Duurzame steenalternatieven voor Indiës bouwsector verkennen

Vervangers of alternatieven van stenen gebruikt voor de bouw in India!

Volgens een studie heeft ons land jaarlijks ongeveer 60 miljard stenen nodig en als geen geschikte vervanger wordt gevonden, zou dit ongeveer 1600 × 10⁶ kN kleivelden of ander landbouwgrond jaarlijks uitputten.

Dit zou ongeveer 3000 hectare vruchtbare grond onvruchtbaar maken. De omvang van de schade die zal worden veroorzaakt kan worden voorgesteld met de vraag naar stenen die door de bouwindustrie vereist wordt, continu stijgt door de enorme behoefte aan huisvesting, groeiende bevolking, enz. Het zal ook leiden tot erosie van vruchtbare bodem, degradatie van de bodem en storing in de ecologie.

De Indiase bouwindustrie heeft de noodzaak gevoeld om te zoeken naar een geschikte alternatief voor de stenen voornamelijk om de volgende redenen:

(i) Hoog afval tijdens transport;

(ii) Hoge waterabsorptie van stenen;

(iii) Inconsistentie in afmetingen van stenen;

(iv) Stijgende kosten van ovenbrandstof;

(v) Onbeschikbaarheid van geschoold personeel; etc.

Het is momenteel mogelijk om een verscheidenheid aan stenen te produceren uit materialen anders dan klei en de zo geproduceerde stenen kunnen in de volgende drie categorieën worden gegroepeerd:

(1) Betonblokken

(2) Vliegasstenen

(3) Zand-kalk of calciumsilicaatstenen.

Elke van deze categorieën zal nu kort worden beschreven. Het mag vermeld worden dat het mogelijk is om deze producten in voldoende hoeveelheden te produceren en misschien zelfs van betere kwaliteit dan wat de bouwindustrie eist.

1. Betonblokken

Grondstoffen:

De materialen die nodig zijn voor de productie van betonblokken zijn granulaten, cement en water.

Granulaten van verschillende typen zijn met wisselend succes gebruikt en omvatten gebroken stenen, grind, vulkanische cinders, geschuimde slak, ovenklinker, enz. De granulaten worden geselecteerd door rekening te houden met het gewicht, de textuur of de samenstelling van het ontworpen element. De sterkte, textuur en economie van het betonblok hangen af van de zorgvuldige korrelverdeling van het granulaat. Als lokaal beschikbaar granulaat geschikt is, zal dit helpen bij het bereiken van economie.

Het gebruikte cement is gewone Portlandcement. Het benodigde water is normaal drinkwater.

Productie:

Volledig automatische installaties zijn beschikbaar voor de productie van hoge-sterkte betonblokken. Deze automatische machines produceren betonblokken van superieure kwaliteit. Maar ze vereisen een grote kapitaalinvestering.

Handmatig bediende machines zijn ook beschikbaar en kunnen op de projectlocatie zelf geïnstalleerd worden, wat de transportkosten van de betonblokken van de productieplaats naar de daadwerkelijke gebruikplaats verder verlaagt.

De processen betrokken bij de productie van de betonblokken zijn als volgt:

(i) Selectie en Verhouding van Ingrediënten:

Het hoofdcriterium voor de selectie van de ingrediënten is de gewenste sterkte van het blok. Hoe groter de verhouding van grof granulaat, hoe groter de sterkte van de hoeveelheid cement gebruikt.

(ii) Mengsel van Ingrediënten:

Het mengen van granulaten, cement en water moet zeer zorgvuldig gebeuren. Het mengen moet bij voorkeur plaatsvinden in een mechanische mengmachine. Bij handmatig mengen moet extreme zorg worden besteed om ervoor te zorgen dat het cement en de granulaten eerst grondig in droge toestand worden gemengd en het water daarna geleidelijk wordt toegevoegd.

(iii) Plaatsen en Vibratie:

Het gemengde betonmateriaal wordt in de vormkast tot het bovenniveau gevoerd en ervoor gezorgd dat de kast gelijkmatig gevuld is. De vibratie van het beton wordt gedaan totdat het uniform in de vormkast is gezeteld.

(iv) Uitharding:

Het blok wordt na ongeveer één dag na het gieten besproeid en dit wordt voortgezet voor een minimum van 7 dagen en bij voorkeur tot 28 dagen. Hoe langer de uithardingsperiode, hoe beter het blok.

Voordelen:

Het gebruik van betonblokken als metselwerkseenheid kan op veel bouwplaatsen worden waargenomen vanwege de volgende voordelen:

(i) Het vergroot de gebruiksoppervlakte van het gebouw vanwege de kleine breedte van het betonblok vergeleken met de stenenmetselwerkmur.

