Door: Hans J. Culp studienr Mentor: A.J. (Bert) van Bommel

Afstudeeronderzoek

Door: Hans J. Culp – studienr. 1238345

Mentor: A.J. (Bert) van Bommel

3 april 2013

2 | afstudeeronderzoek H.J. Culp

Voorwoord Het afstuderen aan de faculteit bouwkunde van de TU Delft omvat vanzelfsprekend een gedeelte onderzoek. In de meeste architectuurprojecten zal dit een betrekkelijk korte aanloop behelzen naar het afstudeerontwerp, waarbij onder andere de achtergrond en stedenbouwkundige context van het te ontwerpen gebouw worden onderzocht. Is er bij het project in kwestie sprake van herbestemming van een bestaand pand, dan zal de historische waardestelling van het gebouw een grote rol spelen in deze fase. Wat de grondslag van het onderzoek ook is, vast staat dat de uitkomsten ten dienste moeten staan van het architectonisch ontwerp. Zelf ben ik buiten het architectonisch ontwerpen en zaken die daarmee direct verband houden, altijd nog veel breder geïnteresseerd geweest. Zo waren het bijvoorbeeld in het bijzonder de colleges bouwhistorie en conserveringstechniek – onderdeel van Msc 1 RMIT – die de aandacht wisten vast te houden. Vanuit dit besef ben ik half 2011 op zoek gegaan naar een hierop aansluitende stageplek, die uiteindelijk werd gevonden via hoogleraar conserveringstechnieken prof. ir. R.P.J. van Hees. Op het bouwlabaratorium van TNO in Delft, waar Van Hees een team leidt dat onderzoek doet aan schadeprocessen in bouwmaterialen, mocht ik me gelukkig prijzen een plek te vinden. Gedurende vijf maanden kon ik meelopen met diverse onderzoeken naar zouten vochttransport in natuursteen, baksteen en pleisterwerk. Na afloop van deze leerzame periode brak de tijd aan voor het laatste grote project aan de faculteit: het afstuderen. De ambitie was om verder te gaan in de conserveringstechniek en materiaalkundig onderzoek, waarin ik inmiddels goede basiskennis kennis had opgedaan. Ik bevond mij echter reeds in de track architectuur, wat het onmogelijk maakte om dergelijk onderzoek te doen binnen het afstuderen. Het leek simpelweg geen optie dit te faciliteren bij de verschillende afstudeerstudio’s waaruit kan worden gekozen. Gelukkig was daar nog het Explorelab, de uitzondering die tot een individueel gekozen project heeft geleid. Deze studio dient als voedingsbodem voor studenten die iets anders willen dan in de reguliere richtingen wordt aangeboden, met als voornaamste uitbreiding op het architectonisch ontwerpen een uitgebreide fase vooronderzoek, gebaseerd een persoonlijke fascinatie. Hier bleek ik aan het juiste adres. Dit rapport is het resultaat van het onderzoeksproject dat volgde.

Afstudeeronderzoek H.J. Culp | 3


Inhoudsopgave Voorwoord ....................................................................................................................... 3 Inhoudsopgave ................................................................................................................. 5 1

Inleiding ................................................................................................................. 7

1.1

Probleemstelling .............................................................................................................. 7

1.2

Doelstelling....................................................................................................................... 7

1.3

MDDS................................................................................................................................ 8

1.4

Methodiek ........................................................................................................................ 8

1.5

Aanleiding onderwerpkeuze ............................................................................................ 9

DEEL 1 – Een toepassingsgerichte toolkit voor schade-analyse aan baksteenmetselwerk 2

Gebruiksinstructie................................................................................................. 13

2.1

De toolkit als hulpmiddel ............................................................................................... 13

2.2

Samenstelling van de toolkit .......................................................................................... 14

3

Schade-atlas ......................................................................................................... 15

3.1

Veranderingen geveloppervlak [A] ................................................................................ 15

3.2

Uiteenvallen materiaal [B] ............................................................................................. 19

3.3

Scheurvorming [C] .......................................................................................................... 23

3.4

Vormverandering [D] ..................................................................................................... 23

3.5

Mechanische schade [E] ................................................................................................. 24

3.6

Biologische groei [F] ....................................................................................................... 24

3.7

Achtergrondinformatie zoutschade door optrekkend vocht ......................................... 25

4

Het succesvol uitvoeren van een proef .................................................................. 26

4.1

Locatie van een monster ................................................................................................ 26

4.2

Het nemen van een boormonster .................................................................................. 26

4.3

Drogen van een boormonster in de oven ...................................................................... 27

4.4

Drogen met behulp van magnetron ............................................................................... 28

5

Zouten aantonen met indicatoren ......................................................................... 29

5.1

Plaatsbepaling ................................................................................................................ 29

5.2

Snelle testmethode op locatie ....................................................................................... 29

5.3

Uitgebreide testmethode voor meer nauwkeurigheid .................................................. 30

5.4

Interpretatie van de uitkomsten .................................................................................... 31

6

De vochtverdeling bepalen .................................................................................... 33 Afstudeeronderzoek H.J. Culp | 5

6.1

Plaatsbepaling ................................................................................................................ 33

6.2

Uitvoering ....................................................................................................................... 33

6.3

Uitkomsten ..................................................................................................................... 34

7

De hygroscopische vochtverdeling bepalen ............................................................ 35

7.1

Plaatsbepaling ................................................................................................................ 35

7.2

Benodigdheden .............................................................................................................. 35

7.3

Uitvoering ....................................................................................................................... 36

