Productieproces

Stap 1 malen van kwartszand

Cellenbeton bestaat voor 80% uit lucht, wat het superisolerend maakt. De 20% vaste stof vormt de dragende structuur van de wandjes rond de duizenden cellen waarin de lucht zich bevindt. Deze structuur bestaat uit tobermorietkristallen die ook in de natuur voorkomen als rotsachtig gesteente.

De basisbouwstof van tobermoriet is kwarts (Si). Wit zand bestaat voor meer dan 90% uit kwarts.
Om de miljarden supersterke kristallen te vormen, is zeer fijn kwarts nodig.

Daarom wordt het zand eerst fijn gemalen in een kogelmolen. Deze molen is 6 meter lang en heeft een diameter van 2,5 meter. Hij is voor 20% gevuld met stalen bollen die de zandkorrels fijn breken als de molen draait. Bij de uitgang van de molen is circa 80% van de zandkorrels fijner dan 0,09 mm of 90 micron.

Het elektriciteitsverbruik bij de productie van een m³ cellenbeton is zeer laag dankzij het laag specifiek gewicht. Circa 75% van die elektriciteit wordt verbruikt bij het fijnmalen van het zand.

Stap 2 afwegen van de grondstoffen

Cellenbeton bestaat in vele verschillende gewichten of densiteitsklassen tussen 300 en 700 kg/m³. Bij elke soort horen een reeks materiaaleigenschappen zoals de druksterkte en de isolatiewaarde (lambda).

De productie van Cellumat is onderworpen aan zeer strenge Europese regels en wordt om de paar maanden gecontroleerd door Franse en Belgische controle-organismen. De toleranties bij de productie zijn uiterst klein.

Bovendien is de productie van de tobermorietkristallen een delicaat proces dat in al zijn facetten elektronisch bewaakt wordt.

Om de vereiste eigenschappen te verkrijgen voor elke soort cellenbeton, worden ‘recepten’ ontwikkeld die telkens aangepaste hoeveelheden grondstoffen in welbepaalde verhoudingen vereisen.

Omgevingsfactoren zoals bijvoorbeeld de temperatuur in de grondstoffensilo’s spelen daarbij een determinerende rol. Bij Cellumat worden tientallen procesparameters on line gemeten.

De productie gebeurt in kleine batchen van circa 6m³. Bij de productie van elke batch worden alle metingen verwerkt en wordt het recept in functie daarvan fijngesteld.

Hiertoe worden de verschillende grondstoffen zeer nauwkeurig afgewogen met een automatische precisieweegschaal per grondstof.

Stap 3 mengen en gieten

De afgewogen grondstoffen worden perfect met elkaar gemengd. Het doel is immers een cellenbeton te produceren waarbij de miljoenen cellen zo homogeen mogelijk verdeeld zijn.

De aldus verkregen specie wordt gegoten in mallen van 6 meter op 1,5 meter.

Stap 4 rijzen

Bij het maken van brooddeeg wordt een beetje gist toegevoegd om het deeg te doen rijzen.
Bij de productie van cellenbeton gebeurt iets zeer gelijkaardigs. Bij elke batch cellenbetonspecie van circa 5.000 kg die we maken, voegen we ongeveer 2 kg fijngemalen aluminiumpoeder toe. Deze minieme hoeveelheid reageert met de kalk in de specie en genereert een kleine hoeveelheid H2-gas. Die is voldoende om de specie –zoals brooddeeg– te doen ‘rijzen’. Bij deze rijzing worden miljoenen celletjes gevormd tussen 0 en 2 mm grootte. Het vrijgekomen gas wordt vervangen door lucht. Na circa 30 minuten is de rijzing voltooid.

Vereenvoudigd zijn de chemische reacties de volgende :

1. CaO + H₂O —> Ca(OH)₂ + 65,2 kJ/mol : de kalk wordt ‘geblust’ door het water. Deze techniek wordt bijvoorbeeld ook toepast door landbouwers op hun akkers.
2. 3 Ca(OH)₂ + 2 Al + 6 H₂O —> Ca3(Al(OH)₆)₂ + 3 H₂ : aluminium reageert met gebluste kalk en genereert kleine hoeveelheden H2gas.

Deze rijzing gebeurt bij bepaalde temperatuurs-omstandigheden in een ‘warmtekamer’.

Het blussen van de kalk doet de temperatuur in de specie oplopen tot circa 80°C. Dankzij deze hoge temperaturen bindt de portlandcement het water in de specie sneller en maakt de cake ‘steekvast’ binnen circa 2 uren.

Stap 5 kantelen en ontkofferen

Eens de cake van 6m x 1,5m x 0,7m voldoende sterk is (na 2 à 3 uur in de warmtekamer), wordt hij rechtop gezet en ontdaan van de gietmal.

De keuze van het moment van ontkofferen is uiterst belangrijk : de cake moet al hard genoeg zijn om op zichzelf te staan zonder mal, maar moet tegelijkertijd nog zacht genoeg zijn om nauwkeurig op maat gesneden te worden in stap 6.

Stap 6 profileren en snijden

De cake wordt op een wagen getransporteerd. Tijdens dit transport snijden profielmessen de profielen in de blokken, zoals bijvoorbeeld de dubbele tand-en-groef bij blokken van 20 cm dikte. Nadien wordt de steekvaste cake door speciale staaldraden gereden die de dikte en de hoogte van de blokken nauwkeurig snijden.

