De uitvoering start op het moment dat water en bindmiddel in contact komen. Directe hydratatie vindt plaats. In de eerste fase blijft de massa nog verwerkbaar, maar achter de schermen vormen zich microscopische kristalstructuren die zich langzaam aan elkaar haken. De vakman brengt het materiaal aan. Snelheid is hierbij geboden. Tijdens dit stadium verliest de mortel of het gips merkbaar zijn vloeibaarheid en begint de overgang naar een vaste toestand.
De omgevingsfactoren beïnvloeden de snelheid. Warmte versnelt; kou vertraagt. Er ontstaat een spanningsveld tussen de verwerkingstijd en de beginnende verstijving. Bij metselwerk wordt de specie tussen de stenen aangebracht waarbij de vochtigheid van de ondergrond de afbindtijd beïnvloedt. Te snelle vochtonttrekking stopt het proces. Het materiaal 'verbrandt'. Bij stucwerk wordt de mortel tegen de wand geslagen en vervolgens vlakgetrokken. Het moment van afbinden bepaalt de verdere handelingen. De massa krijgt stand. De vloeibare eigenschappen verdwijnen volledig.
Gedurende de kritieke fase van de kristalgroei mag de massa niet meer mechanisch worden verstoord. Trillingen of herhaaldelijk mengen na de initiële binding vernietigen de gevormde bruggen tussen de deeltjes. De structurele integriteit komt dan in gevaar. De uitvoering eindigt wanneer de massa vormvast is en de chemische reactie overgaat in de verhardingsfase, waarbij de uiteindelijke sterkte wordt opgebouwd zonder dat de vorm nog wijzigt.
De aard van het afbinden varieert sterk per materiaal. Bij gipsgebonden mortels verloopt het proces relatief snel en agressief. Het materiaal zet tijdens de kristalvorming zelfs licht uit. Dit zorgt voor een uitstekende hechting in kieren en gaten. Cementgebonden producten daarentegen kennen een trager verloop. Hierbij komt aanzienlijke hydratatiewarmte vrij. Bij massieve betonstorten kan die temperatuurstijging leiden tot thermische spanningen. Dan is er nog de hydraulische kalk. Deze combineert een initiële chemische binding met water met een secundair proces: de opname van kooldioxide uit de lucht. Een hybride proces. De vakman moet het specifieke gedrag van elk type bindmiddel doorgronden om het juiste moment van afwerking te bepalen.
Niet elk project verdraagt de standaard afbindtijd. Soms is haast geboden. Versnellers reduceren de tijd tussen mengen en verstijven, wat onmisbaar is bij werkzaamheden in de winter of bij het dichten van lekkages. Vertragers doen het omgekeerde. Ze houden de specie urenlang plastisch. Essentieel bij transportbeton dat over lange afstanden wordt vervoerd of bij grote stucwerkprojecten waarbij de stukadoor meters moet maken voordat de massa 'aantrekt'. De omgeving regeert. Wind en zon versnellen de verdamping van het aanmaakwater. Als dit water verdwijnt voordat de chemische binding is voltooid, 'verbrandt' het materiaal. De reactie stopt simpelweg. Het resultaat is een poederige substantie zonder enige constructieve waarde.
In de dagelijkse praktijk worden afbinden, drogen en verharden vaak op één hoop gegooid. Ten onrechte. Afbinden is de overgang van vloeibaar naar vast. Een chemische metamorfose. Drogen is daarentegen een fysisch proces; het verdampen van overtollig water. Een mortel kan al lang afgebonden zijn terwijl hij nog kletsnat is. Verharden is de laatste fase. Dit proces begint zodra de massa vormvast is en duurt weken, maanden of zelfs jaren. De uiteindelijke druksterkte wordt hier pas opgebouwd. Afbinden markeert slechts het einde van de verwerkbaarheid. De kristallen haken in elkaar. De vloeibaarheid sterft. Een kritiek moment voor de hechting.
Kijk naar de stukadoor. Hij brengt een dikke laag gips aan op een kalkzandsteenmuur. Eerst glanst het oppervlak door het vrije water, maar dan, vrij plotseling, dooft die glans uit. De massa wordt dof en de vakman pakt direct zijn reimes. De mortel is nu niet meer vloeibaar, maar nog wel perfect snijdbaar. Precies op dit kritieke kantelpunt vindt de afwerking plaats; te vroeg en de boel zakt in, te laat en de mortel is te hard om nog te corrigeren. Timing is hier alles.
