1. Innovatieve Materialen nummer 3 2015
22
Zelfdovend hout
De laatste jaren is de aandacht voor
hout als constructiemateriaal enorm
toegenomen. Dat komt vooral omdat
het een hernieuwbaar materiaal is, sterk
en er is relatief snel mee te bouwen.
Een primeur is het natuurlijk niet, want
woningen worden al sinds de men-
senheugenis van hout gemaakt, maar
nieuw is wel dat momenteel overal in
de wereld wordt nagedacht over houten
hoogbouw: tien tot dertig verdiepingen
of meer. In de VS, Canada en Zweden
wordt serieus nagedacht over houten
wolkenkrabbers en in het Noorse Bergen
Onderzoek naar het brandgedrag houten constructies
Cross Laminated Timber (CLT) is een duurzaam materiaal voor constructieve toe-
passingen, ook voor hoogbouw. Het is gemaakt van kruislings verlijmd hout, en
daar zit meteen een probleem. Hout brandt. En omdat brand kan leiden tot falen
van een constructie, en dat dat falen juist bij hoogbouw enorme impact kan heb-
ben, is de hoogte waarmee in hout wordt gebouwd gelimiteerd. Echter, in de
huidige ontwerpmethoden zijn lang niet alle aspecten voor een materiaal als CLT
meegenomen. Ir. Roy Crielaard, TU Delft, onderzocht het brandgedrag van CLT con-
structiemateriaal, en toonde aan dat CLT zich onder bepaalde omstandigheden ook
zelf kan doven.
staat inmiddels een houten gebouw van
veertien verdiepingen.
Er is echter een probleem: hout brandt.
De brandbaarheid limiteert de hoogte
van houten gebouwen. Voor hoge ge­
bouwen is die vermeende brandbaar-
heid een extra probleem, vanwege de
impact van het falen van de constructie
door brand. Om het vereiste veiligheids­
niveau te garanderen worden daarom
juist bij hoge gebouwen scherpe eisen
gesteld aan het veiligheidsniveau. De Eu-
rocode schrijft voor dat zulke structuren
buitengewoon veilig en robuust moeten
zijn, de zogenaamde veilig­heidsklasse 3.
Om daaraan met houten constructie te
kunnen voldoen wordt om veel inzicht
gevraagd in het brandgedrag van het
constructiemateriaal. In het ontwerp
wordt het brandgedrag van houtcon-
structies nu vaak alleen bepaald door
de snelheid van verkoling. Er zijn echter
veel meer factoren van invloed. Precies
daarom heeft Roy Crielaard onderzoek
gedaan naar de ‘fire dynamics’ van een
belangrijk houten constructiemateriaal:
Cross Laminated Timber, CLT.

2. Innovatieve Materialen nummer 3 2015
23
CLT
Cross Laminated Timber, CLT, is een in-
teressant materiaal voor de constructie
van uiteenlopende structuren, ook voor
hoogbouw. Het materiaal werd in de
jaren negentig in Zwitserland ontwikkeld
en wordt gemaakt van kruislings aan en
op elkaar gelijmde, houten lagen. Aan-
vankelijk was het vooral bedoeld voor
vloeren, wanden en daken, maar het
bleek al snel grote voordelen te hebben
als prefab materiaal, bijvoorbeeld voor
woningen. Over de exacte brandeigen-
schappen van CLT was echter niet heel
veel bekend. Wat is bijvoorbeeld de in­
vloed van de vorming van een koollaag?
En onder welke omstandigheden heeft
dat welk effect op het verloop van een
brand? Kan de vorming van kool leiden
tot zelfdoving? Is er een kritische massa
nodig om aanstraling op gang te hou­
den?
Smeulende verbranding
Crielaard heeft onderzocht wat er pre-
cies gebeurd als een constructie – bij­
voorbeeld de wanden en vloeren in een
appartement – van onbehandeld, on-
beschermd CLT gaat branden. Daarbij is
op hoofdlijnen naar drie dingen gekeken:
het brand- en smeulgedrag, het effect
van aanstralen en luchtstroming, en de-
laminatie.
