(Fr.: matérial de construction; Du.: Baumaterial, Baustoff; Eng.: building material), elk produkt uit de grote verscheidenheid van materialen dat in de bouw verwerkt wordt. Het produktenpakket heeft een omvang die de hoeveelheid andere vaste gebruiksmaterialen verre overtreft.
Aan het totale bouwkostenpakket dragen bouwmaterialen voor ca. 40% bij. Behalve voor de economie zijn bouwmaterialen door hun verbreiding ook van betekenis voor het milieu, de energie- en de grondstofvoorraden, een betekenis die overigens moeilijk in een getal kan worden uitgedrukt. Ook de eigenschappen van het materiaal, het onderhoud, de gebruiksduur en de mogelijkheid van hergebruik moeten in de berekening worden betrokken evenals bijv. de consequenties ten aanzien van het verbruik aan energie.Structuur.
De bouw betreft structuren van verschillende grootte, elk daarvan opgebouwd uit onderdelen met een eigen structuur. Zo spreekt men van de structuur van een stad, die van een gebouw, die van het staalskelet daarvan en die van bouwprofielen. Van vele materialen zoals metalen, kunststoffen en hout is de structuur bekend uit onderzoek ook buiten de bouw. Bij o.a. cement en beton heeft een specifiek op het gebruik als bouwmateriaal gericht structuuronderzoek plaatsgevonden. Een behandeling van de structuur en de eigenschappen van bouwmaterialen moet zowel gerelateerd worden aan de macrostructuur van het gebouw als aan de microstructuur van de materialen. Bouwmaterialen worden tegenwoordig zo gekozen, toegepast en gedimensioneerd dat zij in een tevoren berekende mate technische functies uitoefenen. Een gevolg van deze ontwikkeling is dat per materiaal minder functies tegelijk behoeven te worden vervuld dan vroeger. De geschiktheid van een bouwmateriaal hangt tevens af van de wijze waarop het afgestemd is op andere toegepaste bouwmaterialen; sommige materialen zijn specifiek op één functie gericht, bijv. warmteisolerende materialen.
Toch zal in een constructie het ene materiaal vaak beter passen dan het andere op grond van bijv. het hechtingsvermogen aan de ondergrond, de waterdichtheid in een vochtige omgeving, de brandbaarheid enz. De meeste materialen die thermisch isoleren kunnen ook gebruikt worden voor geluidabsorptie, mits ook het oppervlak poreus is. Voor geluidisolatie zijn er zware dichte bouwmaterialen of speciale samengestelde constructies van lichte elementen (voorts zie Bouwfysica; Geluidsleer). Glas en constructies van doorzichtige kunststof vervullen de functie van het binnenlaten van licht en de communicatie naar buiten (veelal ook zowel ventilatie als bescherming tegen het buitenklimaat) en zijn van invloed op de bezonning. Om tegemoet te komen aan decoratieve wensen kan men kiezen uit vele materialen, zoals gips dat op de gemetselde muur wordt aangebracht, bouwplaten van velerlei aard. Voor het vergroten van de brandwerendheid bestaan er brandwerende middelen.
Eigenschappen.
De eigenschappen van bouwmaterialen moeten bekend zijn in betrekking tot de gebruiksomstandigheden. Zo zijn spanningen in een muur door vloerbelasting permanent; andere spanningen herhalen zich dagelijks, zoals die in een dak- of gevelconstructie door temperatuurvariaties; ook het verkeer kan vele malen per minuut wisselende spanningen veroorzaken. Wanneer de eigenschappen bepaald worden, gebeurt dit meestal onder standaardomstandigheden; het is niet steeds mogelijk daaruit te voorspellen of een materiaal of bouwonderdeel zijn functies onder de gebruiksomstandigheden zal kunnen vervullen. In tabel 1 (zie afb.) zijn voor een aantal materialen eigenschappen vermeld die een eerste aanwijzing kunnen geven of de materialen geschikt zijn voor de fabricage van een bepaald bouwmateriaal. Voor de uiteindelijke keuze spelen de kosten vaak een beslissende rol, niet slechts de bouwkosten maar ook die voor de exploitatie en het onderhoud van de constructie.
Toepassingsgebieden.
Het toepassingsgebied van bouwmaterialen is vaak vervlochten met de produktie en verwerking van andere materialen; het is mogelijk dat deze verwerking specifieke eisen stelt aan de bouwmaterialen zelf.
Naar de toepassingsgebieden kunnen bouwmaterialen als volgt worden ingedeeld: woongebouwen; gebouwen met andere bestemmingen, zoals kantoor-, winkel- en fabrieksgebouwen, ziekenhuizen en theaters; waterbouwkundige werken zoals dijken en sluizen; reservoirs; verkeersconstructies zoals wegen, viaducten en tunnels; defensiewerken zoals bunkers; leidingwerken voor gas, water, olie en chemicaliën; milieutechnische werken zoals zuiveringsinstallaties.
Bouwmaterialen voor constructieonderdelen van gebouwen.
