Bouwen met Hennep Van Laarhoven Combinatie Architecten
Datum: 18 maart 2015
2 Hennepblokken ...................................................................................... 17 Stapelen.............................................................................................. 17 Kozijnen .............................................................................................. 17
Inhoud
Luchtdichting ...................................................................................... 17
Inleiding ....................................................................................................... 3
Afwerking ............................................................................................... 21
Historie ........................................................................................................ 5
Leidingwerk ........................................................................................ 21
Verbouwen van hennep .............................................................................. 7
Buitenafwerking ................................................................................. 21
Hennep als bouwmateriaal ......................................................................... 9
Binnenafwerking ................................................................................ 21
Storten of spuiten.................................................................................... 9
Bijlage A - Detaillering Hemcrete massieve hennepwand ......................... 22
Prefab elementen .................................................................................... 9
Bijlage B – Detaillering Chanvribloc hennepblokken wand ....................... 27
Hennepblokken ....................................................................................... 9
Bijlage C – Voorbeeldprojecten.................................................................. 31
Eigenschappen van hennepwanden.......................................................... 11 Constructieve eigenschappen ............................................................... 11 Bouwfysische eigenschappen................................................................ 11 Verwerking ............................................................................................ 11 Uitvoering en detaillering .......................................................................... 13 Massieve hennepwand.......................................................................... 13 Bekisting ............................................................................................ 13 Spuiten............................................................................................... 13 Prefab elementen .................................................................................. 15 Constructie ........................................................................................ 15 Aansluiting ......................................................................................... 15
3 Inleiding De afgelopen jaren heeft Van Laarhoven Combinatie Architecten kennis gemaakt met ‘Bouwen met Hennep’. Deze publicatie vat de opgedane kennis samen met betrekking tot alle aspecten van bouwen met hennep. Er worden een aantal verschillende bouwmethodes besproken die de afgelopen jaren in europa ontwikkeld zijn. In Nederland is ondanks de vele voordelen nog weinig ervaring met bouwen met hennep.
4
Marihuanabelasting in de VS
Columbus ontdekt Amerika
Henry Ford bij zijn auto van hennepplastic
Affiche uit WOII, VS
5 Historie Hennep is al eeuwen lang een van de meest toegepaste en veelzijdige materialen. Een aantal historische feiten: In 1492 ontdekt Columbus Amerika. Zonder zijn zeilen en touwen, gemaakt hennep, was dit niet gelukt. Ook de Hollandse VOC dank haar succes aan de kracht en duurzaamheid van hennep. In 1812 viel Napoleon Rusland binnen. Belangrijkste rede: Rusland leverde tegen de afspraken met Frankrijk ook hennep aan Groot-Brittannië. In 1937 werd er in Amerika een belasting ingevoerd op de handel in cannabis, hennep en marihuana. Onder druk van de opkomende katoenhandel (kleding) en olie-industrie (kunststof) werd de grootschalige productie van hennep teruggedrongen. In 1941 ontwikkeld Henry Ford een auto van hennepplastic. Veel lichter dan staal en zonder de nadelige milieu-effecten. Uit angst voor imagoschade wordt het idee niet verder uitgedragen. In 1942 verscheen in Amerika de film ‘Hemp for Victory’ waarin hennep werd aangeprijsd als noodzakelijk gewas om de oorlog te kunnen winnen. De hennepteelt nam enorm toe voor de productie van uniformen, canvas en touw.
6
Akker met hennep
Hennepoogst
Hennepplanten
7 Verbouwen van hennep Hennep is een gewas dat wereldwijd op alle ondergronden verbouwd kan worden. Zaden worden geplant aan het eind van de lente en groeien in slechts 14 weken tot een volwassen plant zonder hulp van kunstmest of pesticiden. Voor 1 hennepwoning in circa 1 ha landbouwgrond nodig voor de productie van voldoende hennep. Na de oogst heeft de hennep de akker op natuurlijke wijze gereinigd en is deze direct geschikt voor het verbouwen van bijvoorbeeld maïs. De landbouwgrond hoeft niet braak te liggen en levert de landbouwer dus ieder jaar extra inkomsten op. Iedere hectare hennep levert de boer c.a. €1000,- op na verrekening van de kosten. De plant die verbouwd wordt is de mannelijke hennepplant en is niet geschikt voor de productie van verdovende stoffen (cannabis, marihuana). Tijdens de groei produceert een hectare hennep 25 keer zoveel zuurstof (O2) als een hectare bosgebied. CO2 wordt opgeslagen in de plant. Bouwen met hennep heeft dus een positieve invloed op de CO2 balans van de het gebouw. De vezels van de hennepplant zijn zeer sterk en worden gebruikt voor productie van o.a. touw, canvas en isolatiemateriaal. De houtachtige stengels van de plant worden gedroogd en versnipperd. Deze snipper kunnen worden gebruikt als stalstrooisel maar vormen tevens de basis voor een reeks nieuwe, ecologische bouwmaterialen.
