m. (-stenen), uit klei gebakken steen ; (zegsw.) zinken als een baksteen, dadelijk naar de diepte gaan; (bij een examen) zakken als een baksteen, met zeer lage cijfers afgewezen worden; het regent bakstenen, zeer heftig.
In Nederland en België ontwikkelde zich al vroeg een baksteenindustrie door de rijke aanwezigheid van daarvoor goede kleigronden enerzijds en het gebrek aan natuursteen anderzijds. Reeds in de 12e eeuw werd baksteen toegepast voor het bouwen van kloosters en kerken. Belangrijke baksteenproducerende streken waren tot de 19e eeuw gelegen aan de Oude Rijn en in Friesland. Tegen het einde van de 18e eeuw werd het gebied van de grote rivieren het belangrijkst. Thans wordt baksteen gebakken van klei die in Nederland op vele plaatsen wordt gevonden, o.a. in Friesland, Groningen, Twente, Gelderse Achterhoek, langs de grote rivieren, Utrecht, Noord-Brabant en Ned.-Limburg, in België langs de Beneden-Rupel. De grote verscheidenheid in steentype, vorm, kleur en kwaliteit vloeit voort uit verschillen, zowel in de samenstelling van de grondstoffen als in het bij de fabricage gevolgde vorm- en bakproces.
Steentype. Dit wordt bepaald door de wijze van vormen.
1. De handvormsteen vertoont aan de dagziende zijden een ‘nerf’ en geeft daardoor een gevel van levendig aanzien.
2. De machinale vormbaksteen is meestal kenbaar aan zijn vrij strakke vorm, vijf belande vlakken en één afgestreken platte zijde. Dit type wordt voornamelijk langs de grote rivieren en in Noord-Brabant geproduceerd.
3. De strengpersteen is herkenbaar aan de kantigheid, de twee afgesneden platte vlakken en de meestal aanwezige perforatie: gaten loodrecht staande op de afgesneden vlakken. Op het oppervlak kan met behulp van oliën een reliëf aangebracht zijn, ook is deze steen wel bezand. De strengperssteen wordt o.a. gemaakt in Groningen, Twente en Ned.-Limburg.
Kwaliteit en formaat. In het verleden kwamen uit de veldovens alle mogelijke soorten baksteen: de ‘harde’ werden gebruikt voor bestratingsdoeleinden en keldermuren, de ‘middelharde’ voor buitenmuren en de ‘zachte’ voor binnenmuren. Tegenwoordig beheerst men het ovenproces dusdanig dat een bepaalde, gewenste kwaliteit (sortering) wordt verkregen. In afdalende hardheidsgraad werden de metselstenen (volgens het oude Ned. normblad N 520) onderscheiden in: kelder-, trasraam-, gevelklinker, hardgrauw, boerengrauw en rood. Voor opgaande buitenmuren wordt vooral hardgrauw en gevelklinker gebruikt; boerengrauw en rood vooral voor binnenmuren. Vele andere kwaliteitsomschrijvingen zijn gangbaar, o.a. vuilwerkklinker, mondklinker, bleekrood en achterwerker (minder ooglijke stenen, die niet zichtbaar verwerkt worden).
Naast de gegeven formaten komen nog de kloostermop, de lilliput en diverse typen holle bouwsteen en isolatiesteen voor. De nieuwe Ned. norm NEN 2489 geldt voor alle metselbaksteen, ongeacht de vervaardigingsmethoden. Er wordt uitgegaan van drie toepassingsgebieden, nl. binnenmuursteen, buitenmuursteen en hoogbouwsteen, waarvoor verschillende eisen aan druk- en splijtsterkte gesteld zijn. Naast de (gewijzigde) oude formaten (tabel 2) is het zgn. standaard F5-formaat opgenomen. De afmetingen (afb.1) daarvan zijn aangepast aan het door de ISO aanvaarde modulaire coördinatiesysteem met basismoduul M = 100 mm. Dit systeem is voortgekomen uit het streven naar standaardisatie van de maten van bouwelementen.