7.4

Uitkomsten ..................................................................................................................... 36

8

Renovatietechnische ingrepen............................................................................... 40

8.1

Inleiding in de restauratie-ethiek ................................................................................... 40

8.2

Maatregelen tegen optrekkend vocht ........................................................................... 41

8.3

Oppervlaktebehandeling ................................................................................................ 43

8.4

Voegreparatie................................................................................................................. 45

8.5

Onderzoek en ontwikkeling ........................................................................................... 46

DEEL 2 – Onderbouwing en evaluatie 9

Onderbouwing en achtergrondinformatie.............................................................. 51

9.1

Verantwoording schade-atlas en testkit ........................................................................ 51

9.2

Kalibreren van instrumenten ......................................................................................... 51

9.3

Drogen van een gruismonster ........................................................................................ 53

10

Evaluatie............................................................................................................... 56

11

Literatuur ............................................................................................................. 59

Bijlage 1 – spreadsheets toolkit ....................................................................................... 61 Bijlage 2 – spreadsheets onderzoek................................................................................. 63


1

Inleiding Bij de restauratie van een historisch pand steken vaak gaandeweg nieuwe problemen de kop op. De staat waarin het gebouw verkeert is van tevoren moeilijk goed in te schatten. Zo blijkt in de regel pas tijdens de werkzaamheden op welke plaatsen extra aandacht is vereist, wat kan leiden tot (hoge) extra kosten. Hoewel architecten, aannemers en ontwikkelaars die actief zijn in de restauratiepraktijk op basis van ervaring wel enige inschatting kunnen geven van de situatie, is er in veel gevallen toch extern specialisme nodig om een goede weergave te geven van de ernst van de schade die door de jaren heen is ontstaan en de achterliggende oorzaken aan te wijzen. Het correct interpreteren van de schade en het maken van de juiste keuzes voor het verhelpen ervan vraagt eveneens om de nodige expertise. Wanneer de schade goed is onderzocht kan deze op een vakkundige, fijnzinnige manier worden verholpen. Alleen op deze manier kan een gebouw toekomstbestendig worden gemaakt met een zo groot mogelijk respect voor de cultuurhistorische waarden die eraan worden gehecht.

1.1

Probleemstelling Aan het inhuren van een externe partij om te assisteren bij het juist herkennen en verhelpen van schade zijn in de regel hoge kosten verbonden. Bij prestigieuze restauratieprojecten met een voldoende groot budget zullen er relatief weinig moeilijkheden bestaan in het bekostigen van het gewenste onderzoek. Echter zijn er bij de vele kleinere bouwprojecten in de regel weinig of geen financiële middelen om dergelijk onderzoek mogelijk te maken. In deze gevallen wordt de schade veelal verholpen zonder dat men de precieze oorzaak kent of door een uitvoerder die niet beschikt over de juiste kennis en het benodigde vakmanschap. Helaas laten vele voorbeelden uit de praktijk zien hoe dit kan leiden tot een onaanvaardbaar eindresultaat, zowel in esthetisch opzicht als op het gebied van duurzaamheid, de houdbaarheid en bestendigheid van een ingreep of reparatie. De tendens van de laatste jaren laat zien dat er steeds meer wordt gekozen voor kleinschalige herbestemming in plaats van nieuwbouw, met echter ook een steeds kleiner wordend budget. Waar meer aandacht voor schadebeeld en conservering uitermate wenselijk is, zal dit dus in de praktijk de andere kant op bewegen. De expertise en het vakmanschap die noodzakelijk zijn, enerzijds op het gebied van onderzoek en anderszijds bij de uitvoering, zijn in veel gevallen simpelweg onbetaalbaar.

1.2

Doelstelling Om de hoeveelheid fouten die worden gemaakt in de restauratie terug te dringen is het van groot belang dat de architect, hoofdaannemer of ontwikkelaar beter op de hoogte is van schadeprocessen en mogelijke oplossingen. Op deze manier kan het gehele proces van restauratie en conservering beter worden overzien door de leidende partijen, met een sterkere supervisie als gevolg. In het bijzonder bij projecten waar weinig budget is voor onderzoek moeten andere middelen worden gevonden om toch te komen tot een goede analyse van de aanwezige schade. Het geld dat beschikbaar is kan zo bovendien efficiënter worden besteed; er kan doelgerichter bepaald worden waar aanvullend onderzoek nodig is, waarmee dure expertise van buitenaf efficiënter wordt ingezet. Onnodig onderzoek wordt zo voor een groot deel geëlimineerd.


Doelstelling: Leidende partijen in het bouwproces een sterkere rol geven in en een kritische kijk op het restauratie- en conserveringsproces, door het vergroten van de basiskennis en -kunde. Uitgewerkte doelstelling: Architecten, aannemers en ontwikkelaars een instrument geven om zelfstandig een schadeanalyse uit te voeren, te onderzoeken wat de ernst van de schade is en zich inzicht te verschaffen in achterliggende processen die de schade veroorzaakt hebben. Met deze informatie wordt de gebruiker in staat gesteld intensiever leiding te geven binnen het proces van conservering, kunnen beter onderbouwde beslissingen worden genomen en kan preciezer worden ingeschat in welke gevallen expertise en vakmanschap van buitenaf moet worden aangetrokken. 1.3