Om met het eerste te beginnen: bran-
dend hout zal op een gegeven moment
overgaan in smeulend hout. Dat hout
smeult naar de kern toe zolang er uit
de omgeving voldoende energie wordt
toegevoerd, uit de ‘brandende’ ruimte
welteverstaan. De vraag is dan: wat is
voldoende? Of beter nog, wat is de grens
waaronder er te weinig energie wordt
toegevoerd en de smeulende verbran­
ding dooft?
Met behulp van experimenten in het
laboratorium van Efectis werd bepaald
dat CLT onder een warmteflux van 5 à ­­
6 kW/m2
dooft. Ook de invloed van
luchttoevoer is onderzocht, en daaruit
bleek dat bij een warmte-input van 6
kW/m2
de luchtstroom niet hoger mag
liggen dan 0,5 m/s.
Een tweede serie experimenten werd
uitgevoerd met testkamers met één,
twee of drie wanden. Daarbij bleek ook
soms onder 5 kW/m2
het smeulproces
casu quo ‘de brand’ zich voort te zetten.
Een belangrijke reden daarvoor was
delaminatie van het CLT. CLT bestaat uit
panelen die zijn verlijmd. Bereikt het
smeulende front deze laag, dan verliest
ze haar hechting en valt af. De brand
neemt dan in hevigheid toe en kan zich
vervolgens voortzetten in de volgende
laag, waarbij het smeulfront de volgen-
de lijmlaag kan bereiken enzovoort. De
voortgang van dit delaminatieproces is
niet te voorspellen en vormt daardoor
In de cone calorimeter is onderzocht bij welk niveau van aanstraling het hout uit zichzelf dooft
Kruislaaghout, of CLT, bestaat uit lagen van 20 tot 80 mm dikte,
kruislings verlijmd tot panelen met een dikte tot wel 300 mm

3. Innovatieve Materialen nummer 3 2015
een groot risico. In een laatste experi-
ment is daarom CLT gebruikt met een
dikkere toplaag (twee keer zo dik), waar-
door zelfdoving kon optreden, voordat
het smeulfront de lijm bereikte.
Regelgeving
Zelfdoving kan dus de kans op het falen
van een constructie door brand aanzien-
lijk verkleinen. Dat zou volgens Crielaard
kunnen betekenen dat het fenomeen
van zelfdoving wordt meegenomen in de
bouwvoorschriften. Bovendien zou het
effect van zelfdoving volgens Crielaard
onderdeel kunnen worden van het ont-
werp van houten gebouwen volgens de
Eurocode klasse 3. Het zou als onderdeel
van een algeheel brandveiligheidscon-
cept onderdeel kunnen uitmaken van
de risicoanalyse met het oog op de vei­
ligheid en robuustheid van een houten
constructie.
Ten slotte kunnen de nieuwe inzichten
een belangrijke invloed hebben op de
perceptie van hout als constructiemate-
riaal, ook voor hoogbouw.
Maar zo ver is het nog niet. Voordat de
aangetoonde principes ook in werkelijk­
heid worden benut, is meer onderzoek
nodig. Daarbij moet worden gedacht aan
houtsoort, dikte, wijze van ventilatie, de
soort lijm die wordt toegepast, interactie
met andere materialen enzovoort. De
winst is echter dat nu is aangetoond dat
zelfdoving zich überhaupt voordoet, kan
worden beïnvloed en daarmee een rol
kan spelen zowel voor het ontwerp van
een constructie, als in de regelgeving.
Roy Crielaard presenteerde het rapport
‘Self-extinguishment of cross-laminated
timber’ op de TU Delft in maart. Hij is in-
middels in dienst getreden als construc-
teur bij ingenieursbureau Arup in Londen
waar hij onder andere verder wil werken
aan de toekomst van houten gebouwen.
24
Als delaminatie wordt voorkomen en het hout kan doven door een gunstige aanstraling en luchtstroom,
is het resultaat een gedoofde CLT-wand
De cone calorimeter analyseert de vrijgekomen gassen om het vermogen van de brand te bepalen. Het proefstuk wordt gewogen en de temperatur wordt op
verschillende plekken in het hout gemeten