Kleur. Van de rijke kleurverscheidenheid waarin metselsteenprodukten worden vervaardigd, nl. verscheidene tinten rood, geel, bruin, grijs, paarsgrijs en zwartgrijs, zijn de rode, de genuanceerde en de gele kleuren wel de meest voorkomende. Behalve door de chemische samenstelling (een klei rijk aan ijzeroxide bakt in het algemeen rood, een kalkrijke klei geel), wordt de kleur van baksteen mede bepaald door de korrelverdeling van de kleurvormende bestanddelen, de baktemperatuur en de ovenatmosfeer. Ook de textuur van het oppervlak en de kleur van het eventueel gebruikte vormzand kunnen het uiterlijk van de baksteen beïnvloeden. Sommige steenfabrieken maken ook geglazuurde stenen, deze zijn op de lange (strekse) zijde en/of op de korte (kopse) zijde van een bepaald, al dan niet doorzichtig glazuur voorzien.
LITT. A.H.Pomper, Baksteengids in (metselsteenprodukten en hun toepassing, 1965).
Eigenschappen. Baksteen heeft ook goede akoestische eigenschappen en zet praktisch niet uit bij thermische veranderingen in tegenstelling tot beton baksteen. Metselen en staal. Gemetselde muren kunnen zelfdragend zijn (d.w.z. dat er niet een afzonderlijk skelet van b.v. staal nodig is). Een muur van 190 mm dik heeft een brandweerstand van minstens 6 uur. Een spouwmuur bezit een goede thermische isolatie en vochtisolatie.
In België wordt baksteen vooral vervaardigd in de prov. Antwerpen (Rupelstreek en Kempen) en in de prov. West-Vlaanderen (streek van Kortrijk). Andere belangrijke centra: de kuststreek, het Land van Waas, de Limburgse Maas. Verspreid vindt men steenbakkerijen in alle andere prov. De baksteenproduktie is een van de grootste in de wereld (ca. 0,3 m3/inw. jaar).
De Belg. baksteen is in zijn afmetingen aangepast aan het internationaal modulaire coördinatiesysteem: lengte 190 of 290 mm; breedte 65, 90, 140 of 190 mm; hoogte 40, 50, 57, 65, 90, 140 of 190 mm. De Belg. normen (NBN 118 en NBN 176) onderscheiden:
1. volle baksteen (nul of minder dan 15 %-perforatie);
2. geperforeerde baksteen (15-40 %-perf oratie);
3. holle baksteen (meer dan 40 %-perf oratie).
De produktie van ‘holle steen voor vloeren’ (speciale stenen waaruit gewapende of voorgespannen vloerconstructies vervaardigd worden) is belangrijk. De kleuren die het meest voorkomen zijn over het algemeen dezelfde als in Nederland, maar rood overweegt. Straatklinkers worden in België niet gemaakt.
Het vormen en bakken van gewone metselbakstenen en straatstenen vindt plaats in een steenbakkerij of -fabriek en is een onderdeel van de grof keramische industrie. Als grondstof dient altijd kleigrond of leem die aan een minimale eis van kneedbaarheid (plasticiteit, vetheid) moet voldoen. De klei wordt machinaal met excavateurs of draglines afgegraven.
De voorraad wordt dan niet overdekt. Door verscheidene kleisoorten over elkaar te storten en de bult verticaal af te graven, wordt een goede menging bevorderd. De klei wordt vóór het vormproces nog door verscheidene machines bewerkt, (o.a. kleirasp, fijnwalswerk en voormaler). Voor de diverse produkten worden bepaalde combinaties van deze machines gebruikt om de klei te homogeniseren en, doorl toevoeging van water en/of stoom, op de juiste consistentie en temperatuur te brengen. Het warm-j verwerken van de klei (tot ca. 80 °C) heeft tot voordeel dat de klei in de meeste gevallen beter verwerkbaar wordt en de droogtijd kan worden bekort.