8
Hennepsnippers van de stengel
Massieve hennepwand
Hennep-kalk mengsel
hennepblokken
Isolatiedekens van hennepvezels
Tijdelijke bekisting
9 Hennep als bouwmateriaal Van zowel de hennepvezels als van de houtachtige stengels van de hennepplant kunnen diverse bouwmaterialen worden gemaakt. Zo zijn er isolatiedekens van hennep als ecologisch alternatief voor minerale wol. Hennepvezels worden met een natuurlijk bindmiddel (maïszetmeel) tot dekens gemaakt en zijn geschikt voor isoleren van wanden en daken. De houtachtige snippers die van de plantenstengel worden gemaakt kunnen worden vermengt met kalk en water. Dit mengel kan vervolgens op verschillende manieren verwerkt worden. Eenmaal uitgehard ontstaat een steenachtig, lichtgewicht en dampopen materiaal met een hoge isolatiewaarde. Het materiaal heeft tevens een hoge warmtecapaciteit en is onbrandbaar. De verwerkingsmethodes van het materiaal zijn vergelijkbaar met die van beton. Zo is het mogelijk het mengel op de bouwplaats in een bekisting te storten of te spuiten. Ook kunnen er in een fabriek kant en klare wandelementen worden gemaakt. Een derde mogelijkheid is het produceren van metselbare blokken (ca. 60x30 cm).
Storten of spuiten De draagconstructie van beton, hout of staal (onze voorkeur gaat naar hout omdat dit het meest ecologisch is) wordt aan de binnenzijde voorzien van een dampopen beplating. Aan de buitenzijde wordt een tijdelijke bekisting aangebracht. Hiertussen wordt het natte hennepkalkmengsel aangebracht. Na uitharding wordt de bekisting verwijderd en
kan de wand worden afgewerkt met stucwerk of houten delen. Het voordeel van deze methode is dat de draagconstructie volledig ingeloten wordt door het hennepmengsel waardoor deze zeer goed beschermd is. Een nadeel is dat bij vorst en regen niet gewerkt kan worden en dat de wanden tijdens het uitharden op de bouwplaats beschermd moeten worden tegen regen.
Prefab elementen In de werkplaats worden houten frames gevuld met het hennep-kalkmengsel. Hierdoor kunnen kant en klare wanddelen gemaakt worden, compleet met kozijnen, elektra en andere voorzieningen. Een voordeel van deze methode is dat het hennepmengsel in een controleerbaar klimaat kan uitharden hetgeen zorgt voor een constantere en hogere kwaliteit. Op de bouwplaats kan door de toepassing van deze prefab elementen snel gebouwd worden. Een nadeel is dat er extra aandacht moet worden besteed aan een goede aansluiting tussen de verschillende elementen en dat het lastig is in het werk afmetingen te wijzigen.
Hennepblokken De blokken worden in de fabriek en dus onder gecontroleerde en constante omstandigheden gemaakt en zijn verkrijgbaar in verschillende afmetingen. Op de bouwplaats wordt een wand relatief eenvoudig opgetrokken door de blokken te verlijmen met een aangepaste mortellijm. De blokken zijn eenvoudig te verzagen waardoor een redelijk grote vormvrijheid ontstaat. De blokken worden voor of tussen een draagconstructie aangebracht. Een nadeel is dat de hennepblokkenwand niet voor stabiliteit kan zorgen. Een ander nadeel is dat de isolatiewaarde van de wand iets lager is dan die van een gestorte wand. Dit komt doordat de mortellijm in de voegen (ca. 3 mm) minder isoleert dan het
10 hennepmengsel. In de massieve blokkenwand kunnen met een frees eenvoudig leidingen worden aangebracht. Binnen en buiten kan de wand van stucwerk worden voorzien. Als alternatief kan de wand aan de buitenkant worden voorzien van houten delen.
