Materiaalkunde 1

1. Materiaalkunde 1 Fysische eigenschappen / baksteen Prof. ir Nico Hendriks en Ir Bert van Schaijk

2. 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

3. Bewerkbaarheid situatie in een fabriek rond 1900

4. Blokken Blokvormen juist te zien zandsteen / cannelures

5. Plaatvorm, maximaal dun: enkele cm’s ; metamorf gesteente (o.a.marmer) is soms doorschijnend: licht passeert de zeer kleine kristallen

6. Duurzaamheid toepasbaarheid in grondkeringen en gevels (geeft eenheid)

7. bewerkbaarheid

8. Isotropie / eigenschappen in 3 dimensies gelijk (geldt ook voor de bewerkbaarheid van het materiaal)

9. Anisotropie / eigenschappen in 1of 2 richtingen duidelijk verschillend

10. 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

11. 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 )

12. Plastische vervorming klei afhankelijk van het vochtgehalte

13. 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

14. Natuurlijkheid & kleurnuances: Wijst op gebruik ouderwetse veldoven met een ongelijke temperatuurverdeling

15. Hardgebakken, gesinterde baksteen, gebruik bij kelder, trasraam, bu-trap Meer druksterkte, minder capillariteit & vochtopzuiging

16. Chemische eigenschappen:kans op kalkuitbloei of zoutuitbloei/-kristallisatie

17. Structuur van materialen: Open poriensysteem + waterminnend: capillariteit Doorgetrokken loodslabbe ter onderbreking van capillair systeem ( om zakkend vocht tegen te gaan )

18. Structuur van materialen: Open poriënsysteem + waterminnend: capillariteitDetail dakopstand in baksteen Voor een droog plafond: onderbreking capillair systeem

19. 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

20. Structuur van materiaal:gevoeligheid voor vorstschade ( vooral strengpersstenen in contact met maaiveld)

21. Historischestrengpers producten

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

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

24. Terracotta-periode van 1860-1910,als brandwerende gevelafwerking van hoogbouw mede bestand tegen vervuilde stedelijke klimaat Chicago New York

25. Reliance Building, Chicago

26. 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?

27. Fysische eigenschappen van materialen

28. Fysische fout rekening houden met optredend thermisch/ hygrisch gedrag

29. 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

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

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

32. Vrijheid in het laten bakken van speciale, aanvullende vormen scherp-gevormde hoekstenen

33. Vrijheid keuze metselmortel / voegwijze

34. Vrijheid in de keuze van de metsel-mortel,lijmen levert sterker metselwerk op + een zeer dunne voeg. (Maar de eigenschappen zijn niet zeer verschillend)

35. Nieuwe ontwikkelingen:gelijmde baksteen als klampmuur

36. Nieuwe ontwikkelingen:Renzo Piano, Parijs Ophangen van bakstenen in een frame

37. Stabiliteit:Het krommen Noot: lange halfsteens muur is toch stabiel

38. Stabiliteit: het omvouwen van een wand Resultaat: dichte hoeken

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

40. 5 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 )

41. Gebouw van arch. F. Peutz:hoofdvorm & details duidelijk in blokken gedacht.Enigszins ‘mis’ gaat het bij hetgrote raam. Hulpmiddelen nodig : een verborgen latei in staal of beton.

42. Wat is hier mis ?????

43. Massieve bouwwijzen: langzame opwarming en langzame afkoeling, hoge warmtecapaciteit [C] van steen