Een oefening in circulair metselwerk
Bakstenen circulair?
Nederland is een baksteenland en ook in onze projecten ontkomen we er niet altijd aan. De baksteen is echter nog weinig circulair en tijdens de bouw levert het nog steeds veel rest- en afvalstromen op. Hoe zouden we dit beter kunnen doen?
Hergebruik uit sloop
Hergebruik van individuele bakstenen afkomstig uit de sloop is lastig. De cementmortel tussen de stenen is te sterk waardoor de stenen niet meer van elkaar af te krijgen zijn. De bakstenen worden meestal vermalen tot puin voor onder wegen.
Reststromen
Er zijn echter wel reststromen van schone stenen, van pallets die overblijven bij bouwprojecten, fabrieksresten of maatwerk partijen waarvan het project uiteindelijk niet is doorgegaan. Op dit moment worden deze opgekocht door handelaren en vaak als vuilmetselwerkstenen verkocht. De restpartijen en miskleunen van de fabriek worden gerecycled door ze te vermalen en als grondstof gebruikt voor nieuwe stenen. Afwaarderen tot vuilmetselwerk is in principe geen probleem. Dit is een esthetische en economische afwaardering, maar geen CO2-afwaardering. De CO2 voetprint van de steen is gelijk, of deze nu als vuilmetselwerk of als zichtwerk gebruikt wordt. Het recyclen van de stenen als grondstof voor nieuwe stenen is echter wel downcyclen. Het bakken van de nieuwe stenen zal opnieuw CO2 uitstoten.
Met dit experiment willen wij de mogelijkheden verkennen om deze reststromen te gebruiken in nieuw metselwerk. De uitdaging hierin ligt bij het combineren van stenen met verschillende formaten. Daarnaast is de vraag of het metselen met stenen van verschillende kleuren een interessant beeld kan opleveren.
De theorie
In zijn zomerhuis in Muuratsalo experimenteerde de Finse architect Alvar Aalto met verschillende metseltechnieken. Hij combineerde verschillende stenen afkomstig uit zijn projecten uit de buurt. In China bestaat de traditie om nadat een gebouw is verwoest met de brokstukken een nieuw gebouw te maken. De Pritzker Prijs winnende architect Wang Shu gebruikte deze traditie om het museum in Ningbo te bouwen met de materialen van het dorp dat eerder op die locatie bestond.
Onderzoek ‘Happy accidents’ door Mannen in de ruimte
Om werkelijk een stap te zetten in circulair bouwen zal het hergebruik van materialen de voorkeur moeten krijgen boven het hergebruik van grondstoffen. Dit heeft echter gevolgen voor het ontwerpproces. Tweedehands bouwmaterialen hebben een wisselende beschikbaarheid, er valt minder te kiezen in maat, kleur of afwerking. Daarnaast kunnen de materialen verouderd en beschadigd zijn.
Circulair bouwen begint niet pas over dertig jaar als de huidige nieuwbouw wordt gesloopt, het aandeel hergebruikte materialen moet nu al omhoog. Hergebruik van bouwmaterialen betekent echter dat deze materialen niet nieuw zijn, ze vertonen tekenen van hun leeftijd met lichte beschadigingen en ze hebben geen uniforme maten. Daarnaast is de beschikbaarheid wisselend. Bij hergebruik van bouwproducten zullen we moeten leren omgaan met de bijbehorende onzekerheid. Op welke manier kunnen wij deze materialen gebruiken zodat we als ontwerper het eindresultaat kunnen sturen zonder dat we over de schouder van de vakman mee moeten kijken? Langdurige opslag van tweedehands bouwmaterialen zet het prijs en dus haalbaarheid onder druk. Hoe anticiperen wij op het wisselende aanbod van bouwmaterialen, zonder een grote voorraad aan te leggen? Is de totale controle op het eindresultaat nog wel wenselijk en moeten we de kwaliteit niet zoeken in de onregelmatigheid en de variatie, op zoek naar een toevallige schoonheid?
Om deze vragen te beantwoorden hebben wij onderzoek gedaan naar de gevolgen van circulair bouwen voor het ontwerpproces.
Ontwerptesten circulair metselwerk
Geïnspireerd door deze twee projecten hebben wij onderzocht op welke manier verschillende bakstenen gebruikt kunnen worden.
Variant 1 – afwijkende stenen verticaal en horizontaal gemetseld
De eerste pogingen laat al een erg rommelig beeld zien. Staande stenen, liggende stenen, afwijkende voegen en passtukken worden door elkaar heen gemetseld. Dit levert erg veel werk op voor de metselaar en vraagt veel creativiteit van de metselaar. Ook het beeld is geen succes.