(ii) Het biedt betere thermische isolatie, verbeterde brandwering en geluidsabsorptie.

(iii) Het resulteert in besparing van kostbaar landbouwgrond die wordt gebruikt voor de productie van stenen.

(iv) De blokken kunnen zo worden voorbereid dat de verticale voegen automatisch verspringen en dus de geschoolde toezicht wordt verminderd.

(v) De constructie van betonblokmetselwerk is eenvoudiger, sneller en sterker dan stenenmetselwerk.

(vi) De perfecte vorm en afmeting van het betonblok maakt het werk van een metselaar veel eenvoudiger.

(vii) Er is besparing in constructie van mortel omdat het aantal voegen wordt verminderd.

(viii) De bruikbaarheid kan verder worden verhoogd door het produceren van Gewapend Betonblok (GBB) metselwerkseenheden. De blokken zijn voorzien van twee gaten voor het plaatsen van geschikte wapeningsstaven en de structuur met GBB-eenheden kan veilig wind en aardbevingen weerstaan, zo ontworpen. De traditionele balken en kolommen kunnen volledig worden geëlimineerd en de structuur met GBB-eenheden kan een betere uiterlijk krijgen.

Toepassing:

Gegeven de voordelen, kan de betonblokmetselwerktechniek op grote schaal worden toegepast voor massa-huisvesting en diverse civiele projecten.

2. Vliegasstenen

De vliegasstenen zijn een veelbelovende alternatief voor de conventionele stenen.

3. Zand-Kalk of Calciumsilicaatstenen

De geautoclaafde calciumsilicaatstenen, populair bekend als zand-kalk stenen, werden uitgevonden door Van Derburgh in Engeland al in 1866. Echter, dergelijke stenen werden pas in 1898 op commerciële schaal geproduceerd. De Bureau of Indian Standards code IS:4139:1989 behandelt diverse aspecten van deze stenen.

Grondstoffen:

De volgende grondstoffen zijn vereist voor de bereiding van de zand-kalk stenen:

(i) Zand

(ii) Kalk

(iii) Water

(iv) Pigment.

(i) Zand:

Het percentage zand in zand-kalk stenen varieert van 88 tot 92 procent. Daarom worden de eigenschappen van zand-kalk stenen voornamelijk bepaald door de kenmerken van zand. Voor het verkrijgen van zand-kalk stenen van goede kwaliteit, moet het zand goed geklasseerd zijn en vrij van verontreinigingen zoals klei, organische stof, gesteentemineralen, oplosbare zouten, enz.

Fijn verdeelde klei, indien aanwezig in zeer kleine hoeveelheid van minder dan 4 procent, biedt voordelen van eenvoudiger persen, verdichting en gladde textuur.

(ii) Kalk:

Het percentage kalk in zand-kalk stenen varieert van 8% tot 12%. De kalk moet van een hoge calciumkalk van goede kwaliteit zijn. Het mag noch oververbrand noch onderverbrand zijn.

(iii) Water:

Water dat oplosbare zouten of organische stof in overmaat van 0,25% bevat, mag niet gebruikt worden voor de bereiding van zand-kalk stenen. Zeewater is ongeschikt voor de productie van zand-kalk stenen.

(iv) Pigment:

Om gekleurde zand-kalk stenen te maken, moet een geschikt kleurstofpigment worden toegevoegd aan het mengsel van zand en kalk. De hoeveelheid pigment varieert van 0,2 tot 3 procent van het totale gewicht van de steen.

Tabel 4-6 toont pigmenten voor het verkrijgen van zand-kalk stenen van verschillende kleuren.

Productie:

De volgende is de procedure voor de productie van zand-kalk stenen:

(i) Het zand, kalk en pigment worden in geschikte verhoudingen genomen en grondig gemengd met 3 tot 5 procent water.

(ii) Het materiaal wordt vervolgens in de vorm van stenen gevormd in een speciaal ontworpen draaitafelpers onder mechanische druk. Het materiaal is in een half-droge toestand en de druk varieert van 31,50 tot 63 N/mm².

(iii) De stenen worden vervolgens in een gesloten kamer geplaatst en blootgesteld aan verzadigde stoomdruk van ongeveer 0,85 tot 1,60 N/mm² gedurende 6 tot 12 uur. Dit proces heet autoclaveren of hydrothermale behandeling. Een autoklaaf is een stalen cylinder met dicht afgedichte uiteinden. De diameter en lengte zijn respectievelijk 2 m en 20 m.

