Bouwtoepassingen van materialen op basis van hennep

De ontwikkeling en optimalisatie van biobased bouwmaterialen (dat wil zeggen van plantaardige of dierlijke oorsprong) vloeit enerzijds voort uit het groeiende streven om de uitstoot van broeikasgassen te verminderen en anderzijds uit de tendens om plaatselijke hernieuwbare grondstoffen te gebruiken. Een aantal teams verricht hieromtrent al enkele jaren onderzoeks- en ontwikkelingsactiviteiten. Het WTCB heeft zich in het kader van het BCC-BAT-project (*) onder meer toegelegd op materialen op basis van hennep. Dit artikel bespreekt de toepassingen ervan in de bouwsector.
Hennep is een snelgroeiende plant die in verschillende domeinen ingezet kan worden. Zowel de buitenkant van de stengel, die uit vezels bestaat, als de binnenkant, de zogenoemde hennepscheven, kunnen dienen voor de fabricage van bouwproducten (zie tabel).

Voornaamste toepassingen van hennep in de bouw
Product Toepassingen λ-waarde
[W/m.K] (1)
Thermische-isolatiedekens uit hennepvezels Houtskeletbouw (muren, vloeren, daken) 0,04
(30-40)
Losse hennepscheven Houten vloeren 0,048-0,053
(90-135)
Hennepbeton – Mengsel van hennepscheven en bindmiddel (²)
Indicatief bindmiddelgehalte
Laag
(110 kg/m³)
Houtskeletbouw (daken, vloeren) 0,06
(220)
Gemiddeld
(280 kg/m³)
Dekvloeren 0,09-0,10
(385)
Gemiddeld
(200-440 kg/m³)
Opvulling van de muren van een houtskelet, voorzetwand 0,08-0,12
(300-550)
Hoog
(600-750 kg/m³)
Bepleistering van muren 0,13-0,19
(700-950)
Metselsteen op basis van hennep – Mengsel van hennepscheven en bindmiddel (2) Beschermd, niet-dragend metselwerk (opvulling, voorzetwand) 0,08
(350)
(1) Indicatieve waarde van de warmtegeleidbaarheid. De volumieke massa van het product is de tussen haakjes vermelde waarde [kg/m³]
(2) Het bindmiddel bestaat doorgaans uit een mengsel van kalk.

De vezels kunnen gebruikt worden voor de fabricage van thermische-isolatiedekens, die voornamelijk in houtskeletwanden en in vloeren en daken dienstdoen als isolatiemateriaal.

De hennepscheven kunnen op hun beurt aangewend worden als los isolatiemateriaal dat voornamelijk toegepast wordt tussen de vloerbalken.


1 | Storten van een bindmiddel-hennepmengsel in een bekisting voor de uitvoering van een voorzetwand
1 | Storten van een bindmiddel-hennepmengsel in een bekisting voor de uitvoering van een voorzetwand
Deze scheven worden gekenmerkt door de grootte van hun granulaten (doorgaans begrepen tussen 10 en 30 mm), hun losgestorte volumieke massa en hun hygrothermische eigenschappen (warmtegeleidbaarheid, vochtopname). Ze bestaan uit een geheel van parallelle haarvaten die leiden tot een sterke waterabsorptie (die overeenstemt met het vier- tot zesvoud van hun massa). Bovendien zorgt hun hoge hygroscopiciteit voor een vochtuitwisseling met de omgevingslucht. Dit gebeurt door sorptie/desorptie, een fenomeen waarbij het vochtgehalte van een poreus materiaal toeneemt door het hechten van waterdamp uit de lucht en omgekeerd.

De hennepscheven kunnen eveneens als plantaardige granulaten gebruikt worden in producten die gefabriceerd worden met behulp van aangepaste bindmiddelen. Naargelang van de beoogde toepassing worden er immers verschillende eigenschappen nagestreefd, wat een invloed heeft op het bindmiddelgehalte, de volumieke massa en de warmtegeleidbaarheid van het product. Hoewel men hierbij uiteraard kan gebruikmaken van geprefabriceerde bindmiddelen of samenstellingen, gebaseerd op referentiewerken of de ervaring van de uitvoerder, geniet het toch steeds de voorkeur om terug te grijpen naar de aanbevelingen van de materiaalfabrikant.

De hoge capillariteit van de hennepscheven heeft een grote invloed op het mengsel en op de producteigenschappen in verse of verharde toestand. Zij onttrekken immers een deel van het water dat vereist is voor de hydraulische bindmiddelen, waardoor deze kunnen verbranden. Om dit probleem te verhelpen, kan men teruggrijpen naar kalk (gekend voor zijn waterophoudende vermogen), een luchthardend bindmiddel toevoegen (kalkhydraat) en/of de volgorde van de menghandelingen aanpassen (bv. de granulaten voorbevochtigen).