MDDS Het door TNO ontwikkelde systeem MDDSi – Monument Damage Diagnostic System – geeft voor een deel invulling aan het hiervoor beschreven probleem. Het programma is ontwikkeld om op overzichtelijke wijze een diagnose te stellen naar het schadebeeld van een gebouw. Per gebouwdeel en materiaaltype kan via een menustructuur worden ingevoerd welke schade visueel te herkennen is, samen met foto’s van de betreffende elementen. Om dit proces te ondersteunen is een uitgebreide schade-atlas bijgevoegd. Het programma verwerkt alle ingevoerde informatie automatisch in een rapportage-template, voor een duidelijk overzicht van de ingevoerde schade. In de ontwikkeling van MDDS heeft men zich in essentie gericht op steenachtige bouwmaterialen, d.w.z. natuursteen, baksteen en mortels. Daarnaast is er, gezien de structurele importantie en potentiële rol binnen schade-processen, de mogelijkheid om houten elementen aan te duiden in de schade-analyse. Naast een rapportage van de ingevoerde gegevens beschikt het programma over uitgebreide achtergrondinformatie met de beschrijving van onderzoeksmethoden die de schade-analyse kunnen onderbouwen en een aantal conserveringstechnieken, voortvloeiend uit lopend onderzoek van TNO in verschillende projecten die in EU-verband lopen. MDDS heeft een brede opzet waarbinnen de gebruiker begeleid wordt om de schade aan een gebouw overzichtelijk in te voeren. Met name de uitgebreide achtergrondinformatie is een waardevolle bron van kennis voor elke restauratieprofessional. De omvang en complexiteit komen echter niet ten goede aan de toegankelijkheid van het systeem; een grondige voorstudie is essentiëel om te kunnen werken met het programma. De omschreven onderzoekstechnieken voor o.a. het (hygroscopisch) vochtgehalte en de voeghardheid zijn niet goed uitvoerbaar zonder de aanschaf van een reeks aan hulpmiddelen, waarbij eveneens wordt uitgegaan van labaratoriumfaciliteiten. MDDS lijkt met name (of tot dusverre) vooral te zijn ontwikkeld als hulpmiddel voor professionals die reeds bezig zijn met het opnemen van gebouwschade en beschikken over de benodigde kennis, middelen en contacten. In de juiste handen is het systeem een zeer waardevol instrument voor de restauratiepraktijk.

1.4

Methodiek Door het vele onderzoek naar schadeprocessen en renovatietechnieken dat gedaan is en door ontwikkeling van tools als MDDS bestaat er een brede basis om in onderzoek op voort i

MDDS werd oorspronkelijk ontwikkeld in 1994 als onderdeel van een EU project. Het droeg toen de naam Masonry Damage Diagnostic System. Later is het systeem binnen EU project COMPASS verder uitgewerkt en uitgebreid. MDDS is ontwikkeld als Expert System ofwel Decision Support Tool.


te bouwen. Een uitgebreid literatuuronderzoek is zodoende essentiëel. Vanuit de brede toepasbaarheid van MDDS wordt een compact gedeelte gekozen waarop het nieuw te ontwikkelen instrument van toepassing moet zijn. Deze keuze wordt in paragraaf 1.5 beschreven in de context van het ontwerpproject. Onderwerp: Schade aan vooroorlogs baksteenmetselwerk, opgebouwd met behulp van een kalkgebonden mortel met de nadruk op zoutgerelateerde schade. Evenals in MDDS – dat hierbij als belangrijke bron zal dienen – wordt de basis gevormd door een schade-atlas. Visuele herkenning is het eerste aanknopingspunt voor mogelijke schadeprocessen en dient als startpunt voor verdere analyse. Naast referentiebeelden biedt de schade-atlas een beknopte beschrijving van schademechanismen en bovendien wordt er gerefereerd naar gerelateerde schadetypen en andere informatie. Dit alles dient er toe om de gebruiker in korte tijd een helder idee te geven van wat er aan de hand kan zijn. In de volgende stap worden bestaande indicatieve testmethoden om schade aan te tonen onder de loep genomen. Waar mogelijk zullen deze worden vereenvoudigd tot een handzame omvang, met een heldere beschrijving en bovendien voor toepassingsmogelijkheden zonder gebruik van dure apparatuur of een labaratoriumomgeving. Een bestaande toolkiti voor analyse van zouten in mortels is op deze wijze ontwikkeld door Remmers Bouwchemie. Het resultaat is een handzame koffer met gereedschappen voor bemonstering, materialen om op de juiste wijze het materiaal in oplossing te brengen en indicatiestrookjes om vervolgens de concentratie van verschillende zouten aan te tonen. Naar dit voorbeeld van Remmers zal er een vergelijkbare testkit worden ontwikkeld rondom de experimenten in dit onderzoek, waarin eveneens bruikbare elementen uit de bestaande kit worden overgenomen. Tot slot wordt er aandacht besteed aan mogelijke ingrepen – conserveringstechnieken – die de geconstateerde schade kunnen verhelpen. Wanneer dit hele proces door de gebruiker wordt doorlopen, heeft men een middel in handen om zonder voorkennis toch schade te herkennen en te begrijpen. Een potentiëel gevaar dat hierbij echter onderkend dient te worden is het ‘één vinger > hele hand’-principe. Het instrument dient namelijk uitdrukkelijk om de gebruiker te helpen mee te draaien in het conserveringsproces, leiding te geven en beslissingen te ondersteunen – als een Decision support tool. Het ultieme doel is dat beter kan worden bepaald waar extra hulp van buitenaf van belang is. Het is uitdrukkelijk niet de bedoeling dat men zelf een mortelrecept van internet haalt en zonder ervaring aan de slag gaat met een voegreparatie. Om dit te ondervangen wordt in het begin van de geschreven toolkit verteld wat het doel van het instrument is en waar de grenzen in de toepassing liggen. Het belang van expertise en vakmanschap wordt hierbij duidelijk onderstreept. Er wordt een toolkit ontwikkeld uitgaande van gebruikers met minimaal HBO-denkniveau. De gebruiker heeft geen specifieke voorkennis over dit onderwerp nodig. Enige technische kennis en vaardigheden wordt echter aanbevolen. 1.5

Aanleiding onderwerpkeuze De persoonlijke voorkeur voor een onderzoek op het vlak van de conserveringstechniek is reeds omschreven in het voorwoord van dit verslag. De specifieke keuze voor baksteenmetselwerk en zoutschade is voortgekomen uit het architectonisch ontwerpproject. i

De toolkit van Remmers Bouwchemie wordt beschreven en getest in hoofdstuk 5 van dit verslag.