Denk ook aan de metselaar tijdens een droge zomerdag. De specie in de kuip wordt stugger en stugger. De zon brandt. Hij probeert een steen in het mortelbed te drukken, maar de specie geeft niet meer mee. De kristallen haken al in elkaar. De verwerkbaarheid is voorbij. Als hij nu nog water toevoegt om de boel weer soepel te krijgen, vernietigt hij de reeds gevormde verbindingen. De specie is feitelijk afgebonden. Onbruikbaar voor constructief werk. De troffel gaat aan de kant.
Bij het storten van een betonvloer zie je het proces ook. In het begin kun je met een hark door de massa trekken. Een uur later voel je een duidelijke weerstand. De massa krijgt 'stand'. Je kunt er nog niet op lopen, maar een voetafdruk vloeit niet meer dicht. De chemische transformatie van vloeistof naar vaste stof is hier in volle gang. Het materiaal is niet meer vloeibaar, maar nog niet hard.
De wet kijkt mee over de schouder van de verwerker. Hoewel het Besluit bouwwerken leefomgeving (BBL) geen scheikundige formules voorschrijft, stelt het wel onverbiddelijke eisen aan de mechanische weerstand en stabiliteit van constructies. Een falend afbindproces leidt tot een constructie die niet voldoet aan de fundamentele veiligheidseisen. Voor cementgebonden materialen is de NEN-EN 197-1 leidend. Deze norm specificeert de eigenschappen van cementtypen, inclusief de eisen aan de begin- en eindtijd van de binding. De chemie moet kloppen.
Gipsgebonden mortels vallen onder de NEN-EN 13279-1. Hierin staan de prestatie-eisen voor gipspleisters vastgelegd. De markt vraagt om voorspelbaarheid. Fabrikanten moeten middels een CE-markering garanderen dat hun producten binnen de gestelde marges reageren. Voor de metselaar is de NEN-EN 998-2 van belang. Deze norm stelt eisen aan metselmortel. Het gaat hierbij niet alleen om de sterkte na 28 dagen, maar ook om de verwerkbaarheid en de initiële hechting die tijdens het afbinden ontstaat. Geen goede binding betekent geen constructieve samenhang. De Wet kwaliteitsborging voor het bouwen (Wkb) dwingt de aannemer bovendien om aan te tonen dat de gebruikte mortels daadwerkelijk hebben gereageerd zoals voorgeschreven. Dossiervorming is essentieel. Bij betonconstructies speelt de Eurocode 2 (NEN-EN 1992) een rol; de ontkistingsperiode is direct gekoppeld aan de voortgang van de hydratatie. Te vroeg ontkisten is een risico dat geen enkele constructeur wil lopen.
De beheersing van het afbindproces is geen moderne uitvinding, hoewel de chemische verklaring dat wel is. De Romeinen experimenteerden al met hydraulische additieven. Door vulkanische as uit Pozzuoli te mengen met kalk, creëerden zij een mortel die niet alleen aan de lucht, maar ook onder water afbond. Dit was een technisch hoogstandje. Na de val van het Romeinse Rijk raakte deze kennis in Europa grotendeels in de vergetelheid. Men viel terug op eenvoudige luchtkalkmortels. Deze mortels bonden traag af door de opname van kooldioxide, een proces dat in dikke muren decennia kon duren.
De ommekeer kwam in de achttiende eeuw. John Smeaton zocht een oplossing voor de herbouw van de Eddystone Lighthouse. Hij herontdekte dat kalksteen met een hoog kleigehalte essentieel was voor een snelle, waterbestendige binding. Dit vormde de basis voor de moderne cementindustrie. In 1824 patenteerde Joseph Aspdin zijn Portlandcement. Het proces werd gestandaardiseerd. De industriële revolutie dwong tot een grotere voorspelbaarheid van materialen op de bouwplaats. Waar de vakman voorheen vertrouwde op lokale mengsels met wisselende resultaten, boden fabriekscementen vanaf de negentiende eeuw een constante afbindtijd. De chemie werd leidend. In de twintigste eeuw volgde de opkomst van chemische hulpstoffen. Hiermee werd het afbinden volledig regelbaar. Versnellers en vertragers maakten betonstorten onder extreme weersomstandigheden mogelijk. De overgang van ambachtelijke ervaring naar chemische precisie was hiermee voltooid.
Joostdevree | Knauf | Fecamo