De interactie tussen kalk en zand wordt versneld door de stijgende temperatuur in aanwezigheid van hoge vochtigheid. De silica van zand en calcium van kalk reageren met water om een kristalachtige verbinding te vormen bekend als calciumhydrosilicaat. Daarom heten deze stenen calciumsilicaatstenen.

(iv) De stenen worden uit de kamer gehaald en kunnen vervolgens worden verzonden voor gebruik.

Voordelen:

De volgende zijn de voordelen van zand-kalk stenen:

(i) Als verpleister op zand-kalk stenen moet worden aangebracht, zal de hoeveelheid mortel die nodig is minder zijn omdat de stenen uniform in afmeting en vorm zijn.

(ii) De calciumsilicaatproducten zijn beschikbaar in steen, blok en tegelvorm. Ze staan dus breder gebruik in huisvesting en bouw toe.

(iii) Het metselwerk van deze stenen biedt architecten aanzienlijke flexibiliteit om complexe vormen, ingewikkelde ontwerpen en verschillende oppervlakteafwerkingen te produceren die een aangename visueel effect geven.

(iv) De grondstoffen van deze stenen bevatten geen oplosbare zouten. Daarom ontstaat geen uitbloeiing.

(v) Deze stenen zijn hard en sterk met een druksterkte van ongeveer 10 N/mm². Het is mogelijk om hoogbouw met lastdragende muren te bouwen met deze stenen. De weerstand tegen seismische kracht, indien aanwezig, kan ook worden gemaakt door geschikte wapening te voorzien.

(vi) Deze stenen zijn uniform in kleur en textuur.

(vii) Deze stenen kunnen worden voorbereid waar klei schaars is. Met andere woorden, de adoptie van deze stenen vermindert de druk op het landbouwgrond.

(viii) Deze stenen hebben nauwkeurige afmetingen en vorm met rechte kanten en echte rechthoekige vlakken.

(ix) Deze stenen hebben betere waterafstotende eigenschappen en geluidsreduktiecoëfficiënten en bieden bescherming tegen brand.

(x) Deze stenen bezitten witte kleur met gladde afwerking en helpt bij het reduceren van het effect van zonnewarmte op blootgelegde muren.

(xi) Deze stenen presenteren een schone uitstraling en daarom kan verpleistering worden vermeden.

(xii) Het gebruik van gekleurde zand-kalk stenen biedt permanente afwerking aan de muren zonder extra kosten.

(xiii) Het afval van calciumsilicaatproducten is gering, zeg binnen één procent of zo.

Nadelen:

De volgende zijn de nadelen van zand-kalk stenen:

(i) Deze stenen zijn niet geschikt voor ovenmetselwerk omdat ze zullen ontbinden, als ze langdurig aan hitte worden blootgesteld.

(ii) Deze stenen zijn zwak in het bieden van weerstand tegen slijtage. Daarom kunnen ze niet als verhardingsmateriaal worden gebruikt.

(iii) Deze stenen kunnen niet voor funderingswerk worden gebruikt omdat ze minder waterbestendig zijn dan kleistenen.

(iv) Waar geschikte klei voor de productie van kleistenen in overvloed beschikbaar is, zullen deze stenen onrendabel blijken.

Factoren die de bouwkosten reduceren:

Het mag echter opgemerkt worden dat er een reductie in bouwkosten is in de orde van ongeveer 40 procent door diverse factoren zoals:

(i) Minder afval tijdens handeling en transport,

(ii) Reductie in onderhoudskosten en het vermijden van de voorziening van gevelstenen,

(iii) Reductie in mortelkosten omdat de hoeveelheid benodigde mortel minder is vergeleken met conventionele kleistenen,

(iv) Reductie in muurdikte vanwege hogere druksterkte wat resulteert in meer gebruiksoppervlakte per kamer,

(v) Besparing door kosten van verpleistering vanwege gladde afwerking, enz.

Toepassingen:

De zand-kalk stenen worden gebruikt voor ornamentwerk en kunnen in plaats van gewone kleistenen in de bouwindustrie worden gebruikt. Duitsland heeft meer dan 200 fabrieken die deze stenen produceren. De andere landen waarin de zand-kalk steenindustrie goed gevestigd is zijn VK, Nederland, Denemarken, VS, Canada, VSSE, Zwitserland, Polen, Roemenië, Tsjechië, Mongolië, Vietnam, Bulgarije, Finland, Chili, Koeweit, Egypte, Australië, Zuid-Afrika en Midden-Oost landen.

Deze stenen zijn nog niet populair in India behalve in de staat Kerala waar sommige structuren zijn gebouwd met behulp van deze stenen. De grootschalige productie van dit type bouwmateriaal is in ons land niet mogelijk geweest door de niet-beschikbaarheid van hoge-capaciteitspers.