Zagen van hennepblokken met een verstekbak
11 Eigenschappen van hennepwanden Een van de grootste voordelen van toepassing van hennep als bouwmateriaal zijn de gunstige eigenschappen van het bouwproduct op het binnenklimaat. In feite heeft het product de eigenschappen van een (licht) steenachtig materiaal met een hoge isolatiewaarde.
Constructieve eigenschappen Hoewel het hennepmengsel wanneer het uitgehard is een redelijke druksterkte heeft is er altijd een andere draagconstructie nodig. In het geval van de prefab elementen wordt de dragende functie door het houten frame vervult. Een massieve hennepwand is sterk genoeg om de afwerking zoals stucwerk of spijkerstijlen te kunnen dragen. Ook zijn de wanden sterk genoeg om het gewicht van een (normaal) kozijn op te vangen. Voor het maken van sparingen zullen lateien moeten worden toegepast. Deze kunnen in de wand opliggen. De exacte druksterkte is afhankelijk van de mengverhouding en de verwerkingsmethode en verschilt dus per bouwproduct.
Bouwfysische eigenschappen Afhankelijk van de verwerkingsmethode heeft een hennepwand van 300 mm dik een isolatiewaarde (Rc-waarde, warmteweerstand) van 4 tot 5 m2K/W en voldoet daarmee ruimschoots aan de huidige bouwbesluiteis van 3,5. Door de kalk heeft een hennepwand een relatief hoge warmtecapaciteit. Een hoge warmtecapaciteit betekend dat er veel energie nodig is om het
materiaal in temperatuur te doen stijgen. Hierdoor wordt snelle opwarming van de binnenruimte op zonnige dagen voorkomen: de wanden absorberen de zonnewarmte. Op het moment dat de zon weg is wordt deze warmte weer afgegeven aan de ruimte (mits de ruimtetemperatuur lager is dan die van de wand). De warmtecapaciteit van hennepwanden zorgt voor de ideale bufferwerking. Hennepwanden zijn dampopen. Dit wil zeggen dat waterdamp die binnen geproduceerd zich door de wanden naar buiten kan verplaatsen. De wanden werken tevens vochtregulerend wat zorgt voor een constant en gezond binnenklimaat. Door de dichtheid van het materiaal hebben hennepwanden goede akoestische eigenschappen. Bovendien is het materiaal onbrandbaar.
Verwerking Het uitgeharde hennepmengsel is eenvoudig te verwerken . Voor het zagen van de blokken is een verstekbak beschikbaar. Tijdens bewerking komen geen schadelijke stoffen vrij. Bij sloop is 100% van het materiaal biologisch afbreekbaar en kan zonder problemen in het milieu worden opgenomen. Het product maakt dus deel uit van een volledige natuurlijke kringloop. Een ingesloten draagconstructie kan bij sloop uit de wand verwijderd worden door het hennep er af te slaan met een hamer. Zeker bij een draagconstructie van staal of beton is dit noodzakelijk omdat deze materialen op een andere manier gerecycled of hergebruikt dienen te worden.
12 Dragend houten stijl- en regelwerk. Volgens berekening constructeur
Dampopen beplating Leemstuc binnenafwerking
Thermische isolatie λ
0.06 W/m.K
d (dikte wand) 300 mm 400 mm
Rc (m2K/W) 5,2 7,1
Overige eigenschappen Dichtheid Druksterkte Warmte capaciteit Damp diffusie weerstand μ Geluidsabsorptie coëfficiënt Luchtdichtheid (bij 50 pa) CO2 opslag
275 kg/m3 0,3-0,4 N/mm2 1500-1700 J/kg 4,84 0,69 <2m3/m2uur 130 kg/m3
hennepkalkmengel Buitenstucwerk, basislaag en toplaag
Massieve hennepwand, in-het-werk gestort Systeem: Hemcrete®, Limetechnology, UK www.limetechnology.co.uk
d
13 Uitvoering en detaillering De verschillende hennepbouw methodes zijn redelijk eenvoudig in uitvoering. Een goede detaillering is echter altijd belangrijk om optimaal van de kwaliteiten te kunnen profiteren en te zorgen dat een gebouw ontstaat met een lange levensduur. We hebben een aantal details verzameld van leveranciers van verschillende systemen die aangeven wat de belangrijkste aandachtspunten zijn in de uitvoering.
