Innovaties in de bouw: van milieuvriendelijk beton tot aardschokbestendige coatings

  • Milieuvriendelijk beton en nieuwe gietmethode maken snel, creatief ontwerp mogelijk
  • Met deze vreemd ogende vrachtwagen kun je Romeinse rondbogen bouwen
  • Spuitbare coating maakt bestaande constructies bestand tegen aardbevingen

De bouw is een sector die niet graag risico’s neemt. Sterker nog, de constructiesector staat bekend om zijn trage toepassing van nieuwe technologie. Aan de ene kant is dat wel logisch. Er staat bij de constructie van gebouwen en bruggen veel op het spel en we willen dat de bedrijven die bij deze projecten betrokken zijn weten wat ze doen. Maar recente innovaties, zoals op-blockchain-gebaseerde slimme contracten, automatische metselaars of zelfrijdende machines, zorgen ervoor dat ook de bouwsector er langzaam maar zeker heel anders uit gaat zien dan we gewend zijn.

Sommige van deze uitvindingen komen voort uit eenvoudige, maar slimme ideeën die veranderen hoe we bouwen. Andere zijn verbluffend hightech, waarbij nieuwe materialen worden geïntroduceerd om oude problemen op te lossen. Laten we een kijkje nemen bij een paar recente innovaties in de bouw.

Milieuvriendelijk beton en nieuwe gietmethode maken snel, creatief ontwerp mogelijk

Beton is een zeer veelzijdig bouwmateriaal, wat verklaart waarom we er overal ter wereld zoveel mee werken. Het materiaal heeft echter een aantal onbetwistbare gebreken: het is heel slecht voor het milieu en te duur om in onconventionele vormen te gieten.

De productie van cement, een belangrijk onderdeel van beton, is verantwoordelijk voor 5 tot 7 procent van de wereldwijde uitstoot van broeikasgassen. Dat komt omdat voor het bakken van de grondstoffen gebruik gemaakt wordt van ovens met extreem hoge temperaturen en voor het vuur in deze ovens hebben we fossiele brandstoffen nodig. Maar het lijkt erop dat er een manier gevonden is om dit proces schoner te maken. Richard E. Riman, een vooraanstaand hoogleraar materiaalwetenschap en -techniek aan de Rutgers University, heeft onderzoek gedaan naar reacties bij lage temperaturen waarbij water als katalysator wordt gebruikt. Hij heeft een nieuwe betonsamenstelling ontwikkeld – Solidia beton – waardoor de temperaturen met 30 procent omlaag kunnen. Hierdoor neemt ook de uitstoot van broeikasgassen met 30 procent af. Sterker nog, wanneer het beton uithardt, absorbeert het koolstofdioxide uit de lucht eromheen, waardoor de koolstofvoetafdruk met nog eens 40 procent afneemt. Bovendien hardt het Solidia beton in 24 uur in plaats van de gebruikelijke 28 dagen. Riman zegt: “Allereerst hebben we laten zien dat we een materiaal konden maken dat hetzelfde kost als conventioneel portlandcement. We hebben verwerkingstechnologie ontwikkeld die je in de conventionele wereld van beton en cement kunt gebruiken, zonder grote investeringen te hoeven doen – wat normaalgesproken wel het geval is als een nieuwe technologie ontwrichtend is voor de markt”. Wij verwachten daarom dat Solidia op zeer korte termijn het go-to materiaal in de bouw zal zijn.

Twee mannen met bouwvakkershelm op kijken naar elektrische bekabeling in een betonnen muur
De productie van cement, een belangrijk onderdeel van beton, is verantwoordelijk voor 5 tot 7 procent van de wereldwijde uitstoot van broeikasgassen.

Maar het is nog steeds beton, en als je ongebruikelijke vormen wilt maken, heb je harde frames gebruiken om het mengsel op zijn plaats te houden terwijl het uithardt. Als je een ontwerp wilt veranderen, moet je de vorm van het frame ook veranderen, een tijdrovend en duur proces. Ron Culver en Joseph Sarafian, stoffenontwerpers aan de Universiteit van Californië, hebben hier nu een oplossing voor ontwikkeld. Door omhulsels van Lycra met een mengsel van beton en glasvezel te vullen, kunnen ze in slechts 45 minuten volledig uitgeharde vormen produceren. Deze techniek maakt een enorme verscheidenheid aan vormen mogelijk en tevens leidt het tot een afname van betonafval. De vormen kunnen met behulp van 3D-printers aan elkaar bevestigd worden en als structurele elementen of dragers worden gebruikt. Sarafian denkt dat dit enorm veel mogelijkheden biedt voor creatief gebruik van beton in de architectuur. “Deze gietmethode heeft enorme implicaties voor de toekomst van de bouw. Je kunt de techniek opschalen om unieke gevelelementen of zelfs de primaire structuur van een gebouw te creëren”.

