Cannabis sativa wordt meestal geassocieerd met cannabisproducten, CBD of industriële hennepteelt, maar de plant kan ook een rol spelen in de bouwsector. Nieuw onderzoek laat zien dat een relatief kleine hoeveelheid hennepvezels bepaalde eigenschappen van beton aanzienlijk kan verbeteren.
De studie werd op 1 november gepubliceerd in Scientific Reports en onderzocht elf verschillende hoeveelheden hennepvezels in beton. Daarbij werd gekeken naar druksterkte, treksterkte, buigsterkte en de praktische verwerkbaarheid van het materiaal.
Hennep als natuurlijke betonwapening
Traditioneel beton is sterk wanneer het wordt samengedrukt, maar relatief kwetsbaar wanneer trekkrachten of scheuren ontstaan.
Daarom worden verschillende soorten vezels aan beton toegevoegd om kleine scheuren tegen te gaan en de mechanische prestaties te verbeteren.
De onderzoekers wilden weten of natuurlijke vezels uit de bast van Cannabis sativa daarvoor gebruikt kunnen worden.
De hennepvezels werden vooraf behandeld met een natriumhydroxide-oplossing en vervolgens in verschillende concentraties aan een standaard betonmengsel toegevoegd.
De hoeveelheid vezels liep van 0 tot 2 procent van het totale volume.
Treksterkte bijna 34 procent hoger
De resultaten laten zien dat meer hennep niet automatisch beter is.
De hoogste druksterkte werd gemeten bij ongeveer 0,6 procent hennepvezels. Het beton bereikte daar 32,8 megapascal, ongeveer 5,8 procent hoger dan beton zonder de vezels.
Bij trek- en buigsterkte waren de verschillen aanzienlijk groter.
Bij ongeveer 1,2 procent hennepvezels steeg de zogenaamde splitting tensile strength tot 3,95 megapascal. Dat was een verbetering van 33,9 procent ten opzichte van het standaardbeton.
De buigsterkte nam bij dezelfde hoeveelheid vezels met ongeveer 31 procent toe tot 5,50 megapascal.
Te veel hennep maakt beton moeilijker te verwerken
De onderzoekers ontdekten tegelijkertijd een duidelijke keerzijde.
Naarmate meer hennepvezels aan het beton werden toegevoegd, werd het mengsel aanzienlijk minder vloeibaar en daardoor moeilijker te verwerken.
De zogenaamde slump daalde tijdens het experiment van 95 naar 40 millimeter. Ook de benodigde verwerkingstijd nam duidelijk toe.
Er lijkt daardoor een optimaal bereik te bestaan waarbij hennepvezels de mechanische prestaties verbeteren zonder het beton onpraktisch te maken.
De onderzoekers plaatsen dat optimum grofweg tussen 0,6 en 1,2 procent vezels.
Kunstmatige intelligentie voorspelt optimale mix
Een opvallend onderdeel van de studie is dat de onderzoekers daarnaast kunstmatige intelligentie gebruikten.
Ze ontwikkelden een neural-networkmodel dat op basis van de hoeveelheid hennepvezels voorspelde hoe sterk het uiteindelijke beton zou worden.
Het model kon druk-, trek- en buigsterkte redelijk nauwkeurig voorspellen. Toch benadrukken de onderzoekers dat zo’n computermodel fysieke materiaaltesten niet kan vervangen.
Hennep krijgt steeds meer industriële toepassingen
De studie past binnen een bredere zoektocht naar duurzamere bouwmaterialen.
De bouwsector gebruikt enorme hoeveelheden cement, staal en synthetische vezels. De productie daarvan heeft een aanzienlijke ecologische voetafdruk.
Plantaardige vezels zijn interessant omdat ze hernieuwbaar zijn en mogelijk een deel van synthetische versterkingsmaterialen kunnen vervangen.
Hennep wordt daarnaast al toegepast in zogenaamde hempcrete: een licht bouwmateriaal waarin hennepscheven worden gecombineerd met een kalkachtig bindmiddel.
Dit nieuwe onderzoek gaat een andere richting uit. Hier worden hennepvezels rechtstreeks gebruikt om traditioneler beton mechanisch te versterken.
Nog geen wonderoplossing voor duurzaam beton
De studie betekent niet dat hennepbeton automatisch duurzamer of sterker is dan alle traditionele bouwmaterialen.
De onderzoekers onderzochten één specifiek betonmengsel en één type behandelde hennepvezel. Bovendien moet nog worden onderzocht hoe het materiaal zich over tientallen jaren gedraagt onder invloed van vocht, temperatuurverschillen en andere omstandigheden.
Ook bestaat traditioneel beton nog altijd grotendeels uit cement, waarvan de productie veel CO₂ veroorzaakt.
Hennepvezels lossen dat probleem dus niet volledig op.
Conclusie: cannabisplant krijgt verrassende rol in bouwsector
Het onderzoek laat wel zien hoe veelzijdig industriële hennep kan zijn.
Met slechts een klein percentage hennepvezels konden onderzoekers de trek- en buigsterkte van beton met meer dan 30 procent verhogen.
Daarmee krijgt Cannabis sativa opnieuw een toepassing buiten de traditionele cannabisindustrie.
Waar de plant cultureel vooral bekendstaat om THC en CBD, kan dezelfde soort uiteindelijk ook een rol spelen in duurzame materialen, textiel, isolatie en mogelijk zelfs de gebouwen waarin we wonen.
Bron: Scientific Reports