Massieve hennepwand Bekisting Voor het storten van een massieve hennepwand is een bekisting nodig. Bij een tijdelijke bekisting is het verstandig deze van te voren in te smeren met bijvoorbeeld groene zeep waardoor deze makkelijke te verwijderen is. Als bekisting aan de binnenzijde kan ook gekozen worden voor een blijvende beplating. Belangrijk is dan wel dat deze beplating dampopen is, wat de platen minder geschikt maakt als stabiliteitselement van de wand. Voordeel van een beplating aan de binnenzijde is dat voor het storten voorzieningen zoals leidingen en elektra kunnen worden aangebracht. Wanneer met een tijdelijke bekisting wordt gewerkt worden deze voorzieningen achteraf aangebracht door sleuven te vrezen in de wand. Dit is een vrij eenvoudige bewerking omdat de hennenwand niet bijzonder hard is. Het te storten mengsel omsluit de draagconstructie van het gebouw. Het is belangrijk dat de constructie volledig ingesloten wordt door het mengsel waardoor de constructie goed beschermt blijft tegen rot (houten constructie) of corrosie (staalconstructie). Omdat de wand doorgaans dikker is dan de constructie zal een bekisting aan de buitenzijde moeten worden aangebracht met afstandhouders. Bij de keuze van type
afstandhouders moet gelet worden op het vermijden van koudebruggen. Bij voorkeur worden de afstandhouders gelijk met de bekisting verwijderd en de gaten opgevuld met het hennepmengsel. Het hennepmengsel moet tussen de bekisting goed verdicht worden. Het is daarom aan te raden de bekisting niet te hoog te maken en als een wandgedeelte klaar is de bekisting omhoog te schuiven. Spuiten Naast storten kan het mengsel ook tussen de draagconstructie gespoten worden. Het voordeel hiervan is dat er maar aan één zijde (de binnenzijde) een bekisting hoeft te worden aangebracht. Het mengsel moet hiervoor wel iets dunner zijn (meer water). Aanbrengen vergt speciale spuitapparatuur en kunde. In bijlage A zijn diverse voorbeelddetails opgenomen van massieve hennepbouw.
14
Bekisting
Spuiten van hennep
15 Prefab elementen Het in de fabriek maken van wandsegmenten zorgt voor een gecontroleerde en constante kwaliteit en voor een snelle montage op de bouwplaats. Men is hierdoor minder afhankelijk van de weersomstandigheden. Correcte maatvoeren is echter essentieel om de elementen zonder problemen te kunnen plaatsten. Constructie De sterkte van de prefab elementen wordt ontleend aan een houten framewerk. Ook bij deze methode kan gebruik gemaakt worden van een blijvende bekisting, waarbij het constructieve frame tevens de bekisting van het element vormt. In feiten ontstaan hierdoor een soort bakken die gevuld worden met het hennepmengsel nadat voorzieningen (sparingen voor ramen, elektra etc.) zijn aangebracht. Het nadeel van deze bakken is echter dat het hout altijd een koudebrug vormt omdat de bakken even hoog moeten zijn als de uiteindelijke wanddikte. Een andere mogelijkheid is een tijdelijke bekisting toe te passen. Deze methode is vergelijkbaar met het maken van massieve hennepwanden maar dan in delen. Voordeel is dat het element in de fabriek plat gelegd kan worden waardoor in feite alleen aan de achterkant en aan de zijkanten een bekisting nodig is. Een constructief houten frame kan eenvoudig ingestort worden.
Hennepwand element, prefab ontwerp: Van Laarhoven Combinatie Architecten
Aansluiting Er zullen ook voorzieningen moeten worden aangebracht om de panelen op hun plek te zetten en te koppelen. Dit vraagt extra aandacht bij het ontwerp van de elementen. Hoe meer voorzieningen er van te voren in de elementen worden aangebracht hoe meer er gekoppeld moeten worden (denk aan elektra, leidingen, datakabels etc).
