Baksteen uit het industrieel tijdperk.

De essentie van baksteen: klei

Baksteen wordt geproduceerd uit klei. Door een rechthoekige klomp klei te bakken op een temperatuur tussen de 850 en 1200 graden Celsius krijgen we een keramisch product, de baksteen. De soort klei en de verdere toevoegingen en bewerkingen zorgen voor verschillende soorten baksteen. Kenmerk van baksteen is de enorme duurzaamheid. Oude kastelen, historische gebouwen, dankzij baksteen staan ze al eeuwen overeind. En omdat in vroegere tijden er regelmatige nieuwe vormen en samenstellingen werden gebruikt, wordt die duurzame baksteen regelmatig gebruikt voor de datering van objecten. Het type baksteen is een indicatie van de bouwperiode. Laten we dan ook even beginnen met de geschiedenis van de baksteen.

Geschiedenis van de baksteen

Vele duizenden jaren geleden wist men al dat klei hard werd door het te bakken. Al 7000 v. Chr. werd het daarom voor aardewerk gebruikt. Vanaf zo’n 5000 v. Chr. volgden de eerste bouwtoepassingen en sinds 3000 v. Chr. werd steeds grootschaliger gebruik gemaakt van gebakken stenen. Eerst zijn dat nog losse klompen klei, maar de Romeinen gaan bakken gebruiken als mal. Zij zijn ook de eersten die mortel gebruiken om de stenen onderling te verlijmen. De Romeinen brachten de baksteen naar onze regio maar met de ineenstorting van het Romeinse Rijk verdween aanvankelijk ook de baksteen weer.

Vanaf de 12^e eeuw wordt de baksteen steeds meer gebruikt in ons land, met name omdat in de steeds grotere steden houten huizen te brandgevaarlijk werden. In de 19^e eeuw wordt de steenproductie gaandeweg gemechaniseerd en in de 20^e eeuw ook het bouwproces zelf (met onder andere prefab metselwerk). De afgelopen eeuw is de baksteenproductie enorm geïndustrialiseerd. Vandaag de dag produceren ongeveer 40 baksteenfabrieken jaarlijks zo’n 2 miljard bakstenen in wel 2500 verschillende varianten.

Kleiwinning voor de baksteen productie

Baksteen uit de oudheid.

De kleiwinning vindt in Nederland voornamelijk plaats langs de grote rivieren (Rijn, IJssel, Maas en Waal). Ook wordt gebruik gemaakt van zeeklei uit Groningen en winnen we löss en leem in Limburg. Voor bijzondere steensoorten als witte baksteen wordt de klei uit het buitenland gehaald. Overigens worden sinds een jaar of 20 de gebieden waar klei is gewonnen daarna vaak door ontwikkeld tot nieuw natuurgebied. Voorbeelden zijn de Millingerwaard bij Nijmegen en de Crobsche Waard bij Haaften.

Vanaf de plek waar de klei is gewonnen, wordt het met vrachtwagens of schepen naar de opslag bij de fabriek vervoerd. Omdat er grote onderlinge verschillen kunnen zijn tussen partijen klei (korrelgrootte en minerale samenstelling) wordt de klei in horizontale lagen op elkaar gestapeld in het depot en later voor de productie juist weer verticaal afgegraven. Op die manier worden de verschillende samenstellingen al in een vroeg stadium van het proces gemengd.