Alle resten die we van de ruwe cake snijden, worden gerecycleerd voor de productie van de volgende batchen. Er gaat geen korrel grondstof verloren!

Stap 7 uitharden

Het harden van cellenbeton (= kristalliseren) is anders dan bij vele klassieke materialen, waar het in principe over een geforceerde droging gaat. Bij cellenbeton verkrijgt men de vereiste sterkte van het materiaal door de vorming van 'tobermoriet'-kristallen, een natuurlijk kristal met zeer hoge sterkte.

Daartoe dienen kwarts (Si), kalk (Ca) in waterverzadigde (H2O) atmosfeer samengebracht te worden tussen 180° en 190°C. Dergelijke omstandigheden creëert men in stoomovens of 'autoclaven' : grote cilindrische stalen kokers van 50 meter lang en 3 meter diameter waarin stoom op hoge druk wordt gebracht tot de druk in de autoclaaf circa 10 bar bedraagt en dus een temperatuur van 180°C bereikt.

De 'tobermorietreactie' is de volgende : 6 SiO₂ + 5 Ca(OH)₂ —> 5 CaO • 6 SiO₂ • 5 H₂O.

Na een cyclus van circa 10 uur komt het cellenbeton kant en klaar uit de autoclaaf. Het materiaal is volledig uitgehard zodat –in tegenstelling tot andere materialen– geen verhardingskrimp meer hoeft gevreesd te worden.

Cellumat heeft om wille van energie- en capaciteitsredenen geopteerd voor autoclaven die, voor de branche, ongewoon grote afmetingen hebben. De grote autoclaven die Cellumat gebruikt betekenen wel een grotere investering, maar zorgen voor minder autoclaveringscyclussen en dus minder stoomverbruik.

De stoom voor de stoomovens wordt bij Cellumat gemaakt met een verticale spiraalstoomketel van Clayton (Bornem, België). Aangezien het productieproces van cellenbeton enkel stoom vraagt gedurende 90 minuten telkens een volle oven op druk wordt gebracht, is dit een zeer energiezuinige oplossing. Deze ketel is immers een ‘doorstroomketel’ die enkel stoom maakt als er vraag is. Op een paar minuten levert hij 10 ton stoom op 16 bar, dit in tegenstelling tot klassieke ketels die rond de klok een belangrijke hoeveelheid water op 100°C moeten houden om snel stoom te kunnen leveren. Bovendien werkt de ketel op aardgas, zodat de uitstoot van rookgassen zo clean en klein mogelijk is.

De aanmaak van stoom staat voor twee derden van het energieverbruik van de productie van cellenbeton.

Bij het autoclaveren condenseert de stoom in de vorm van heet water op 100°C. Dit condensaat wordt integraal gerecycleerd voor de productie van nieuw cellenbeton en verwarmingsdoeleinden. 95% van de aangemaakte calorieën wordt bijgevolg nuttig gebruikt. Quasi geen energie gaat verloren. Geen druppel productiewater wordt geloosd.

Stap 8 eind- en laboratoriumcontrole

Vooraleer de blokken te verpakken onderwerpen we ze aan een visuele inspectie. Eventueel beschadigde blokken worden vervangen. Tegelijkertijd zonderen we dagelijks ook de blokken af om ze volgens de BENOR en AFNOR-reglementeringen te testen. Op jaarbasis worden aldus een paar duizend blokken getest op hun diverse eigenschappen, zodat de kwaliteit gegarandeerd is.

Stap 9 palettiseren en verpakken

Cellenbeton is van nature licht en daarom ook gevoelig aan impactbreuk als de paletten brutaal behandeld worden. Dit fenomeen wordt nog versterkt doordat de blokken liggend geproduceerd en ook liggend gepalettiseerd worden.

Cellumat heeft de verpakking dusdanig geautomatiseerd dat elke blok gedraaid en rechtop verpakt wordt. Dat betekent dat de blokken in de juiste richting op het palet staan, in de richting van de maximale sterkte. Bovendien worden de blokken ook met bindband omgord zodat ze niet kunnen bewegen op het palet tijdens transport of manipulatie. Dat leidt tot beduidend minder breuk door ruwe manipulatie en zorgt ervoor dat de optimale kwaliteit van de fabriek ook op de werf optimaal aankomt.

Bovendien is deze manier van verpakken ook voor de bouwvakkers en de do-it-yourselver aangenaam:  de blokken, voorzien van handgrepen, staan op het palet zoals ze in de muur komen. Ze hoeven dus niet meer van liggend naar rechtop gekanteld worden zoals bij de meeste concurrenten. Ergonomisch betekent dit een hele verbetering.

Zowel de handelaar, de transporteur als de aannemer worden verwend door het unieke Cellumat palet dat in alle richtingen kan genomen worden met loshaak, heftruck of transpalet.

Stap 10 stockage

De paletten worden met heftrucks op onze stockagezone van 2,5 hectaren gezet.
Er wordt steeds een stock van duizenden m³ bijgehouden om direct te kunnen leveren.

Stap 11 recyclage

Vervangen blokken en verharde productieresten worden fijngemalen en hergebruikt bij nieuwe productie.