In bijna alle projecten voor gebouwen komen fundamenten, muren, gevels, scheidingswanden en daken voor. Uiteraard worden materialen gekozen waarmee deze elementen goed te verwezenlijken zijn. Bovendien heeft de mogelijkheid tot prefabricage invloed op de keuze: de toepassing van lichte en snel te ontkisten beton is bij prefabricage belangrijker dan bij de bouw op het werk. Wat de te gebruiken materialen voor de fundering betreft, zijn druksterkte, vervorming, capillaire zuiging en resistentie tegen grondwater van belang. Gewapend beton of harde baksteen zijn de meest gebruikte materialen. Voorts zie Fundering.
Buitenmuren (gevels) kunnen een vulling in een skelet vormen of zelfdragend zijn. Bijna alle soorten bouwmaterialen kan men erin aantreffen, inclusief kunststoffen en aluminium. Ook de mode speelt een rol. Zo kan bijv. het oppervlak van betonplaten van vele structuur- en kleurvarianten worden voorzien.
Binnenmuren zijn in het algemeen slechts dragend als zij woningscheidend zijn; zij moeten in dat geval ook geluid isoleren; de andere binnenmuren hebben meestal alleen een scheidende functie. Men kan niet-dragende wanden opbouwen uit elementen van gips of cellenbeton, uit kalkzandsteen, uit betonblokken of uit sandwichconstructies met bijv. gipskartonplaten.
Voor platte daken worden behalve dragende en isolerende ook waterkerende materialen gebruikt, meestal banen van teer of asfaltbitumen, gewapend met vezels; in teerbitumen kan hiervoor wolvilt gebruikt worden en in asfaltbitumen glasvezel of een niet-rottend weefsel. Ook worden kunststoffoliën gebruikt. Als bedekkingsmaterialen kent men verder o.a. riet, leien, metaal, asbestcement, kunststof en glas.
Vloeren hebben primair een dragende functie, zodat vooral de treksterkte van de onderzijde en de stijfheid van de constructie van belang zijn. Daarnaast is geluidisolatie noodzakelijk.
Voor raamkozijnen bestaat de tendens, materialen die steeds terugkerend onderhoud eisen, zoals staal en hout te vervangen door materialen waarbij dit niet het geval is, zoals Polyvinylchloride (PVC) dat geen deklaag behoeft of aluminium waarvoor eenmalige anodisering voldoende is. Ook komt een houten frameconstructie met asbestcementplaten aan de buiten- en gipskartonplaten aan de binnenzijden met daartussen een vulling van isolatiematerialen veel voor.
Verschijningsvormen.
Bouwmaterialen kunnen in allerlei verschijningsvormen en afmetingen voorkomen, zoals blijkt uit tabel 2.
Tabel 2
Verschijningsvormen van bouwmaterialen
POEDER: cement, gips, kalk, lijm, vulstoffen voor bitumen, verfpigmenten, hulpstoffen voor beton.
KORRELS: zand, grind, steenslag, toeslagmaterialen voor beton, kurk, kunststoffen voor isolatie.
VEZELS: glasvezel, steenwol, asbest, houtwol, staalvezel, kunststofvezel.
KITTEN: op basis van: bitumen, kunststof, kunststof + bitumen, rubbers, drogende oliën.
VLOEISTOFFEN: verf, bitumen, kunstharsen (vloeibaar, in oplossing of in dispersie), hulpstoffen voor beton, rubberlatex.
KLEINE BLOKKEN: baksteen, kalkzandsteen, betonsteen, glazen steen.
BLOKKEN (met lengte ≧ 300 mm en hoogte ≧ 150 mm): betonblokken, kalkzandsteenblokken, gebakken schoorsteenblokken.
GROTE HANTEERBARE ELEMENTEN: gipselementen, beton-vloerelementen, beton-dakelementen, gasbetonelementen.
TEGELS: keramische tegels, betontegels, natuursteentegels, kunststoftegels, rubbertegels.
PLATEN: staal, aluminium, lood, zink, koper, hout, spaanplaat, houtvezel, vlasscheven, strovezel, natuursteen, beton, asbestcement, houtcement, houtmagnesiet, glas, kunststof, kurk, kunststofschuim, schuimglas, samengestelde platen triplex, gipskarton.
SANDWICHPANELEN: houten frame of kern van geïmpregneerd papier met gipskartonplaten op houten frame, kunststofschuim of kurk met platen aan weerszijden.
DAKPANNEN: gebakken kleipannen, betonpannen, leien, asbestcement, glas.
ROLLEN: kunststoffen, rubber, gebitumineerd papier, geïmpregneerd papier, gewapend bitumen, papier met aluminium of koper.
FOLIËN: aluminium, kunststof.
GAAS EN MATTEN: staalmat, steengaas, glasvlies, kunststofweefsel.
DEKENS: glaswol, steenwol, gecombineerd met dampremmende lagen van papier of aluminiumfolie.
KOLOMMEN: beton, staal.
BALKEN: beton, staal, hout, aluminium.
PROFIELEN: metalen, hout en gelijmde houtconstructies, aluminium, glasvezelversterkte kunststof.