In de context van reeds opgedane kennis en ervaring, en bovenal een sterke interesse in conservering en restauratie, is het afstudeerontwerp een herbestemmingsproject geworden. Een tweetal pakhuizen aan de Koningin Wilhelminahaven in Vlaardingen vormen de basis van het afstuderen binnen Architecture. Het complex behoorde oorspronkelijk toe aan de Visscherij Maatschappij Vlaardingen, een onderneming in de haringvisserij die de pakhuizen rond 1900 liet bouwen om ruimte te geven aan de groeiende bedrijvigheid. De gebouwen zijn bestempeld als gemeentelijk en rijksmonument maar hebben momenteel geen vaste gebruiksfunctie. De locatie aan de Nieuwe Maas heeft door de jaren heen geleid tot een duidelijk waarneembaar schadebeeld dat past bij het brakke water. Door de zilte omgeving vertoont het baksteenmetselwerk van het rijksmonument sterke esthetisch schade die in de toekomst eveneens kan leiden tot constructieve problemen. Het voortbestaan van het gebouw loopt hierdoor gevaar. Behalve het vinden van een nieuwe functie, is daarom het aanpakken van schadeprocessen in het metselwerk essentiëel om het gebouw weer toekomstbestendig te maken. Onderzoek naar de gesteldheid van en mogelijke ingrepen rond het aangetaste metselwerk zou perfect aansluiten op het eerder genoemde interessegebied. Om echter tot resultaten te komen die meer generiek van aard zijn, is gekozen voor de opzet van een toolkit die ook anderen in staat kan stellen een soortgelijke schade-analyse uit te voeren. De wijze van opzet en indeling van deze toolkit is daarmee de kern van het onderzoek geworden.


DEEL 1 – Een toepassingsgerichte toolkit voor schade-analyse aan baksteen-metselwerk. Dit gedeelte van het verslag omvat de geschreven toolkit, die zal worden bijgevoegd in de fysieke toolkit. De geschreven toolkit bestaat uit een gebruiksinstructie, schade-atlas, beschrijvingen van een serie experimenten en informatie over toepasbare conserveringstechnieken. Het is gericht op de gebruiker en ook op deze wijze geschreven. De hoofdstukopbouw en voetnoten zijn echter vooralsnog opgezet binnen de context van het hele rapport.



2

Gebruiksinstructie Deze testkoffer is speciaal ontwikkeld om een schade-analyse uit te voeren op baksteenmetselwerk dat tekenen vertoont van zoutgerelateerde problemen. De gebruiker – architect, aannemer, ontwikkelaar of andere leidende partij – heeft een instrument in handen om aanvankelijk zonder inzet van extern specialisme een duidelijk beeld te krijgen van de aanwezige schade aan de gemetselde gevel van een pand. Deze kennis kan worden gebruikt om intensiever leiding te geven in een restauratieproces, beter onderbouwde keuzes te maken en om goed in te kunnen schatten wanneer verder onderzoek of een ingreep moet worden uitgevoerd door een partij van buitenaf. Deze instructie dient als basis voor de gehele testkoffer en dient zodoende altijd als startpunt te worden genomen. Voor een juiste toepassing is het essentiëel dat het geschreven document aandachtig en in zijn geheel wordt doorgenomen.

2.1

De toolkit als hulpmiddel Met kennis komt verantwoordelijkheid. In geval van deze toolkit houdt dit in dat de gebruiker op de hoogte moet zijn van de mogelijkheden en de beperkingen. Het systeem geeft de mogelijkheid om onderbouwd vast te stellen welke schade is opgetreden aan het baksteenmetselwerk van een gebouw en hoe dit mogelijkerwijs kan worden hersteld. Daarnaast poogt het een algemeen beeld te geven van schadeprocessen. Er worden suggesties gegeven voor maatregelen die kunnen worden genomen om schade te herstellen of om verdere aantasting te voorkomen. Hierbij is het essentiëel te beseffen dat expertise en vakmanschap niet kunnen worden vervangen. Indien de uitkomsten van de eigen schade-analyse ontoereikend zijn om gericht actie te ondernemen is het ten zeerste aanbevolen hier alsnog een deskundige te raadplegen. Het doen van ingrepen aan een gevel, of het nu gaat om herstellen van schade of om maatregelen tegen toekomstige aantasting, dient ten alle tijden te worden gedaan door iemand met verstand van zaken. Toch valt er grote winst te behalen in de aansturing van dit proces. Waar normaal gesproken de schade-analyse en werkzaamheden volledig uit handen worden gegeven, krijgt de leidende partij als gebruiker van de toolkit nu kans om in dit proces mee te draaien. Kosten blijven zo beter in de hand. De toolkit is expliciet bedoeld als hulpmiddel om het proces van schade-analyse en conservering te ondersteunen. Om het geheel zo optimaal mogleijk toe te kunnen passen, dient naast de hierboven beschreven richtlijnen vooral een gezond verstand als basis. De schade-atlas en proeven zijn zo uitgeschreven dat het mogelijk moet zijn om de essentie te begrijpen van de schadetypen, het achterliggende proces en andere gerelateerde aspecten. Met behulp van deze kennis kan kritisch worden gekeken naar het eigen handelen, om vervolgens op logische wijze beslissingen te nemen. De centrale vraag die gesteld moet worden is: “Wat wil ik te weten komen? En waarom?” Een andere manier op dit uit te leggen is aan de hand van “Nice to know” versus “Need to know”; “Zijn de uitkomsten van het onderzoek waardevol en toepasbaar? Of is het slechts overbodige kennis? Of is de schade-analyse al voldoende te onderbouwen op basis enkel de visuele kenmerken?”


