DE BAKSTEENPRODUCTIE

Een zelfde principe dat duizenden jaren oud is ... toptechnologie
De eerste sporen van bakstenen dateren van enkele duizenden jaren geleden, ergens in Mesopotamië. De verschillende productiestappen zijn sindsdien niet fundamenteel veranderd: van kleiwinning en -voorbereiding, via vormen en drogen naar het uiteindelijke bakken van bakstenen. Dit blijven de vijf belangrijkste stappen in het productie-proces.
Het is vanzelfsprekend dat de productietechnieken enorm zijn geëvolueerd sinds de periode waarin het productieproces vooral handenarbeid vergde. Tegenwoordig is alles gemechaniseerd en wordt het proces tijdens de gehele productielijn gecontroleerd en beheersbaar gemaakt met behulp van een computer. De producten worden gecertificeerd en de technische productkwaliteit is van topniveau.

Inmiddels heeft de baksteenindustrie ook de 'duurzaamheidsgedachte' volledig geïntegreerd in de productie en het product. Behoud van de kwaliteit van het leefmilieu heeft dus in meervoudig opzicht voortdurend de aandacht.

Hieronder volgt een overzicht van de verschillende, gebruikte technieken in elk stadium van het productieproces, waarbij tevens enkele milieuaspecten worden genoemd.

Stap 1. De kleiwinning
Gedurende eeuwen werd de klei lokaal gewonnen en produceerde de baksteenfabrikant enkel 'lokale bakstenen'. Op deze wijze kreeg men altijd bakstenen van dezelfde kleur, bepaald door de mineralogische samenstelling van de lokale klei. Tegenwoordig werkt men anders. Elke baksteenfabrikant wil beschikken over een breed gamma aan kleuren, texturen en formaten. Als antwoord op deze tendens worden kleisoorten van verschillende herkomst gemengd met de lokale klei. Dit vraagt om het spaarzaam omgaan met de schaars wordende voorraden aan primaire grondstoffen. Het grote voordeel van bakstenen is, dat het geheel van de ontgonnen hoeveelheid primaire grondstof terug te vinden is in het eindproduct ... van 1 m3 klei maakt men 1 m3 baksteen! Men kan zelfs besparen op het gebruik van primaire grondstoffen dankzij de toevoeging van bepaalde natuurlijke toeslagstoffen, zoals schisten die dezelfde mineralogische samenstelling hebben, waardoor men de klei kan 'vermageren'.

Daarnaast wordt de impact op het landschap door de winning van klei opgenomen in de ontgrondingsvergunning. De baksteenfabrikanten zijn verplicht om te voorzien in een herinrichting van het gebied na het beëindigen van de winning. In de praktijk leidt dit ter plaatse tot veel nieuwe natuur.

Stap 2. De voorbereiding van de klei
De voorbereiding van de primaire grondstof bestaat uit de volgende bewerkingen:

- doseren en mengen van klei, water en eventuele natuurlijke toevoegstoffen, bijvoorbeeld zand om de klei 'af te mageren', metaaloxiden die een specifieke kleur geven aan de bakstenen, etc.;
- kneden en malen.

Voor het verkrijgen van een homogeen kleimengsel met de gewenste plasticiteit voor de volgende stappen in het productieproces moet men rekening houden met de vervormbaarheid, het gedrag tijdens het drogen en het bakken, de mineralogische samenstelling, de porositeit en de mechanische sterkte.

Stap 3. Het vormen van de bakstenen
In de grof- ofwel bouwkeramiek (bakstenen, dakpannen en tegels) gebeurt de vormgeving nagenoeg machinaal. Er kan onderscheid gemaakt worden tussen vormgeving in een mal (handvorm- en vormbakstenen) en vormgeving door extrusie (strengpersstenen). Bij de vormgeving worden de mallen nat gemaakt, met zand bestrooid en vervolgens met het kleimengsel gevuld. De mallen worden na het vormen, gereinigd met water en opnieuw gebruikt. Het spoelwater wordt over het algemeen in een interne kringloop hergebruikt. Deze manier van werken beperkt het waterverbruik en vermijdt elke vorm van waterverontreiniging.
Het kleioverschot van het vormgevingsproces wordt weer ingezet in de grondstofvoorbewerking, zodat bij de vormgeving in principe geen primaire grondstoffen verloren gaan.

