Druksterkte van metselwerk: Keuzes, normen en toepassingen

Wanneer het gaat om de bouw van betrouwbare, duurzame muren, speelt de druksterkte van metselwerk een cruciale rol. De druksterkte is een maat voor de belasting die een muur per vierkante millimeter kan dragen, uitgedrukt in N/mm². Deze waarde is afhankelijk van zowel de eigenschappen van de metselstenen als de samenstelling van de mortel of bouwlijm. In dit artikel worden de relevante normen, materialen en constructieve aspecten van metselwerk beschreven, met het oog op de druksterkte en de praktische toepassing in de bouw. Het artikel is gebaseerd op informatie uit betrouwbare bronnen in de bouwsector.

Inleiding

In de bouwsector wordt de druksterkte van metselwerk bepaald door een combinatie van factoren, waaronder het type metselsteen, de mortel- of lijmsamenstelling en de manier waarop de stenen worden gemetseld. Deze combinatie beïnvloedt niet alleen de constructieve betrouwbaarheid van de muur, maar ook zijn esthetische waarde en functionele eigenschappen. In Nederland wordt bij de berekening van de druksterkte rekening gehouden met de genormaliseerde waarden volgens de Nationale bijlage bij NEN-EN 1996-1-1 (Eurocode 6). De keuze van het juiste mortel- of lijmtype is daarom essentieel voor het realiseren van een duurzame, veilige constructie.

Druksterkte en metselmaterialen

De druksterkte van metselwerk is een maat voor de belasting die een muur kan aanvangen zonder te bezwijken. Deze waarde wordt uitgedrukt in N/mm² en is afhankelijk van de samenstelling van zowel de metselstenen als de mortel of bouwlijm. Voor binnenwanden wordt vaak gebruikgemaakt van Porotherm binnenmuurstenen, waarbij de druksterkte kan worden bepaald via de genormaliseerde druksterkte van de steen (fb) en de druksterkte van de mortel of lijm (fm). Voor exacte waarden wordt verwezen naar de Porotherm rekenmodule, die online beschikbaar is via de website van Wienerberger.

De combinatie van de druksterkte van de metselsteen en de mortel/lijm bepaalt de totale druksterkte van de muur. In de praktijk wordt bijvoorbeeld een mortel van sterkteklasse M5 of M10 gebruikt, afhankelijk van de vereisten van de constructie. De keuze van de sterkteklassen hangt onder meer af van de belasting die de muur moet dragen en de omgeving waarin deze zich bevindt.

Mortels en bouwlijmen: Samenstelling en toepassing

Mortels worden tegenwoordig in de meeste gevallen in prefabricatieve vorm geleverd. Dit betekent dat de mortel in een homogene kwaliteit wordt geleverd en het mengen mechanisch plaatsvindt. De mortels zijn conform NEN-EN 998-2 en worden ingedeeld in sterkteklassen van M5 tot M15. De keuze van de mortelsamenstelling wordt bepaald door de eigenschappen van de metselsteen en de constructie. Voor goede verwerkingseigenschappen worden naast zand en water ook kalk en luchtbelvormer toegevoegd.

Traditioneel gemaakte mortels worden tegenwoordig vrijwel niet meer gebruikt. In plaats daarvan wordt gebruikgemaakt van prefab mortels die voldoen aan de BRL 1905. Deze mortels worden onder een KOMO-kwaliteitsverklaring geleverd en garanderen een constante kwaliteit. De mortel moet in overeenstemming zijn met de druksterkte van de metselsteen om de betrouwbaarheid van de constructie te waarborgen.

Naast mortels worden ook bouwlijmen gebruikt, met name voor niet-dragende binnenmuren. Voor deze toepassing wordt vaak een 1K-bouwlijm op basis van polyurethaan gebruikt. Deze lijm is geschikt voor het verlijmen van cellenbeton, gipsblokken, kalkzandsteen en volle betonblokken. Na één uur droging heeft het product al zijn uiteindelijke eigenschappen bereikt. Voor steenachtige materialen worden ook 2K-producten gebruikt, zoals epoxyhars, polyurethaan en onverzadigde polyester. Deze lijmen worden toegepast wanneer een hogere sterkte of chemicaliënvastheid is vereist.

Metselverbanden en hun invloed op druksterkte

Metselverbanden spelen een belangrijke rol in de constructieve betrouwbaarheid van metselwerk. Een metselverband betreft het ten opzichte van elkaar laten verspringen van verbindingsnaden. Dit wordt gedaan om breuklijnen te voorkomen en de mechanische sterkte van de muur te vergroten. Het metselverband heeft twee hoofdfuncties: het geeft sterkte aan de muur en het bepaalt de esthetische uitstraling van het gebouw.