Voor de bepleistering van muren (zie de WTCB-Dossiers 2010/2.9) kan men zijn toevlucht nemen tot mengsels die bij voorkeur een grotere hoeveelheid bindmiddel bevatten om een geschikte consistentie (smeuïgheid) te verkrijgen. Dit gaat echter wel ten koste van de thermische prestaties. Ook een fijner hennepgranulaat zal resulteren in een betere smeuïgheid en een minder grove afwerking.

Hennepbeton wordt voornamelijk aangewend voor de opvulling van houtskeletten en de verwezenlijking van voorzetwanden. Het wordt eveneens gebruikt om daken en vloeren te isoleren en kan zowel gestort (al dan niet in een bekisting) als gespoten worden. Om de plaatsing (gemakkelijke verdichting, snelle ontkisting ...) en vooral de warmteweerstand te optimaliseren, geniet een weinig vloeibaar mengsel met een laag of gemiddeld bindmiddelgehalte de voorkeur. Hierbij dient er wel over gewaakt te worden dat het materiaal voldoende samenhangend blijft. In functie van de uitgevoerde volumes, het initiële watergehalte van het mengsel en de omgevingsvoorwaarden dient men rekening te houden met een aanzienlijke droogtijd (van meerdere maanden).


2 | Metselen van hennepblokken
2 | Metselen van hennepblokken
De toepassingen van geprefabriceerde metselstenen op basis van hennep (zie de WTCB-Dossiers 2014/4.4) komen grotendeels overeen met deze van hennepbeton. Deze geprefabriceerde stenen hebben tal van voordelen te bieden. Zo vertonen ze stabielere eigenschappen dankzij een betere controle van de productieomstandigheden en kan de droging van het materiaal reeds aanvatten vóór de plaatsing. Gelet op hun zeer zwakke druksterkte van om en bij de 0,3 N/mm² (in vergelijking met 5 N/mm² voor cellenbetonmetselstenen en 15 N/mm² voor geperforeerde bakstenen) is hun toepassing als dragend element daarentegen uitgesloten.

Teneinde het risico op schade te beperken (in het bijzonder door biologische aantastingen), moeten materialen op basis van hennep – net zoals alle andere gevoelige materialen – beschermd worden tegen een langdurige en overmatige bevochtiging (weersomstandigheden, capillaire vochtopstijgingen, condensatie) en dit, ongeacht de voorziene toepassing.

Hygrische regeling?

De hygroscopische en waterdampdiffusie-eigenschappen van materialen op basis van hennep kunnen een buffereffect creëren ten opzichte van de eventuele schommelingen in de relatieve vochtigheid van het binnenklimaat.

Om dit effect te kwantificeren, werden er genormaliseerde proefmethoden ontwikkeld. Zo bepaalt de Deense methode de MBV-waarde (wat staat voor moisture buffer value) van een materiaal door dagelijkse schommelingen in de relatieve luchtvochtigheid (van 33 tot 75 % RV) te simuleren. Volgens deze methode, die zich beperkt tot een vergelijking van bepaalde materialen, kunnen de bufferprestaties van materialen op basis van hennep als ‘goed’ tot ‘uitstekend’ beschouwd worden.

We willen er echter wel op wijzen dat de resultaten van deze proefmethode niet zonder meer toepasbaar zijn bij het voorspellen van het gedrag van het materiaal in reële omstandigheden. Zo houdt de proef geen rekening met de aanwezigheid van afwerkingen (bepleisteringen, verven ...). Verder is het resultaat van de proefmethode afhankelijk van de dikte van de beproefde laag en van de indringdiepte van het vocht. Tot slot houdt deze methode geen rekening met extreme vochtpieken (bv. de hogere en/of kortere pieken die men aantreft in een badkamer) en de verzadigingsverschijnselen.

Bovendien willen we aanstippen dat hygroscopische en waterdampdoorlatende afwerkingsmaterialen – ondanks het feit dat ze wel degelijk kunnen zorgen voor een beperking van de schommelingen van de relatieve luchtvochtigheid – in geen geval ingezet mogen worden ter vervanging van een efficiënt ventilatiesysteem (zie TV 258).

Y. Grégoire, ir., afdelingshoofd, afdeling Materialen, WTCB
(*) ‘Spuitbaar licht kalk-hennepbeton voor de bouw’, gesubsidieerd door Wallonië (DGO6), in samenwerking met Sirris en de UCL.