2.2

Samenstelling van de toolkit De toolkit is samengesteld in de vorm van een verrijdbare koffer, om toepassing ter plaatste te vergemakkelijken. De samenstelling is als volgt voorgesteld: A. Geschreven bijlage: alles uit deel 1 van dit verslag, dus een uitgebreide instructie, schade-atlas, informatie over proeven en renoveringstechnieken. B. Digitale bijlage: een usb-stick met daarop de excel-bestanden ter ondersteuning van de beschreven proeven. Tevens zou kunnen worden overwogen het programma MDDS hieraan toe te voegen, voor de gebruiker die nog verder wil gaan. C. Gereedschappen - klopboormachine - betonboren 5x150 – 8x200 – 10x100 - handmodel luchtblazer - hamer - beitel - harde borstel D. Indicatoren en hulpstoffen - wijnsteenzuur - ph-teststrookjes - zout-indicatiestrookjes - zoutzuur - gedistilleerd water E. Instrumenten - precisieweegschaal 100 gr/0,01 gr - thermometer - hygrometer (zout-gebaseerd) F. Hulpmiddelen - glazen potjes 10 ml - kunststof flesjes 50 ml - draadnagels 5 cm - papier, karton - rolmaat - watervaste stift, pen, potlood - pipet - ijkgewichten

G. Eigen toevoegingen: enkele benodigdheden bij de experimenten zijn te onpraktisch van afmetingen om deze deel uit te laten maken van de toolkit. Het gaat hier bovendien om zaken die in de meeste huishoudens voorhanden zijn. - Verlengsnoer (voor boren op locatie – zie 4.2); - Oven (voor drogen in de oven – zie 4.3); - Magnetron (voor drogen in de magnetron – zie 4.4); - Doorzichtige kunststof bak met deksel (voor test hygroscopische vochtverdeling – zie hoofdstuk 7).


3

Schade-atlas De eerste stap bij het vaststellen van schade gebeurd door visuele herkenning. Door logische interpretatie van het uiterlijk van een gevel kan een hypothese worden opgesteld over de opgetreden schade en de achterliggende processen. De meest voorkomende schadetypen aan (zoutbelast) baksteenmetselwerk zijn in dit hoofdstuk uiteengezet, vergezeld van enkele foto’s. Telkens wordt kort ingegaan op de (mogelijke) oorzaak, eventueel in combinatie met andere achtergrondinformatie. Vervolgens wordt er verwezen naar andere schadetypen die op enige wijze gerelateerd zijn. Daarnaast kan er worden verwezen naar testmethoden om de gedane veronderstellingen wetenschappelijk te onderbouwen.

3.1

Veranderingen geveloppervlak [A] Als gevolg van omgevingsinvloeden kan metselwerk een gedaanteverandering ondergaan. Dit type schade wordt onderverdeeld in drie categorieën. Kleurveranderingen van het materiaal vallen onder ‘chromatische verandering’. Wanneer een andere stof op het materiaaloppervlak terecht komt wordt dit ‘afzetten’ genoemd en indien de steen of mortel zélf worden omgezet tot een ander materiaal staat dit vermeld onder ‘transformatie’.

3.1.1

Chromatische verandering [A1] Vochtplekken en -zones

Lekkende hemelwaterafvoer

Visueel

Proces

Herkomst

Grondkerende muur

Optrekkend vocht, regen

Donkere plekken of zones, vaak onderin de gevel of op andere plaatsen, afhankelijk van de bron. In metselwerk is altijd een kleine hoeveelheid water aanwezig, wat lang niet altijd gepaard gaat met zichbaar vochtige delen. De voornaamste oorzaak van vocht in de gevel is optrekkend vocht, waardoor het onderste deel van het materiaal nat is. Andere mogelijke bronnen, zoals hieronder weergegeven, leiden tot vocht in andere delen van een gevel. De aanwezigheid van vocht is een randvoorwaarde voor de meeste schade-processen. Het water transporteert onder meer zouten door het materiaal. Het vocht kan afkomstig zijn van: → grondwater (optrekkend vocht); → oppervlaktewater (overstroming); → regenwater (directe beregening en opspattend vocht); Afstudeeronderzoek H.J. Culp | 15

Testen

→ luchtvochtigheid (condensatie); → andere bronnen, zoals een lekkende dakgoot of regenpijp. 5. De vochtverdeling bepalen. Indien op basis van visuele schade niet kan worden nagegaan wat de precieze bron van het vocht is, kan een vochtverdelingstest uitsluitsel helpen geven.