Voorbewerking van de klei

De kleivoorraad kan niet direct worden gebruikt voor de baksteen productie. Eerst moet de klei worden voorbewerkt. Dat is nodig om de verschillende kleisamenstellingen tot een schone, homogene kleimassa te maken met de juiste plastische eigenschappen. Daarmee wordt bedoeld dat het materiaal goed vormbaar moet zijn en zijn eigenschappen behouden. Om dit te bereiken worden verschillende bewerkingen uitgevoerd:

• De klei wordt eerst via verschillende behandelingen ontdaan van steentjes en metaaldeeltjes.
• Door de klei vervolgens te bewerken met onder andere een kleirasp, walsen en een zeefplaat wordt het materiaal verkleind.
• De klei wordt bevochtigd met water en stoom. Het water zorgt voor de juiste vervormbaarheid en de stoom verhoogt de temperatuur van de klei waardoor de plastische eigenschappen en het drooggedrag verbeteren.
• Eventueel worden extra stoffen toegevoegd. Door extra zand wordt klei die te vet is verschraald. Toevoegingen zorgen ook voor de verschillende kleuren van bakstenen. Kalksteen of krijt zien we terug in een eventuele geelkleuring. Bruinsteen bevat mangaan en maakt de stenen juist donkerder.
• Het materiaal wordt goed gemengd in een horizontale trog met kneedmessen en vervolgens door een zeefplaat gedrukt.

Met deze bewerkingen produceert men een kleimassa die goede en uniforme eigenschappen heeft. De vormbaarheid van het materiaal, het drooggedrag, de sterkte en de uiteindelijke eigenschappen worden in deze fase bepaald.

Vormen en drogen

Baksteen in combinatie met natuursteen.

De volgende stap is het maken van de baksteen ‘vormeling’. Daar zijn verschillende methodes voor, waarbij een vormbak wordt gebruikt of de strengpers. In de vormbak wordt een hoeveelheid klei in een bak ter omvang van een baksteen gedaan en aan de bovenzijde met een draad afgesneden. Dat kan zowel volledig met de hand worden gedaan (een handvormsteen), met een handvormpers of met een vormbakpers. Bij die laatste methode wordt de klei niet in de bak geworpen maar geperst. Afhankelijk van de gekozen methode is het eindresultaat glad of heeft het juist wat meer ‘handwerk kenmerken’.

Een totaal anders procedé is het gebruik van de strengpers. Daarbij wordt een hoeveelheid klei door een mal heen geperst waardoor er een lange kleistreng ontstaat met de lengte en breedtematen van de baksteen. De hoogte van de steen wordt vervolgens bepaald door steeds ‘plakken’ van de streng af te snijden met ijzerdraad. Bij deze strengpers kunnen door aanpassingen van de mal eenvoudig aanpassingen in de vorm worden gerealiseerd. Ook kunnen op deze manier geperforeerde bakstenen worden gemaakt.

Hierna gaan de vormelingen de droogkamer in voor zo’n 30 uur. Daar wordt met behulp van warme lucht het vochtpercentage teruggebracht tot ongeveer 2%, en voor sommige steensoorten zelfs nog minder.

Het bakken van de baksteen

Na het drogen kunnen de stenen worden gebakken tot echte bakstenen. Want hoewel de gedroogde steen al wel stevig is, krijgen de stenen hun hardheid pas door het bakken. Dat gebeurt in drie fases in een zogeheten tunneloven: de opwarmfase, de stookfase en de afkoelfase. Het bakken is een nauwkeurig proces waarin iedere stap weloverwogen wordt uitgevoerd. Zo vertraagt men zowel de opwarming als de latere afkoeling op het moment dat binnen de steen een verandering van de kwarts kristalstructuur plaatsvindt (de zogenaamde kwartssprong rond de 573 graden Celsius). Dat voorkomt scheuren in de stenen. Ook wordt de opwarmperiode gebruikt om de resterende organische stoffen in de klei volledig te verbranden.

Het daadwerkelijke bakken gebeurt bij een temperatuur tussen de 1000 en 1200 graden Celsius. Hier vindt de sintering plaats waarbij de kenmerkende baksteenstructuur ontstaat, met inwendig nieuwe keramische en glasachtige verbindingen die de gebakken steen zo sterk maken. Het hele bakproces kan twee dagen in beslag nemen en de bakcurve kan per type steen verschillen. Zo worden straatstenen bij hogere temperaturen gebakken dan gevelstenen.