Vormen. Voor het maken van vormbakstenen worden de vormbak- en de vormbandpers gebruikt. In de vormbakpers bewegen diverse houten, stalen, of kunststof vormen, die 6—17 stenen per vorm kunnen bevatten, in een horizontaal vlak rond. De vormbandpers werkt in principe hetzelfde. De meestal stalen vormbakken zijn tot een ketting-zonder-eind verenigd, die in een verticaal vlak rondgaat. Tijdens die beweging worden de bezande (zie vormzand) vormen met klei volgeperst, automatisch afgedekt met een houten of stalen drager, gewenteld (zodat de gevormde stenen op de drager komen te liggen en daarna worden afgevoerd), waarna aan de onderzijde van de band de vorm wordt schoongespoeld en weer bezand.
De strengpers die de strengperssteen levert, vraagt een wat stijvere en meer plastische kleimassa. Deze wordt door schroefvormig geplaatste aanvoermessen geperst door een mondstuk, waaruit een doorlopende kleistreng tevoorschijn komt, die machinaal wordt gesneden door een zgn. afsnij-apparaat. Door in het mondstuk één of meer kernen aan te brengen kan men holle of geperforeerde stenen of buizen persen. Met behulp van speciale mondstukken ontstaan speciale profielstenen.
Drogen. Na het vormen worden de produkten naar een kamer- of tunneldrogerij gebracht. Daar wordt lucht van bepaalde temperatuur en luchtvochtigheid met ventilatoren langs en tussen de produkten geblazen, teneinde het water in de klei te verdampen. Thans worden de stenen nog weinig in ‘hutten’ (open schuren) in de buitenlucht gedroogd. Na het drogen worden de dan goed hanteerbare produkten met een zetmachine samengebundeld tot pakketten.
Bakken. Voor het bakken is een temperatuur tussen 900 °C en 1100 °C vereist. Het proces kan verdeeld worden in:
1. opwarmfase: de te bakken produkten worden opgewarmd van ca. 50 °C tot de sintertemperatuur;
2. sinterfase: de sintertemperatuur wordt aangehouden tot de gewenste kwaliteit bereikt is;
3. afkoelfase. De totale tijdsduur van het bakproces varieert van 25-350 uur, afhankelijk van o.a. oventype, stapelwijze, grondstof en formaat en gewenste kwaliteit van het eindprodukt.
Steenovens. In periodieke ovens wijzigen zich noch de plaats van stoken noch die van de te bakken produkten. In continue ovens wijzigt zich óf de plaats van de te bakken produkten (meestal gestapeld op wagens die verplaatst worden: de tunneloven), óf de plaats van stoken (het vuur ‘loopt’ door de oven: de ring- en de vlamoven).
Het bakken geschiedde vroeger in veldovens, soms alleen een stapel ongebakken stenen met onderin vuurmonden voor het stoken, soms afgedekt met aarde. Een iets permanenter karakter hebben de veldovens die twee of vier vaste muren hebben en verder afgedekt zijn met aarde. Het afkoelen gebeurt door regelmatig koude lucht toe te voeren. Door de grote temperatuurverschillen in de oven was het produkt zeer ongelijkmatig. Thans gebruikt men continue ovens. Deze kan men opvatten als een verzameling gekoppelde periodieke ovens (o.a. kamers genoemd), zodat men in die ovens produkten in alle stadia van het bakproces aantreft. De produkten, meestal op een wagen gestapeld, worden (van links naar rechts) door de tunnel verplaatst.
Afhankelijk van o.a. produktie en ovengrootte, schuift een duwmechanisme b.v. elk uur een wagen naar binnen. Bij 2 komt de buitenlucht binnen (beweging van rechts naar links), die de produkten af koelt en zelf opwarmt (tegenstroomwarmtewisselaar). In deze koelzone wordt een deel van de lucht afgezogen en gebruikt in de drogerij om de produkten te drogen. In de stookzone wordt tussen de lading, in zgn. stookslitten, brandstof (olie of aardgas) gedoseerd die bij een temperatuur van 700 °C of hoger zelf ontbrandt. In de opwarmzone (d) warmt de nu rookgas geworden lucht de produkten op en koelt zelf af. De rookgassen verlaten de oven via de schoorsteen met een temperatuur van ca. 200 °C.