[A2] Vlekken

Roestvlekken (bron: MDDS)

Visueel

Proces

3.1.2

Verkleuring door vanadium (bron: MDDS)

Verkleuringen aan het geveloppervlak kunnen op vele manieren ontstaan. Vaak spelen bij verkleuren meerdere processen een rol, wat leidt tot een gecombineerd schadebeeld. Bij de meest voorkomende processen vindt oxidatie van metalen gevelelementen of deeltjes plaats: → Roestende gevelelementen (bijvoorbeeld muurankers, dorpels) of roestende deeltjes in het materiaal (bijvoorbeeld klei met pyrietdeeltjes) veroorzaken rood-bruine verkleuring; → Vanadiumdeeltjes in de klei waaruit een baksteen is geproduceerd, kan groene (in een zeer vochtige gevel) en gele (op de grens tussen droog en nat) verkleuringen veroorzaken; → Mangaandeeltjes die deel uitmaken van de mix waaruit een baksteen wordt geproduceerd kunnen leiden tot donkere, zwartachtige vlekken.

Afzetting [A3] Vuilafzetting

Afbladderend vuil

Visueel Proces

Grauw geworden rode baksteen

Grauw geworden gevel

Donkere vlekken, onregelmatig over de gevel. Afzetting van vuil op het geveloppervlak. Het materiaal wordt niet aangetast


Verwant

door dit type vervuiling en bevindt zich dus in originele toestand onder de laag vervuiling. [A7] Black crust – Vuilafzetting kan hiermee worden verward. Deze twee vormen van schade kunnen ook samen voorkomen.

[A4] Incrustatie na uitloging

Uitloging van een grondkerende muur

Visueel Proces

Uitloging van een grondkerende muur

Witte afzetting met een glasachtige structuur, goed gehecht aan het metselwerk. De afzetting loopt vaak omlaag vanuit de lintvoeg. Uitloging (= uitspoeling) van oplosbare mortelbestanddelen, voornamelijk niet gecarboneerde kalk. De uitloging gebeurt als gevolg van vrij water en heeft dus weinig te maken met capillaire effecten binnenin het materiaal. Eenmaal naar het geveloppervlak getransporteerd, reageert de kalk met koolstofdioxide in de lucht tot calciumcarbonaat: Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O

Voorwaarde

Testen

Calciumcarbonaat is slecht oplosbaar in water en wordt zodoende afgezet op de gevel. Uitloging kan plaatsvinden wanneer er vochtpenetratie in de gevel plaatsvindt van bovenaf of vanaf de achterzijde (in geval van een grondkerende muur). Het type bindmiddel in de mortel bepaald de ernst van de schade. Zoutzuur: om te testen of er inderdaad sprake is van uitloging van kalkbestanddelen kan wat zoutzuur op de afzetting worden gedruppeld. Bij kalk zal een heftige, bruisende reactie zichtbaar zijn.

Nb. In geval van hydraulische kalk en bij cementmortel kunnen er tevens calciumsilicaten worden afgezet, die zich veel hardnekkiger aan de gevel hechten.


[A5] Zoutuitbloei

Ernstige zoutuitbloei en aantasting

Visueel Proces

Herkomst

Lichte zoutuibloei en verkruimeling

Zoutuitbloei Oude Kerk, Delft

Witte zoutkristallen op het geveloppervlak. De zouten zijn veelal door vochttransport via capillaire werking naar het steenoppervlak getransporteerd, waar het water verdampt en kristallisatie plaatsvindt. Wanneer het gaat om dit type zuivere uitbloei, is de schade vooral esthetisch. Veel voorkomende zouten in metselwerk zijn sulfaten, chloriden en nitraten. Ze kunnen afkomstig zijn van: → de bodem (grondwater); → de omgeving (oppervlaktewater; via de bodem, aerosol, overstroming); → gebruik van het gebouw (stal, zoutopslag, visserijpakhuis); → de baksteen (hangt af van kleisoort, baktemperatuur, brandstof); → de mortel (gebruik van brak- of zeewater en gebruik van zeezand bij de bereiding).

[A6] Crypto-florescentie (onderhuidse zoutuitbloei)

Ernstige aantasting metselwerk door onderhuidse crypto-florescentie

Visueel

Proces

Crypto-uitbloei is de veroorzaker van verschillende typen schade, behandeld in 1.2 Uiteenvallen materiaal. De zoutkristallen worden pas zichtbaar aan het geveloppervlak nadat er materiaalverlies is opgetreden. Onderhuidse zoutuitbloei treedt vooral op wanneer de verdamping op een bepaald punt in de gevel groter is dan de aanvoer van vocht, bijvoorbeeld door optrekkend vocht. Onderhuidse uitbloei is dus hoger in de gevel te verwachten, vaak direct boven een zone van zuivere uitbloei (zie 3.7 voor voorbeeld). Wanneer zouten niet aan het oppervlak van het materiaal kristalliseren maar in het materiaal zelf, kan dit tot ernstige schade leiden. Zo kan bijvoorbeeld een laag van de steen losraken of kan het voegwerk


Verwant

3.1.3

worden uitgedrukt. → 3.2 Uiteenvallen materiaal [B1]-[B7]; → 3.7 Achtergrondinformatie zoutschade door optrekkend vocht.