16 (Houten) draagconstructie volgens berekening constructeur
Thermische isolatie λ
0,07 W/m.K
d (dikte wand) 100 mm 150 mm 200 mm 300 mm
Rc (m2K/W) 1,33 2,10 2,85 4,28
Overige eigenschappen Dichtheid Druksterkte Warmte capaciteit Damp diffusie weerstand μ Geluidsabsorptie Luchtdichtheid (bij 50 pa) CO2 opslag
300 kg/m3 - N/mm2 1700 J/kg 4,5 50 – 59 dB - m3/m2uur 1,75 kg/m3/jaar
Hennepblokken 10x30x60 cm 15x30x60 cm 20x30x60 cm
Hennepblokken systeem: Chanvribloc, Frankrijk www.chanvribloc.com
Houtskeletbouwmethode geïsoleerd met bv hennepdekens
17 Hennepblokken Hennepblokken worden momenteel in Frankrijk geproduceerd en zijn beschikbaar in verschillende afmetingen. Naast wanden kunnen er ook vloeren mee geïsoleerd worden. Wanden van hennepblokken kunnen geen dragende functie vervullen op gebouwniveau. Stapelen Omdat de blokken gevoelig zijn voor vocht dient er minimaal 15 cm afstand te zitten tussen maaiveld en de eerste laag blokken. Deze eerste laag dient op een vochtkering gemetseld te worden. De blokken worden verlijmt (lijmnaad ca 3 mm). Voor het aanbrengen van de lijmlaag is een speciale truweel ontwikkeld. De blokken dienen in verband te worden geplaatst waarin de blokken ten minste 1/3 overlappen. Kozijnen Kozijnen kunnen op twee manieren worden aangebracht. In de eerste methode worden houten kaders gesteld en verankerd in de blokkenwand. Deze kaders beslaan de hele diepte van de wand. In de kaders worden vervolgens de kozijnen geplaatst. De kozijnen kunnen ook zonder kader geplaatst worden. Er wordt dan eerst een (houten) lateibalk in de wand geplaatst boven de opening. Het kozijn wordt vervolgens verankerd in de wand met hoekijzers die worden gefixeerd met snelcement of chemische ankers. Luchtdichting Een stuclaag aan de buitenzijde zorgt voor een water- en winddichtheid. Aan de binnenzijde zorgt een binnenstuc voor luchtdichting. Voor een volledige luchtdichting is het belangrijk t.p.v. aansluitingen waar het binnenstucwerk onderbroken wordt, zoals bij de draagconstructie of de kozijnen, luchtdichte folies toe te passen. Zie ook de details in bijlage B.
18
Kozijnen met kader in een hennepblokken wand
Hennepblokken in combinatie met houtskeletbouw
19
Hennepblokken als na-isolatie aan de buitenzijde
Luchtdichting kozijnaansluiting
20
Wapening pleisterwerk met kunststof wapeningsnet
Wandcontactdoos en leidingen
Spuiten van een kalkpleister
Egaliseren van de toplaag
Geveldeel voorzien van houten delen
Leemstuc binnenafwerking
21 Afwerking Het voordeel van hennep is dat het een hard isolatiemateriaal is dat relatief eenvoudig te bewerken en af te werken is. Het is een prima ondergrond om stucwerk op aan te brengen, maar en kunnen ook houten regels op gemonteerd worden. Leidingwerk Leidingwerk kan van te voren worden aangebracht en worden ingestort, maar kan ook eenvoudig achteraf aangebracht worden met een sleuvenfrees en een klokboor. Contactdozen kunnen worden vastgezet met snelcement. Buitenafwerking Belangrijk is dat een hennepwand aan de buitenzijde wordt voorzien van ‘regenjas’. Dit kan een pleisterlaag zijn, maar ook bestaan uit houten delen. In het geval van het aanbrengen van een pleisterlaag is het raadzaam om in ieder geval op hoeken een kunststof wapeningsnet aan te
brengen om scheurvorming te voorkomen. Aan de buitenzijde worden twee lagen pleisterwerk aangebracht. De eerste laag zorgt voor de winddichting en opvullen van oneffenheden. De tweede laag is de afwerklaag. De totale pleisterlaag heeft een dikte van 15 tot 25 mm. Na de eerste pleisterlaag (windichting) kan er ook voor gekozen worden houten delen aan te brengen. Hiervoor wordt eerst een houten onderconstructie aan de wand gemonteerd waarop de houten delen bevestigt worden. Belangrijk is dat de ruimte tussen de wand en de houten delen geventileerd wordt met buitenlucht. Binnenafwerking Belangrijkste voorwaarde voor de binnenafwerking is dat deze luchtdicht maar dampopen is. Er kan bijvoorbeeld gekozen worden voor een gips-, kalk- of een leemstuc. Voor een volledige luchtdichting is het belangrijk t.p.v. aansluitingen waar het binnenstucwerk onderbroken wordt, zoals bij de draagconstructie of de kozijnen, luchtdichte folies toe te passen.