STAVEN EN DORPELS: staal, aluminium, kunststoffen, beton, natuursteen, hout. PALEN: hout, beton.
KOKERS: hout, asbestcement, staal, aluminium, kunststof.
BUIZEN: staal, gietijzer, lood, koper, beton, gebakken klei, gres, asbestcement, kunststoffen.
DRAAD: staal, kunststoffen (ook gecombineerd).
LICHTKOEPELS: acrylaathars.
Bijna al deze produkten worden in massafabricage vervaardigd; elementen van grotere afmetingen ook in serie.
Kwaliteitscontrole.
Zolang bouwmaterialen gemaakt en gebruikt werden op een enigszins ambachtelijke manier, bestond de controle uit het beoordelen op klank, uiterlijk enz. Deze controle was efficiënt; in het produktieproces werden weinig veranderingen aangebracht. Bovendien was de verwerking van de materialen op de bouwplaats zodanig, dat slechte elementen konden worden onderkend. De hedendaagse massaproduktie echter vindt zo snel plaats dat niet meer alle elementen gecontroleerd kunnen worden. Bovendien worden de produkten in al of niet omhulde pakketten afgeleverd waardoor zelfs uiterlijke beoordeling niet of slechts beperkt mogelijk is. Dan kan slechts door een statistisch verantwoord aantal steekproeven controle worden uitgeoefend.
Bouwmaterialen worden vaak vervaardigd uit natuurlijke grondstoffen waarvan de samenstelling niet constant is, bijv. klei voor baksteen, zodat het aantal controlemonsters groot moet zijn. Bij goedkope materialen wordt goede controle dus relatief duur. Controle is ook voor de fabrikant van groot belang, zodat hij zal trachten tot kwaliteitsbeheersing te komen. Daartoe moet hij de factoren die bij de fabricage de kwaliteit van het eindprodukt beïnvloeden, op de juiste wijze sturen. Wordt alleen het eindprodukt gekeurd, dan wordt een afwijking pas zo laat ontdekt, dat al grote hoeveelheden inferieur produkt kunnen zijn geproduceerd. Het is in aller belang, dat bij producent en gebruiker overeenstemming bestaat inzake kwaliteitsnormen, opgesteld door een commissie waarin alle belanghebbenden vertegenwoordigd zijn, waartoe meestal ook de overheid behoort.
Dergelijke commissies worden in Nederland samengesteld door het Nederlands Normalisatie-instituut (NNI), in België door het Belgisch Instituut voor Normalisatie (BIN). De maatnormalisatie (NNI sector 352) behandelt de afmetingen van bouwelementen; de kwaliteitsnormalisatie (NNI sector 353) stelt de normen voor bouwmaterialen vast. Ook de keuringsmethoden zelf worden omschreven. Het onderzoek, nodig voordat een eis of methode voor iedere belanghebbende aanvaardbaar is vindt in Nederland plaats bij o.a. het Instituut voor Bouwmaterialen en Bouwconstructies TNO (IBBC-TNO) en de Technische Hogescholen in Delft en Eindhoven. Ook bedrijven of groepen daarvan leveren vaak via hun eigen laboratoria een belangrijke bijdrage aan dit onderzoek. In België worden bouwmaterialen beproefd door de Belgische vereniging tot studie, beproeving en gebruik der materialen (BVSM). Op internationaal niveau is toegestaan de RILEM (Réunion internationale des laboratoires d’essais et de recherches sur les matériaux et les constructions). De ISO (International Organisation for Standardisation) en de CEN (Commitée Européen de Normalisation) stellen mondiale, resp. Europese normen vast.
Een fabrikant kan ook een certificaat krijgen, als de Stichting voor onderzoek, beoordeling en keuring van materialen en constructies (KOMO) verklaart dat een produkt duidelijk omschreven en gequantificeerde eigenschappen heeft.
Bouwmaterialen in de toekomst.
Er zijn reeds vele bouwmaterialen op de markt verschenen, die het mogelijk hebben gemaakt met nieuwe bouwmethodes een grote produktiviteit te bereiken, bijv. door middel van grote, in serie geprefabriceerde bouwelementen. Dit is een der oorzaken van de eentonigheid die de bouw veelal kenmerkt. Het is echter te verwachten dat produkten zullen worden ontwikkeld die aan de gevel de nodige afwisseling verlenen. De toepassing van zonne-energie voor huisverwarming kan leiden tot nieuwe bouwonderdelen waarin aan glas, kunststof (ook ter vervanging van de glazen beglazing) en isolatiematerialen een grote rol toegekend zal worden. Ook is het te verwachten dat de eisen wat betreft brandveiligheid en geluid-, warmte- en waterisolatie strenger zullen worden. Voor daken zullen kunststoffen een deel van de thans veel gebruikte bitumina gaan vervangen. Om de te verwachten nieuwe bouwmaterialen goed te gebruiken, zal kennis van de samenhang tussen de structuur en de eigenschappen ervan noodzakelijk zijn, teneinde het gemis aan ervaring met deze materialen op te vangen.