Transformatie [A7] Black crust

Black crust op baksteen (bron: MDDS)

Visueel

Proces

Op baksteen en voeg (bron: MDDS)

Een zwarte gipskorst op de gevel. De korst is over het algemeen slecht verbonden met het onderliggende materiaal en zal op termijn in kleinere schilfers van de gevel vallen of wegspoelen. Een zwarte korst zal zodoende meer aangetroffen worden op beschutte plekken in de gevel en aan de nietberegende zijde. De toplaag van de achterliggende steen is vaak aangetast en zal verkruimelen [B5] wat – na afvallen van de korst – tot een ruw materiaaloppervlak leidt. In het bouwmateriaal aanwezige kalkachtige bestanddelen kunnen, naast een witte korst door uitloging en afzetting [A4], ook een zwarte korst op de gevel vormen. Deze korst wordt gevormd wanneer ongebluste kalk in aanraking komt met reeds in het materiaal aanwezige sulfaatverbindingen, wat leidt tot gipsvorming: bijvoorbeeld CaO + SO3s → CaSO4 of wanneer kalkspaat reageert met zwavelverbindingen uit de lucht of zure regen: bijvoorbeeld CaCO3 + H2SO4 → CaSO4 + H2O + CO2

Verwant

3.2

Het proces van gipsvorming kan zich na het verdwijnen van de zwarte korst herhalen. [A3] Vuilafzetting – black crust kan hiermee worden verward. Deze twee vormen van schade kunnen tevens samen voorkomen. [B3] Schilferen – schade als gevolg van black crust.

Uiteenvallen materiaal [B] Waar het zoutschadeprocessen aangaat, is het uiteenvallen van de materialen het uiteindelijke gevolg van de verschillende reeds omschreven schadeprocessen. Deze ontbindingsprocessen zijn onderverdeeld in drie categorieën; onder ‘laagvorming’ vallen de processen waarbij het materiaal laagsgewijs uit elkaar valt, onder ‘loslaten’ processen Afstudeeronderzoek H.J. Culp | 19

waarbij verschillende bouwelementen de wederzijdse aanhechting verliezen en bij ‘verlies van samenhang’ worden de processen behandeld waarbij het materiaal zelf in kleine deeltjes uit elkaar valt. 3.2.1

Laagvorming [B1] Exfoliatie

Exfoliatie baksteen (bron: MDDS)

Visueel Proces Verwant

Laagvorming in materiaal dat van nature geen gelaagde structuur heeft. Laagvorming is meestal het gevolg van [A8] crypto-florescentie of vorst (bevriezing van water in de poriën). [A8] Crypto-florescentie

[B2] Afspringing

Afspringing door zoutuitbloei

Visueel Proces

Verwant

Losraken van een dikkere laag materiaal. Afspringing is het gevolg van een verhoogde schuifspanning in het materiaal. Dit kan worden veroorzaakt door bijvoorbeeld [A8] cryptoflorescentie, vorst (bevriezing van water in de poriën) of oxidatie van metalen gevelelementen. [A8] Crypto-florescentie.


[B3] Schilferen (< 3 mm)

Schilferen van vuilafzetting

Visueel Proces

Verwant

3.2.2

Losraken van een dunne, schaalachtige laag materiaal. Vaak is het laagje dat afschilfert van een andere samenstelling en dichtheid dan het achterliggende materiaal, zoals dat het geval is bij [A3] vuilafzetting en [A7] black crust. [A3] Vuilafzetting; [A7] Black crust.

Loslaten [B4] Onthechting en uitdrukken van steen of voegwerk

Losraken van voegwerk door zouten

Visueel

Proces

Losraken door vorstschade

Losraken voeg en baksteen

Een voegmortel kan door allerlei oorzaken losraken van de achterliggende metselmortel én van de baksteen. Vaak wordt de voeg in zo’n geval naar buiten gedrukt, en kan deze in stroken tot tientallen centimeters lang uit de gevel worden genomen. Het voegwerk kan losraken door (een combinatie van): → Crypto-florescentie: zoutkristallen ontstaan tussen voegmortel en metselmortel en drukken zo de voeg naar buiten; → Vorstschade door bevriezing van water in de open ruimten tussen voegmortel en metselmortel; → Oplossen van mortelbestanddelen, door regen of zure regen, vaak geholpen door reeds aanwezige sulfaten; → Zwelling van de mortelbestanddelen door gipsvorming binnen het materiaal; → Slecht hersteld voegwerk, dat geen goede aanhechting heeft met de metselmortel. Uitdrukken van de voeg vindt meestal plaats door vorst.


3.2.3

Verlies van samenhang [B5] Poederen en verkruimelen van baksteen

Verpoederen van baksteen

Visueel

Proces

Verwant

Testen

Verkruimelen van baksteen

Verpoederen van baksteen

Kleine deeltjes of stukjes komen los van de steen. Verpoedering: De schade begint aan het oppervlak maar in de loop der tijd kan de steen steeds verder worden aangetast. Kenmerkend voor verpoedering zijn de afgeronde vormen. Verkruimeling: De schade kan iets onder het oppervlak beginnen. De steen krijgt een ruw, ongelijkmatig uiterlijk. De deeltjes zijn hun onderlinge samenhang verloren, vermoedelijk door de kristallisatie van zouten in de poriën (verpoedering) en scheurtjes (verkruimeling) van het materiaal. [A5] zoutuitbloei; [A6] onderhuidse zoutuitbloei. 3.7 Achtergrondinformatie zoutschade door optrekkend vocht. Lezen: 4. Het succesvol uitvoeren van een proef. Beginnen met: 5. Zouten aantonen met indicatoren, Vervolgens eventueel, op basis van de uitkomsten: 7. De vochtverdeling bepalen; 8. Het hygroscopisch vochtgehalte bepalen.

[B6] Blaarvorming aan baksteen

Blaarvorming op baksteen (bron: MDDS)

Visueel

Gebolde stukjes onthechten van het materiaal, vaak met een gedeeltelijk witachtige verkleuring.