Stap 4. Drogen van de vormelingen
Het drogen van de gevormde bakstenen (vormelingen genaamd) vindt plaats in droogkamers. De temperatuur en de vochtigheidsgraad worden met precisie geregeld in elk stadium van het droogproces. Tijdens het droogproces verdampt het water uit de stenen, soms wel 0,3 liter per steen. Het energieverbruik is in dit stadium gering doordat de warme lucht, afkomstig van de afkoelingszone van de tunneloven, intern wordt hergebruikt.

Stap 5. Het bakken van bakstenen
Het bakken gebeurt in drie fasen volgens een bakcurve specifiek voor het type klei en het beoogde resultaat. De eerste fase is het doorlopen van een opwarmingszone tot ongeveer 800°C. Deze wordt gevolgd door de sinteringsfase, de eigenlijke bakfase; de kleimassa ondergaat een reeks van chemische en fysische veranderingen die ervoor zorgt dat de keramische verbindingen gevormd worden. Als laatste volgt de afkoelingsfase. Een bakcyclus duurt gemiddeld 2 tot 3 dagen.
Het eindproduct heeft na het bakproces zijn gewenste eigenschappen, zoals druksterkte, porositeit, vorstbestendigheid, poriënvolume en waterabsorptie. Producten die na het bakken ten gevolge van scheuren, breuk of andere oorzaken ongeschikt zijn voor verkoop, kunnen na vermaling opnieuw ingezet worden als grondstof. Op deze wijze gaat geen productie-uitval verloren.

De ovens die het meest gebruikt worden, zijn tunnelovens. Ze laten een continue productie toe. Een tunneloven kan wel 210 m lang zijn en 5 m hoog. De productie van baksteen vereist een bepaalde hoeveelheid energie om de temperatuur in de bakoven boven de 1000°C te krijgen. De laatste dertig jaar verminderde het energiegebruik met ongeveer 30%. Dit is te danken aan het voortdurend investeren, aan het ontwikkelen van steeds betere droogovens en moderne bakovens, aan het optimaliseren van de energetische efficiency en aan het automatiseren van het productieproces. Daarnaast wordt meestal aardgas als brandstof toegepast; een schone energiebron en daardoor het minst belastend voor ons milieu.

Het bakproces brengt overigens een luchtuitstoot met zich mee, waarvoor grenswaarden door een strenge reglementering zijn opgelegd. De stof- en gasvormige emissies zijn onderworpen aan regelmatige metingen door erkende instellingen; de samenstelling van de rookgassen wordt geanalyseerd. Het zijn uitsluitend de in de primaire grondstof aanwezige bestanddelen die de schoorsteen verlaten. De emissienormen worden behaald door de toepassing van de best beschikbare technieken. De baksteenindustrie zet alles in het werk om de hinder tot een minimum te beperken, zowel op lokaal als op wereldniveau. Een voortdurende verbetering van de beschikbare technieken laat enerzijds toe, de energie op een meer rationele wijze te gebruiken en anderzijds de uitstoot te verminderen.

Tenslotte krijgen de bakstenen na het bakproces de gelegenheid om af te koelen, waarna ze worden gepalletiseerd en eventueel ingepakt in krimp- of wikkelfolie. De bakstenen worden op het tasveld geplaatst in afwachting van het transport naar afnemers. Er wordt bewust gestreefd naar een minimale hoeveelheid verpakkingsmateriaal in verband met de doelstellingen in het Verpakkingenconvenant III. Bakstenen laten zich in principe prima verplaatsen en opslaan als onverpakte (deelbare) 12-voets pakketten. Er zijn afnemers die de stenen om uiteenlopende redenen graag verpakt aangevoerd zien worden en ook dat kan worden verzorgd; want hoe meer bakstenen in gevels worden verwerkt, hoe mooier Nederland wordt.