Tot het begin van de twintigste eeuw werden alle gebouwen opgetrokken in massieve steensmurenverband. Bij dit verband wordt een laag stenen met de lengterichting tegen elkaar gemetseld. Afhankelijk van het metselverband kan er een laag met de koppen volgen. Dit type muur is circa 21 cm dik. De lengterichting van een steen wordt strek genoemd en de breedtekant heet kop.

In de loop van de jaren zijn diverse metselverbanden ontwikkeld, zoals het klezorenverband en het wildverband. Het klezorenverband is een sierlijk verband waarbij de strekken verspringen ten opzichte van elkaar met een klezoor. Het wildverband is ontstaan in de tweede helft van de twintigste eeuw en wordt vaak gebruikt voor halfsteensmuren zoals buitenspouwbladen. Bij het wildverband wordt voor het metselen niet meer geselecteerd op de maat van de stenen, waardoor de maatafwijking minder opvalt.

Bij het kiezen van het juiste metselverband is het belangrijk om rekening te houden met de druksterkte van de constructie. Het verband beïnvloedt de verticale en horizontale verdeling van de krachten en zorgt voor een betere verdeling van de belasting. Daarnaast heeft het metselverband ook invloed op het uiterlijk van het gebouw. Samen met de keuze voor de steen en het voegwerk bepaalt het verband de uitstraling van het gebouw.

Chemische processen in mortels en bouwlijmen

De kwaliteit van cement in metselmortel moet klasse CEM I 42,5 N zijn. Dit betekent dat het cement een voldoende hoge druksterkte bereikt. De kalk in de mortel is een zogenaamde luchtkalk, die in staat is te reageren met koolzuur uit de lucht. De chemische reacties die bij het harden van de mortel plaatsvinden zijn:

• Calciumoxide + water → calciumhydroxide
  Scheikundig gezien is dat: CaO + H₂O → Ca(OH)₂

• Calciumhydroxide + koolzuur → calciumcarbonaat + water
  Scheikundig gezien is dat: Ca(OH)₂ + H₂CO₃ → CaCO₃ + 2 H₂O

Deze chemische reacties zorgen ervoor dat de mortel hard wordt en de nodige druksterkte ontwikkelt. Het zand in de mortel is scherp en kantig met een korrelgrootte van 0-4 mm. De meest toegepaste mortelmengverhouding voor baksteen is 1 volumedeel cement, 1 volumedeel kalk en 5 à 6 volumedelen zand. Deze samenstelling zorgt voor een goede verwerking en voldoende sterkte van de mortel.

Toepassing in praktijk: Binnen- en buitenwanden

In de praktijk worden binnenwanden vaak gemaakt van blokkenwanden, die meestal in halfsteensverband worden gestapeld en verbonden met bouwlijm. Bepaalde producten zijn voorzien van een messing- en groefverbinding voor extra stabiliteit. Niet-dragende wanden worden rechtstreeks met een kim op de vloer geplaatst. Een kim is de gemetselde aansluiting tussen de vloer en de opgaande wanden.

Wanden van gelijmde blokken of platen met zeer smalle voegen behoeven alleen licht geëgaliseerd te worden om een glad en egaal oppervlak te krijgen. Deze wanden kunnen afhankelijk van de staat waarin ze worden opgeleverd, worden afgewerkt met wandbekleding, verfproducten of tegels. Wanden die binnenruimten met verschillende temperaturen scheiden, moeten een voldoende hoge warmteweerstand hebben.

Voor binnenwanden is het gebruik van 1K-bouwlijm op basis van polyurethaan een goede keuze. Deze lijm is geschikt voor het verlijmen van cellenbeton, gipsblokken, kalkzandsteen en volle betonblokken. Na één uur droging heeft het product al zijn uiteindelijke eigenschappen bereikt. Voor steenachtige materialen wordt vaak gebruikgemaakt van 2K-producten, zoals epoxyhars, polyurethaan en onverzadigde polyester. Deze lijmen worden toegepast wanneer een hogere sterkte of chemicaliënvastheid is vereist.