Variant 2 – afwijkende stenen alleen staand of liggend.
Het tweede experiment geeft een vereenvoudiging van het beeld. We gaan uit van drie soorten stenen. Het type steen met de grootste hoeveelheid stenen is maatgevend, de andere stenen zijn de uitzondering. De uitzonderingen worden alleen liggend of alleen staand gemetseld. Daarnaast worden de velden gegroepeerd zodat er geen dunne stroken overblijven. Een uitgemeten hoeveelheid stenen zorgt ervoor dat de totale hoogtemaat zoveel mogelijk in de buurt komt van die van de maatgevende stenen. Ondanks dit uitmeten blijft een afwijkende voegmaat onvermijdelijk.
Dit beeld biedt al meer kansen.
Test gevelvlak op grotere schaal
Het uitgangspunt is de metselaar: hoe weet de metselaar welke stenen hij van een bepaald soort moet metselen? Een complete tekening is niet werkbaar en ook niet mogelijk zonder een volledige inventarisatie van de beschikbare stenen. Een algoritmische procedure is nodig om tot de gewenste gevel te komen.
Een metselaar werkt met de stenen die van te voren zijn geopperd. Door de juiste steen te opperen is te plannen welke steen waar komt. De positie van de geopperde stenen op de steiger bepaalt de positie van de steen. De metselaar krijgt verder instructies over de hoogte van het metselwerk. In dit voorbeeld een dubbele, staande laag voor blauw en een drie dubbele, staande laag voor geel. In dit voorbeeld is de hoeveelheid stenen bepaald door de hoeveelheid stenen op een kruiwagen. Met een goed opgezette “opperlijst/opperinstructie” kan de architect het uiteindelijke beeld redelijk voor programmeren en dus beheersen.
De test in de praktijk
In het experience center van Wienerberger hebben wij twee proefmuren gemetseld.
We combineren 4 soorten stenen: een roodbruine handvorm waalformaat als basis, een paarse glanzende strengpers, een grijze ecobrick (verzaagd tot een vechtformaat) en tot slot een wat hogere Clickbrick gemaakt om uit te voeren zonder voeg.
In de eerste mockup is al het afwijkende metselwerk staand uitgevoerd. Dus niet alleen de kleur en het formaat is afwijkend maar ook de oriëntatie is anders. De uitdaging was om de lagenmaat uit te laten komen met hoogte van de stenen. Dikke tot hele dikke voegen vullen de restruimte op. Voordat de staande laag gemetseld kan worden, moet eerst de naast gelegen metselwerk voldoende opgemetseld zijn. Dit om te voorkomen dat het staande metselwerk omvalt.
De tweede mockup gaat uit van een horizontaal tegelverband voor de afwijkende stenen. Hoewel nog enige dikke voegen overblijven was het bij deze gemakkelijker om de lagen naar elkaar toe te metselen. Ook was het gemakkelijker door metselen zonder staande laag.
Conclusie
Een metselwerk gevel is als geen ander gevelmateriaal in staat om een eigen verhaal te vertellen. Afwijkende kleuren en verse voegen laten aanpassingen zien. Beschadigingen en littekens laten zien dat de gevel gebruikt is. Samen vertellen ze het verhaal van de muur. Binnen deze kwaliteiten van de baksteen worden ook de afwijkingen opgenomen van deze experimenten. Het materiaal accepteert deze. De maatverschillen nog gemakkelijker dan de kleurverschillen. In mockup 1 hebben we vier strengpersstenen gebruikt. Met de gladde afwerking springen deze stenen er eigenlijk te veel uit, meer nog dan de Clickbricksteen met het sterkst afwijkende formaat.
De directe inspiratie van dit experiment was het Ningbo museum van Amateur Studio. Het uiteindelijke doel zal ook zijn om de afwijkende stenen in veel grotere vlakken toe te passen, met minder incidenten. Op deze schaal lijkt het meer het metselwerk van Alvar Aalto. Ook interessant maar deze kleine schaal is minder bruikbaar voor restpartijen.
Met de twee ervaren metselaars hebben we de experimenten doorgesproken. In de uitvoering geeft dit niet veel problemen. Er is wat meer zaagwerk nodig om de steenvlakken op elkaar aan te sluiten en het is even opletten op de lagenmaat en bij het wisselen tussen de stenen. Verder zal er extra wapening in de lintvoegen moeten komen bij het tegelverband.
Onze conclusie is dat dit een bruikbare methodiek is. Een volgende test zal interessant zijn op grotere schaal in een project.
Gerelateerde pagina’s:
Onderzoek Circulair Bouwen met bestaande materialen ‘Happy accidents’