet bij aan branduitbreiding. Deze eigenschap maakt het materiaal bij uitstek geschikt voor het realiseren van brandwanden die moeten voldoen aan de eisen in het BBL. Op het gebied van energieprestaties helpt luchtbelbeton bij het behalen van de BENG-normen (Bijna Energieneutrale Gebouwen). De thermische eigenschappen worden bepaald conform NEN 1068 of de NTA 8800, waarbij de gedeclareerde lambdawaarde van het product de basis vormt voor de berekening van de warmteweerstand (Rc-waarde) van de gebouwschil.

Het begon in 1889 met een patent van de Tsjechische architect E. Hoffmann. Hij poogde beton poreus te maken met chemische additieven. Dat mislukte nagenoeg. De massa bleef onstabiel. Pas in 1923 vond de Zweedse architect Axel Eriksson de ontbrekende schakel. Hij combineerde gasvorming met uitharding onder verzadigde stoomdruk. De autoclaaf bleek de sleutel. Deze innovatie bedwong de extreme krimp waar vroege mengsels aan leden. In 1929 startte de commerciële productie in Yxhult onder de merknaam Ytong. Een samentrekking van de plaatsnaam en het Zweedse woord voor beton.

De naoorlogse jaren fungeerden als katalysator. Europa moest bouwen. Snel. Veel. Joseph Hebel forceerde in de jaren 40 een doorbraak door staalwapening in de poreuze massa te integreren. Hierdoor ontstonden voor het eerst complete, gewapende vloer- en dakplaten. In Nederland brak het materiaal na 1945 definitief door. De wederopbouw vereiste lichte, handzame materialen voor snelle montage in de woningbouw. De oliecrisis van 1973 versnelde de technische evolutie verder. Isolatie werd een harde eis. Wat startte als een experimenteel lichtgewicht mengsel, evolueerde tot een gestandaardiseerd bouwsysteem waarbij stilstaande lucht een structurele component werd.

• https://www.joostdevree.nl/shtmls/cellenbeton.shtml