Prachtige bakstenen muur, niets is mooier!

Na het bakken kunnen de stenen naar de afnemer worden vervoerd. Tegenwoordig worden ze daarbij zo gestapeld en verpakt dat de verdere verwerking op de bouwplaats eenvoudig en efficiënt kan plaatsvinden.

De kleur van de baksteen

Tijdens het bakken krijgt de steen naast de andere eigenschappen ook de definitieve kleur. Die wordt door verschillende factoren beïnvloed:

• De samenstelling van de klei en eventuele toevoegingen. Als de klei naar verhouding meer ijzer dan kalk bevat, kleurt deze rood. In het omgekeerde geval wordt de steen juist geel. Desgewenst kan daarvoor ook extra kalk worden toegevoegd.
• Het bakproces zelf. Een hogere temperatuur zorgt voor meer paarskleuring in de steen. En door te smoren (bakken met minder zuurstoftoevoer) of door juist extra oxiderend te bakken kiest men voor ofwel een egalere grijsblauwe steen of juist een feller gekleurde variant.
• Men kan de stenen eventueel ‘engoberen’ door de vormeling te bespuiten met een klei pap (engobe) waaraan kleurstoffen zijn toegevoegd. Ook kunnen stenen worden geglazuurd en nogmaals gebakken.

De eigenschappen van baksteen

Moderne bakstenen hebben verschillende keurmerken zodat de bouwer weet wat voor kwaliteit hij verwerkt. De Europese CE-markering zegt iets over de producteigenschappen, de mogelijke toepassingen en de veiligheid van de betreffende bakstenen. Het specifiek Nederlandse KOMO-certificaat garandeert het daadwerkelijke kwaliteitsniveau (kromming, breuk etc.) conform de beoordelingsrichtlijn BRL 1007 (en voor straatstenen BRL 2360). Instituten als IKOB/BKB en KIWA controleren dit. Het resultaat is een uniform, efficiënt en duurzaam geproduceerd bouwmateriaal dat zeer sterk is, niet rot, niet roest en niet verkleurt. Het materiaal is alleen niet waterdicht.

Baksteen niet waterdicht? Hoe komt dat?

Baksteen is een enigszins poreus materiaal. Door de poriën en scheurtjes in een steen kan water naar binnen dringen. Omdat ook de cementspecie tussen de stenen standaard niet waterdicht is, hebben de op elkaar gemetselde stenen van een muur van nature een capillaire, opzuigende werking. Water dringt makkelijk naar binnen en kan vanuit de bodem zelfs ver omhoog de muren in worden gezogen. Dat betekent dat hoe goed de baksteen ook is, er toch de kans bestaat dat uiteindelijk water door de muur heentrekt of in de muur omhoog komt. En niet alleen water, ook vuil komt op deze manier naar binnen. Een vochtig binnenklimaat, vuile muren en zelfs vorstschade kunnen het gevolg zijn.

Baksteen waterdicht maken met Oppercon

Een bakstenen muur kunt u echter eenvoudig waterafstotend maken met Oppercon. Oppercon is een biologisch afbreekbaar en dus milieuvriendelijk hydrofobeermiddel. Oppercon brengt op moleculair niveau een beschermingslaag aan. Het maakt daarmee het oppervlak van baksteen muren waterafstotend en ook algen- en schimmelvrij. Tegelijkertijd sluit deze laag de baksteen niet hermetisch af zodat deze wel blijft ademen. Ook is de Oppercon bescherming UV-resistent. De beschermingslaag zal dus niet verkleuren en ook de baksteen zelf verkleurt niet. Oppercon behoudt dus alle oorspronkelijke eigenschappen van de baksteen, maar voegt er één belangrijke eigenschap aan toe. Uw baksteen muur is vanaf nu waterdicht en dampdoorlaatbaar, dit is belangrijk voor een goede waterhuishouding binnenshuis.