PRODUCTSOORTEN
De bij KNB aangesloten fabrikanten produceren:

· metselbaksteen
- (machinale) handvormsteen;
- vormbaksteen;
- strengperssteen;
in verschillende formaten (waalformaat, dikformaat, vechtformaat, ijsselformaat, duitsformaat, etc.), verschillende kleuren (mangaan, paars, rood, geel, wit, etc.) en oppervlaktestructuren (bezand, glad, generfd, geglazuurd en gekamd) en op bestelling als speciale vormsteen.

· binnenmuurbaksteen
- strengperssteen met houtzaagsel als uitbrandstof;
- lichtgewicht vormbaksteen;
- warmtewandsteen;
in verschillende formaten en oppervlaktestructuren.

· straatbaksteen
- vormbaksteen;
in verschillende formaten (waalformaat, dikformaat, tegelformaat, etc.) en verschillende kleuren (zwart, rood, geel, etc.).

Gebakken stenen onderscheiden zich van andere bouwmaterialen door hun duurzaamheid (onderhoudsvrij, bestand tegen chemische en mechanische invloeden), kleurvastheid en milieuvriendelijkheid (vrij van schadelijke stoffen)

Metselbakstenen en binnenmuurbakstenen voldoen aan NEN 2489 Metselbaksteen. Voor de meeste sorteringen wordt een KOMO-certificaat afgegeven, dat de afnemer zekerheid geeft omtrent de kwaliteitseisen die aan een sortering worden gesteld. Op verzoek van de afnemer kan de baksteenproducent een vorstbestandheidsgarantie afgeven.
Straatbakstenen voldoen aan de eisen van Rijkswaterstaat. Alle sorteringen zijn met KIWA-certificaat leverbaar.

KLEUR

Veel bouwmaterialen beschikken nauwelijks over een eigen onderscheidend vermogen. Baksteen wel. Kleur, vorm en textuur bieden een rijk pallet aan keuzemogelijkheden. Baksteenfabrikanten helpen bovendien zowel professionele als particuliere beslissers een handje bij het kiezen. Zo presenteren zij hun assortiment als samenhangende themacollecties of stijlgroepen. Bijna zoals dat ook in de mode gebeurt.

De kleur van bakstenen wordt voornamelijk bepaald door de chemische samenstelling van de grondstof. De vanouds bekende kleurvariatie van de Nederlandse bakstenen is te danken aan de verscheidenheid van kleisoorten alhier. Er is in hoofdzaak roodbakkende klei met een hoog ijzergehalte en geelbakkende klei met een overmaat aan kalk. Overigens is er dan nog sprake van vele kleurnuanceringen. Witbakkende klei moet worden geïmporteerd.
Het rijke kleurenbeeld van tegenwoordig ontstaat door kleisoorten te mengen en door toevoeging van mineralen, ofwel pigmenten. Mangaanoxyde zorgt voor bruine of zwarte stenen. Chroom en kobalt leveren groen en blauw. Kleurintensiteit en kleurhomogeniteit nemen toe naarmate ijzeroxyde en kalk fijner verdeeld in de klei aanwezig zijn.

Behalve de samenstelling van de grondstof klei en het gebruik van toeslagstoffen beïnvloedt ook het bakproces de uiteindelijke kleur. Tinten worden donkerder bij stijgende temperaturen. Maar ook het zuurstofgehalte in de oven draagt bij aan het ontstaan van een bepaalde kleur. Bij een normale zuurstoftoevoer richt de kleurenschaal zich naar de baktemperatuur. Toch kunnen bij gereduceerd stoken, dus minder zuurstof, ook bij een lage baktemperatuur donkere stenen ontstaan. Het ervaren van kleur op de bakstenen gevel in de gebouwde omgeving hangt af van nog twee factoren. Het vormzand, dat in de bakvormen wordt gestrooid om de klei later makkelijker te kunnen lossen, oefent invloed uit op de waarneming van de kleur. Zelfs de korrelgrootte van de bezanding heeft hierin een aandeel. Stenen kunnen zo 'verkleuren' tot nagenoeg wit en lichtgrijs of tot rose, oranje of helderrood.