Constructieve berekeningen en berekeningsmethoden

Voor constructieve berekeningen wordt in Nederland gebruikgemaakt van de Nationale bijlage bij NEN-EN 1996-1-1 (Eurocode 6). Deze norm bepaalt de genormaliseerde druksterkte van metselwerk, waarbij zowel de druksterkte van de metselsteen (fb) als de druksterkte van de mortel/lijm (fm) meespelen. Voor exacte berekeningen wordt vaak gebruikgemaakt van speciale rekenmodules, zoals de Porotherm rekenmodule, die via de website van Wienerberger beschikbaar is.

De berekening van de druksterkte van een wand is afhankelijk van de combinatie van de sterkteklassen van de metselsteen en de mortel of lijm. Voor een betrouwbare constructie is het belangrijk om zowel de druksterkte van de metselsteen als de druksterkte van de mortel of lijm te kennen. Deze combinatie bepaalt de totale druksterkte van de wand en is essentieel voor de stabiliteit van het gebouw.

Invloed van metselverband op constructieve eigenschappen

Het metselverband heeft een directe invloed op de constructieve eigenschappen van metselwerk. Het verband bepaalt de verdeling van de krachten binnen de muur en zorgt voor een betere stabiliteit. Door de juiste positionering van de stootvoegen in de verschillende lagen ontstaat een sterk metselwerk. Daarnaast heeft het metselverband ook een esthetische functie. Het verband bepaalt samen met de keuze voor de steen en het voegwerk de uitstraling van het gebouw.

Tot het begin van de twintigste eeuw werd vrijwel uitsluitend het massieve steensmurenverband gebruikt. In de loop van de jaren zijn diverse metselverbanden ontwikkeld, zoals het Noords- en Vlaams verband, het staand- en kruisverband. Deze verbanden worden vaak gebruikt voor esthetische redenen, maar ook om de constructieve betrouwbaarheid te vergroten. Het metselverband moet daarom niet alleen esthetisch aantrekkelijk zijn, maar ook functioneel voldoen aan de eisen van de constructie.

Samenvatting van de invloed van mortel- en lijmsamenstelling

De samenstelling van mortel en bouwlijm heeft een grote invloed op de druksterkte van metselwerk. Voor een betrouwbare constructie is het belangrijk om de juiste mortel- of lijmsamenstelling te kiezen, afhankelijk van de eisen van de constructie. In de meeste gevallen wordt gebruikgemaakt van prefab mortels, die conform NEN-EN 998-2 zijn en ingedeeld zijn in sterkteklassen van M5 tot M15. De keuze van de mortelsamenstelling wordt bepaald door de eigenschappen van de metselsteen en de constructie.

Voor niet-dragende binnenmuren wordt vaak gebruikgemaakt van 1K-bouwlijm op basis van polyurethaan. Deze lijm is geschikt voor het verlijmen van cellenbeton, gipsblokken, kalkzandsteen en volle betonblokken. Na één uur droging heeft het product al zijn uiteindelijke eigenschappen bereikt. Voor steenachtige materialen worden 2K-producten gebruikt, zoals epoxyhars, polyurethaan en onverzadigde polyester. Deze lijmen worden toegepast wanneer een hogere sterkte of chemicaliënvastheid is vereist.

Conclusie

De druksterkte van metselwerk is een essentieel aspect bij de bouw van betrouwbare, duurzame muren. Deze waarde is afhankelijk van zowel de eigenschappen van de metselstenen als de samenstelling van de mortel of bouwlijm. In Nederland wordt bij de berekening van de druksterkte rekening gehouden met de genormaliseerde waarden volgens de Nationale bijlage bij NEN-EN 1996-1-1 (Eurocode 6). De keuze van het juiste mortel- of lijmtype is daarom essentieel voor het realiseren van een duurzame, veilige constructie.

Metselverbanden spelen ook een belangrijke rol in de constructieve betrouwbaarheid van metselwerk. Het verband bepaalt de verdeling van de krachten binnen de muur en zorgt voor een betere stabiliteit. Daarnaast heeft het metselverband ook een esthetische functie. Het verband bepaalt samen met de keuze voor de steen en het voegwerk de uitstraling van het gebouw.

Voor de berekening van de druksterkte van metselwerk is het gebruik van een rekenmodule vaak noodzakelijk. Deze modules zijn vaak beschikbaar via de websites van producenten van bouwmaterialen. Het kiezen van het juiste metselverband en de juiste mortel- of lijmsamenstelling is daarom essentieel voor de constructieve betrouwbaarheid van metselwerk.

Bronnen

1. Schildersvak.nl – Verbindingen en constructies van steenachtige materialen
2. Wienerberger.nl – Druksterkte binnenmuurstenen