Ringoven. Deze bestaat uit een doorlopend ringvormig kanaal, dat toegankelijk is door poorten, die met een tijdelijk muurtje of vuurvaste deur afgesloten kunnen worden. Door de geopende poorten worden gebakken produkten uit de oven gehaald en te bakken produkten ingezet, terwijl de schoorsteentrek er buitenlucht door aanzuigt. Deze lucht koelt reeds gebakken stenen af. Extra aangezogen lucht versnelt de koeling en wordt vervolgens voor het droogproces gebruikt. In de stookzone, het sintergebied ontbrandt het thans voornamelijk toegepaste aardgas spontaan.
Het wordt al of niet voorgemengd met lucht via pijpen (lansen) toegevoerd. De hete rookgassen, die in de opwarmzone de nog te bakken produkten voorwarmen, verlaten de oven door zgn. ventielen (regelbare schuiven) die elk een ovenkamer al of niet in verbinding brengen met het rookgaskanaal.
Dit loopt in de lengte midden over de oven. Een schoorsteen of ventilator handhaaft er een onderdruk. Opdat bij opening van de ventielen door de onderdruk een luchtstroming door de oven zal ontstaan, is tussen a en d een papieren wand aangebracht. Zodra a weer gevuld is, worden de poorten daar gesloten en die in b geopend; bovendien wordt een nieuwe papieren wand aangebracht. Door de geopende ventielen te sluiten en die in a te openen, schuiven stookzone (c) en opwarmzone ook op (meestal een kamer). De afsluiting tussen a en d verbrandt. Op deze wijze ‘loopt’ het vuur door de oven heen.
Vlamoven. Een variant van de ringoven is de ringoven met overslaande vlam, meestal vlamoven genoemd. Het ovenkanaal is door wanden van vuurvast steen in kamers met afzonderlijke stookruimten verdeeld. De lucht van de ene kamer komt via sleuven onderin de wand in de andere kamer. In de stookfase wordt brandstof gedoseerd op het moment dat de lucht de kamer binnenkomt.
De vroeger aanwezige vlammuur die het kolenvuur afschermde is thans geheel of bijna geheel verdwenen. De vlamoven werd vroeger speciaal toegepast voor het bakken van straatstenen, omdat zijn betere temperatuurverdeling een veel groter percentage straatstenen opleverde dan de ringoven. De vlamoven wordt thans ook veel voor metselstenen gebruikt. Zijn brandstofverbruik is echter groter dan dat van de gewone ringoven.
In Nederland is in de steenindustrie veel gemechaniseerd. Waren na de Tweede Wereldoorlog nog ca. tien personeelsleden benodigd om 1 mln. waalformaat te produceren, in 1975 wordt dit in sterk gemechaniseerde bedrijven met één personeelslid bereikt. Zoals overal elders in de industrie heeft in de steenindustrie een sterke schaalvergroting plaatsgevonden. De afzet van metselsteen blijft reeds een aantal jaren achter bij de sterk opgevoerde produktie (in 1973 ca. 2,4 mrd. waalformaat, in 1963 ca. 7 mrd.). Door de fabrikanten zelf is een saneringsplan ontworpen waardoor een bepaalde produktiecapaciteit blijvend uit de markt wordt genomen. Het totaal aantal bedrijven in de baksteenindustrie liep terug van ca. 230 tot ca. 120 (in 1975).
LITT. T.Plaul, Technologie der Grobkeramik (6 dln. 1973); Salmang en Scholze, Die physikalischen und chemischen Grundlagen der Keramik (1968); R.W.Grinshaw, The chemistry and physics of clays (1971).
In België bedroeg de produktie van gewone baksteen in 1965 nog ruim 1,8 mrd. en was in 1972 gedaald tot ruim 0,88 mrd.