TYPEN, TEXTUUR EN VORMEN

Standaard is er in de baksteenindustrie sprake van drie hoofdtypen: vormbak, handvorm en strengpers. De vormbaksteen is een bezande, vrij strakke steen met een regelmatig oppervlak, waarvan één van de platte zijden is afgestreken. De handvormsteen is hieraan verwant, maar heeft een minder strakke vorm met een min of meer generfd of grillig oppervlak. De strengperssteen een strakke, soms geperforeerde steen, met afgesneden platte zijden en oppervlakten die variëren van glad tot bezand, generfd of zeer ruw.

De textuur van bakstenen hangt allereerst af van de productiewijze. Maar ook applicaties bij het vormen van de steen of door nabewerking kunnen voor een speciale textuur zorgen. De baksteenformaten zijn in de loop der tijd gestandaardiseerd. Er is ook een internationaal erkend modulair formaat ingesteld. De individualisering van het wonen versterkt de vraag naar afwijkende bakstenen.

Het antwoord daarop wordt vaak gevonden in de textuurbehandeling of door het maken van speciale vormen. Voor het kantoorgebouw van de Gasunie in Groningen vroeg de architect om een groot aantal afwijkende steenvormen in drie verschillende kleuren.

Maar ook voor particuliere woningen zijn architecten geïnteresseerd om door vormvariaties van de baksteen een afwisselend en uniek gevelbeeld te maken.

DETAILLEREN MET BAKSTEEN

De bakstenen gevel heeft onmiskenbaar weer de interesse van de architect. De tijd van de abstracte bakstenen gevel - zo ongenaakbaar in zijn vormgeving dat detaillering bij voorbaat uitgesloten leek - lijkt afgesloten. Er vindt een herontdekking plaats van de expressiemogelijkheden van het baksteendetail. Getuige het opbloeien van niet-standaard metselverbanden, ambachtelijk ogend voegwerk, decoratieve toevoegingen, verspringen van het metselwerk, reliëfs, vormstenen en verlijmde muren.

Vooral de Amsterdamse School en de wat ingetogener Nieuwe Haagse School, ruwweg stammend uit de jaren '20 tot '40, vormen een bron van inspiratie. Kenmerkende elementen van beide architectuurstromingen zijn prachtig genuanceerde kleurstellingen van de gevels, insnoeringen, nadrukkelijke omlijstingen van raam- en entreepartijen en plastische beëindigingen van muurvlakken en daken. Detailleren met baksteen vereist creativiteit én vakbeheersing. Expressie en verrijking door constructieve en verfraaiende detailleringen is iets anders dan breimotiefjes, stippels en slingers op de gevel aanbrengen. Maar ook betrekkelijk nieuwe vormen van detailleren, zoals het verlijmen van baksteen, vereist ondanks de moderne hulpmiddelen die zijn ontwikkeld in de eerste plaats toch het vakmanschap van de ontwerper. En natuurlijk dat van de uitvoerder.

Detailleren met bakstenen had van oudsher te maken met constructief metselen, dus dragende constructies van baksteen. Vandaag de dag is er echter grotendeels een scheiding van vormgeving en gevelfunctie. De bakstenen gevels fungeren dan als voorzetwanden van de achterliggende constructie. Maar ook dan is het mogelijk juist door materiaalkeuze en detaillering visueel duidelijk te maken dat er sprake is van een niet-dragende functie van de gevelbekleding.
Speklagen en gekleurde stroken in gevels, lijnenspel en kleurwisselingen, maar ook dilatatievoegen, vormen elementen waarmee een gevel verlevendigd kan worden en expressie worden verkregen.

Voegmortel en voegwerk vormen een terrein dat een rijke geschiedenis heeft in de baksteenarchitectuur. De kleur van de voeg bepaalt namelijk mede het karakter van de gevel. De voeg is natuurlijk primair bedoeld om het metselwerk regenwerend te maken. Maar bewuste keuzen in voegmortel en voegkleur dragen bij aan esthetisch fraai en kwalitatief goed voegwerk. Ook de dikte van de voeg bepaalt het uiterlijk. In het algemeen wordt de dikte bepaald door het verschil tussen de steenlengte en tweemaal de steenbreedte. Daarnaast zijn er nogal wat verschillende voegvormen.