Thermische Vervorming en Dilatatie in Metselwerk: Oorzaken, Gevolgen en Oplossingen

Published by Redactie on september 4, 2025 | Category metselwerk

Inleiding

Thermische vervorming, ook wel thermische uitzetting genoemd, is een significant aspect bij de constructie en renovatie van gebouwen, met name bij metselwerk. Temperatuurschommelingen veroorzaken uitzetting bij opwarming en krimp bij afkoeling, wat spanningen in de constructie kan creëren. Deze spanningen kunnen leiden tot scheurvorming en vervorming als ze niet correct worden opgevangen. Verschillende bouwmaterialen reageren verschillend op temperatuurveranderingen, en de combinatie van materialen met uiteenlopende uitzettingscoëfficiënten kan de problematiek verergeren. Dit artikel behandelt de oorzaken en gevolgen van thermische vervorming in metselwerk, de verschillende materialen en hun uitzettingscoëfficiënten, en de noodzaak van dilatatievoegen om schade te voorkomen.

Thermische Vervorming: Een Fundamenteel Principe

Thermische vervorming is de verandering van vorm of afmeting van materialen als gevolg van temperatuurwisselingen. Materialen zetten uit bij opwarming en krimpen bij afkoeling. Dit proces, ook wel thermische werking genoemd, kan spanningen in de constructie veroorzaken. Wanneer deze spanningen niet adequaat worden beheerst, kan dit leiden tot schade, zoals scheurvorming of vervorming. De mate waarin een materiaal uitzet of krimpt, wordt uitgedrukt in de thermische uitzettingscoëfficiënt, die per materiaal varieert.

De oorzaken van thermische spanningen zijn divers. Naast temperatuurschommelingen in het klimaat, spelen ook vocht, krimp en doorbuiging van de hoofdconstructie een rol bij de vervorming van metselwerk. Grote muurvlakken zijn bijzonder gevoelig voor deze spanningen, waardoor maatregelen zoals dilataties noodzakelijk zijn om ongewenste scheurvorming te voorkomen.

Uitzettingscoëfficiënten van Bouwmaterialen

De thermische uitzettingscoëfficiënt is cruciaal bij het beoordelen van de compatibiliteit van verschillende bouwmaterialen. De beschikbare gegevens geven de volgende waarden weer:

Baksteen: 0,005 - 0,007 mm/strekkende meter/graad Celsius
Betonmetselwerk: 0,010 - 0,012 mm/strekkende meter/graad Celsius
Cellenbeton: 0,010 - 0,012 mm/strekkende meter/graad Celsius
Kalkzandsteen: 0,010 - 0,012 mm/strekkende meter/graad Celsius
Cementmortel: 0,010 - 0,012 mm/strekkende meter/graad Celsius
Bastaardmortel: 0,010 - 0,012 mm/strekkende meter/graad Celsius
PVC: 0,070 - 0,090 mm/strekkende meter/graad Celsius
Staal: 0,012 - 0,017 mm/strekkende meter/graad Celsius
Aluminium: 0,020 - 0,023 mm/strekkende meter/graad Celsius

Deze waarden illustreren dat materialen aanzienlijk verschillen in hun thermische uitzetting. PVC vertoont bijvoorbeeld een veel grotere uitzetting dan beton of staal. Een prefab betonnen balkon zal meer uitzetting vertonen dan een gevelbaksteen. Deze verschillen moeten in overweging worden genomen bij het ontwerp en de constructie om spanningen te minimaliseren.

Gevolgen van Thermische Vervorming in de Praktijk

De gevolgen van onvoldoende rekening houden met thermische vervorming kunnen aanzienlijk zijn. Scheurvorming is een veelvoorkomend probleem, zowel in metselwerk als in andere bouwmaterialen. In ondergrondse parkeergarages, bijvoorbeeld, kunnen scheuren ontstaan over de volledige vloerdikte als er geen uitzetvoegen zijn aangebracht. De scheurvorming treedt op door de thermische zettingen tussen winter en zomer, en manifesteert zich op de zwakste plek in de constructie.

Ook in buitenmuren kunnen barsten en scheuren ontstaan door de combinatie van temperatuurverschillen en vochtinvloeden. Vorstschade kan leiden tot aanzwellen van materialen en verdere schade bij elke vorstperiode. Een ander voorbeeld is de thermische zetting van PVC-buizen. Bij warm water van 50 graden kan een PVC-buis van 6 meter lengte maar liefst 21 mm uitzetten, wat kan leiden tot spanningen en lekkages.

Dilatatievoegen: De Oplossing voor Thermische Spanningen

Dilatatievoegen, ook wel uitzetvoegen genoemd, zijn essentieel om de effecten van thermische vervorming te beheersen en schade te voorkomen. Deze voegen bieden ruimte voor de uitzetting en krimp van bouwmaterialen. Ze worden toegepast om de uitzetting en krimp van bouwmaterialen op te vangen.

De berekening van de dilatatieafstanden in gevelmetselwerk is gebaseerd op de lineaire uitzettingscoëfficiënt van de gebruikte materialen. Deze berekening is ook van belang om te bepalen of materialen gecombineerd kunnen worden of dat er speciale maatregelen getroffen moeten worden.

In rookkanalen is het aan te raden om een flexibele schouwvoering te plaatsen, volledig gescheiden van de omliggende constructie, om thermische zettingen op te vangen. Dit is met name belangrijk vanwege de hoge temperaturen die in rookkanalen kunnen voorkomen (120-180 graden Celsius).

Vochtuitzetting en Combinatie met Thermische Vervorming

Naast thermische uitzetting speelt ook vochtuitzetting een rol. Materialen zoals hout en baksteen nemen vocht op, waardoor ze in volume toenemen. Bouwvocht, afkomstig van water dat gebruikt wordt bij het mengen van materialen, kan problemen veroorzaken als het niet goed afgevoerd wordt, wat leidt tot vochtplekken, schimmelvorming en uitzetting van materialen.

Het spanningsveld tussen het buitenvolume en het binnenvolume van een gebouw kan aanzienlijk zijn, aangezien het temperatuurverschil buiten groter is. Dit kan leiden tot scheurvorming in buitenpleisters, veroorzaakt door vorst- en zettingsschade.

Conclusie

Thermische vervorming is een belangrijk aspect om rekening mee te houden bij de constructie en renovatie van gebouwen. Verschillende bouwmaterialen reageren verschillend op temperatuurveranderingen, en de combinatie van materialen met uiteenlopende uitzettingscoëfficiënten kan leiden tot spanningen en scheurvorming. Het correct toepassen van dilatatievoegen is essentieel om deze spanningen op te vangen en schade te voorkomen. Het is van belang om de uitzettingscoëfficiënten van de gebruikte materialen te kennen en hier rekening mee te houden bij het ontwerp en de constructie.