22 Bijlage A - Detaillering Hemcrete massieve hennepwand De details in deze bijlage zijn afkomstig van Back to Earth natural building solutions (www.backtoearth.co.uk) en gemaakt in samenwerking met LimeTechnology
20 mm Limetec buitenstuc
20 mm Limetec pleister
Hemcrete (i.h.w. tussen tijdelijke bekisting)
Horizontale doorsnede door hoek en kozijn
Houten stijl- en regelwerk
23 20 mm Limetec pleister
20 mm Limetec pleister
Glasvezel wapeningsnet 25mm dampopen plaat Hemcrete (i.h.w. tussen tijdelijke bekisting)
Houten stijl- en regelwerk
Verticale doorsnede, tijdelijke bekisting binnen, stucwerk
24
15mm dampopen plaat Stalen latei (standaard)
25mm dampopen plaat
20mm binnenstucwerk (bv leem) Hemcrete Houten stijl- en regelwerk
Metselwerk
Verticale doorsnede, blijvende bekisting binnen, metselwerk buitenblad
25
Glasvezel wapeningsnet
Hempcrete (gespoten)
25mm dampopen plaat (voor ramen tot 600 mm)
15mm dampopen plaat Houten stijl- en regelwerk 20mm binnenstucwerk (bv leem)
Buitenstucwerk Waterkerende folie
Verticale doorsnede, blijvende bekisting binnen, gespoten hennepwand, stucwerk
26
20mm binnenstucwerk (bv leem)
Achterbeplating (optioneel) en dampopen papier
25mm dampopen plaat
Hempcrete (gespoten) Horizontale houten delen Houten stijl- en regelwerk
Verticale doorsnede, houten delen, gespoten hennepwand, stucwerk
27 Bijlage B – Detaillering Chanvribloc hennepblokken wand Vochtwerende folie De details in deze bijlage zijn afkomstig van Chavribloc (www.chanvribloc.com)
Bestaande (ongeïsoleerde wand) Opstorting Profiel Fundering
Nieuwe fundering
Koudebrug onderbrekende isolatie
Bestaande (ongeïsoleerde wand) Fundering
28
Kozijn zonder kader
Kozijn in kader
Bevestiging luiken
29
Binnenafwerking Luchtdichtende folie t.p.v. houtconstructie Houten kolom
Aansluiting dakconstructie
30 Bevestigen van objecten Plug 20 mm Houtschroef 6x120mm
Snelcement (of chemisch anker) Bout M8
Te bevestigen object (vlak aanbrengen)
Moer Te bevestigen object
Toepassing hennepblokken als vloer Planken 150x27 Op helft van oppervlak
Vloerplanken
(zonder mortel)
Vlakke ondervloer
31 Bijlage C – Voorbeeldprojecten
BBC gelabeld huis in Jarrie (38). Paal en balk + Chanvribloc van 30cm
Gebouw van 4 verdiepingen te Clermont Ferrand (63). Kolommen en welfsels in beton + hennepblok van 15cm
32
KINDERDAGVERBLIJF NIJMEGEN (IN VOORBEREIDING)
KAPEL NATUURBEGRAAFPLAATS
VAN LAARHOVEN COMBINATIE
VAN LAARHOVEN COMBINATIE