Met deze vreemd ogende vrachtwagen kun je Romeinse rondbogen bouwen

De rondboog is een belangrijk onderdeel van de Romeinse architectuur. Een rondboog wordt gevormd door wigvormige stenen die door de zwaartekracht klem komen te zitten en waarvoor geen cement nodig is. Rondbogen werden traditioneel gemaakt met een houten mal, waarop stenen werden geplaatst. Zodra de mal werd verwijderd, bleef de boog dankzij de zwaartekracht staan. Een ingenieuze oplossing voor het dragen van zware lasten, maar tot voor kort ook ingewikkeld en allesbehalve veilig voor de mensen die zo’n boog moeten bouwen. Er is nu een tech-oplossing die het bouwen van deze bogen vele malen eenvoudiger en veiliger maakt: de zipper truck oftewel ritswagen. Lock-Block, Ltd. gebruikt al langer reusachtige voorgevormde betonblokken die precies in elkaar passen, maar hun ritswagen is pas écht geniaal. Het is een grote vrachtwagen met een vreemde toevoeging: een kegelvormige structuur bedekt met rollen.

De vrachtwagen wordt geparkeerd op de plek waar de boog moet komen en vervolgens worden de voorgevormde stenen bovenop de kegelvormige constructie gestapeld. Terwijl de vrachtwagen langzaam naar voren rijdt en de blokken naar het strakkere uiteinde van de kegel verschuiven, worden ze door de zwaartekracht strakker tegen elkaar aan gedrukt, waarna ze uiteindelijk vanzelf op hun plaats vallen. Dit klinkt vrij abstract. Hier zie je hoe dat in z’n werk gaat:

Lock-block zegt: “Met behulp van de ritswagen kun je in 24 uur tijd een tunnel van ongeveer 400 meter lang maken, zonder dat je te maken hebt met een uithardcyclus van 28 dagen”. Dat is een daling van 90 procent, vergeleken met de de op één na snelste huidige bouwmethode. Bovendien zijn de blokken volledig herbruikbaar.

Spuitbare coating maakt bestaande constructies bestand tegen aardbevingen

Beton, zelfs wanneer het gewapend is met staal, kan door de enorme kracht van een aardbeving uit elkaar geschud worden. Onderzoekers zijn op zoek gegaan naar manieren onze gebouwen te versterken. Het doel is natuurlijk om bestaande betonconstructies te kunnen vernieuwen en verbeteren, in plaats van ze af te breken en opnieuw te bouwen.

Aan de Universiteit van British Columbia heeft Nemy Banthia, een wereldwijd erkende expert op het gebied van cement en polymeren, een radicaal nieuwe aanpak ontwikkeld. Met behulp van speciale polymeren om beton te versterken, ontwikkelde Banthia een spuitbare coating die bestand is tegen aardbevingen. Het heet eco-friendly ductile cementitious composite (EDCC) – milieuvriendelijk, flexibel, cementgebonden composiet – en kan bestaand beton sterk genoeg maken om een aardbeving van 9,0 tot 9,1 op de schaal van Richter te weerstaan. Salman Soleimani-Dashtaki, een promovendus die met Banthia aan het project werkt, vertelt: “We besproeiden een aantal muren met een 10-millimeter dikke EDCC-laag, wat voldoende is om de meeste binnenmuren tegen seismische schokken te versterken. Vervolgens stelden we de muren bloot aan aardbevingen op Tohoku-niveau en andere bevingen met verschillende intensiteiten en we konden ze niet breken”.

De toekomst van de bouw ziet er fascinerend uit. We kunnen minder beton gebruiken voor tunnels en bruggen, het materiaal produceren op een manier die de impact op het milieu drastisch vermindert, complexe vormen maken vrijwel zonder afval en alles met een aardbevingsbestendige laag inspuiten! Dat zijn indrukwekkende ontwikkelingen voor een sector die over het algemeen langzaam verandert.

Gratis e-books voor 13 sectoren.

De wereld verandert in snel tempo en dat heeft grote impact op all sectoren. Daarom hebben we voor maar liefst 13 sectoren een compact e-book ontwikkeld. Daarin vind je de laatste trends op een rij, onderbouwd met interessante statistieken.
Dit blog is geschreven door Richard van Hooijdonk

Dit blog is geschreven door Richard van Hooijdonk

Trendwatcher, futurist en internationaal topspreker Richard Van Hooijdonk neemt je mee naar een inspirerende toekomst die leven, werken en ondernemen drastisch gaat veranderen.

Alle Lezingen