Proces

Door de reactie van kalkspaat met sulfaten onder het oppervlak van de steen ontstaat gips: CaCO3 + H2SO4 → CaSO4 + H2CO3 Gewoonlijk zal de gipsvorming rond de sulfaten ervoor zorgen dat de reactie stopt. De aanwezigheid van NaCl (uit bijvoorbeeld optrekkend vocht of aerosol) zorgt er echter voor dat het oppervlak van de sulfaten vrij blijft van gips en werkt zo als katalysator. De gipsvorming leidt tot zwelling en onthechting in de toplaag van de steen.

3.3

Scheurvorming [C] Scheuren in metselwerk komen voor in vele soorten en maten en kunnen uiteenlopende oorzaken hebben. Ze worden in de praktijk onderverdeeld naar breedte, patroon en situering binnen een muur. Scheuren kunnen lokaal optreden en erg ondiep zijn maar ze kunnen ook over grotere afstanden lopen en door de gehele diepte van een muur. Scheuren (> 1,5 mm) over grotere afstanden worden vaak veroorzaakt door constructief falen van een gebouw, door veranderingen in: → belasting, door ander gebruik van een gebouw; → fundering, door aantasting van materiaal; → bodem, door inklinking of ongelijke bodemsamenstelling. Haarscheurtjes (< 1,5 mm) treden lokaal op en worden veelal veroorzaakt door veranderingen in het materiaal. Zo worden haarscheurtjes in de dwarsrichting van een nieuw aangebrachte voeg veroorzaakt door krimp van de nieuwe voegmortel. Stervormige scheuren ontspringen vanuit één punt en lopen in verschillende richtingen. De oorzaak is vaak snel te herkennen in oxiderende gevelelementen, zoals een muuranker dat door corrosie uitzet.

Scheur > 1,5 mm (gevuld)

3.4

Scheurvorming door puntlast

Stervormige scheur (bron: MDDS)

Vormverandering [D] Indien een muur of gevel zichtbaar afwijkt van de positie waarin deze oorspronkelijk is gebouwd, spreekt men van een vormverandering. De oorzaak is in veel gevallen constructief van aard, zoals scheefstand door de verzakking van ondergrond en fundering. Vormveranderingen binnen een element zelf, zoals buiging van een schoorsteen, kunnen bijvoorbeeld veroorzaakt worden door vorstschade aan de voegen.


Buiging schoorsteen (bron: MDDS)

3.5

Scheefstand muur (bron: MDDS)

Mechanische schade [E] Naast de schade die wordt veroorzaakt door omgevingsinvloeden, zijn er ook vele schadetypen die het gevolg zijn van menselijk handelen, eventueel gecombineerd met andere schademechanismen. Het gaat hier bijvoorbeeld om krassen, sneden, perforatie, splijten en afboeren. De oorzaken lopen uiteen van het onzorgvuldig uitvoeren van een restauratie en vandalisme tot een aanrijding tegen het gebouw.

Onzorgvuldige voegreparatie

3.6

Krassen in oppvervlak (bron: MDDS)

Biologische groei [F] In de juiste omstandigheden kunnen bouwmaterialen een ideale ondergrond vormen voor verschillende vormen van leven. Dit kan uiteenlopen van planten en mossen tot schimmels en algengroei. Een voorwaarde voor biologische groei is de aanwezigheid van vocht. Schade is vaak esthetisch van aard, maar kan met name door wortels van planten ook ernstige vormen aannemen, zoals het uitdrukken van muurelementen. Daarnaast duidt de aanwezigheid van water mogelijk op andere typen schadeprocessen.

Mos aan de voet van een gevel


Mos aan een grondkerende wal

Korstmossen (bron: MDDS)

3.7

Achtergrondinformatie zoutschade door optrekkend vocht Wanneer zoutschade samenhangt met het transport van zouten door optrekkend vocht in de gevel, leidt dit vaak tot een typerend schadebeeld. Hierin zijn vier zones te onderscheiden, zoals weergegeven in de afbeelding hieronder.

De onderste zone in de gevel is vochtig [A1] door continue aanvoer van water, waarbij ook vrijwel voortdurend verdamping aan het geveloppervlak plaatsvindt. In het geveldeel direct boven deze vochtige zone vindt zoutuitbloei [A5] plaats aan het oppervlak. Daar weer boven bevindt zich een zone van crypto-florescentie [A6]. De aanvoer van vocht is op deze hoogte zo beperkt dat zouten al in het materiaal kristalliseren. Het materiaal dat zich nog hoger in de gevel bevindt is droog, of zal althans niet vochtig worden als gevolg van optrekkend vocht. In het voorbeeld hierboven is hier ook een ander schadetype te zien, namelijk een grauwe vuilafzetting [A3]. De wijze waarop een bepaald materiaal vocht en zouten transporteerd hangt af van de poriegrootte en samenstelling. Het komt vaak voor dat de steen en mortel verschillende typen schade vertonen, bovendien op verschillende hoogten in de gevel. Ook andere processen kunnen de hoogte en intensiteit van zoutuitbloei beïnvloeden, zoals in het voorbeeld een lekkende hemelwaterafvoer. Afstudeeronderzoek H.J. Culp | 25

4

Het succesvol uitvoeren van een proef Bij het uitvoeren van een experiment is een goede voorbereiding van groot belang. Onderstaande richtlijnen helpen een proef goed op te zetten. Het overzichtelijk opschrijven van gegevens en metingen is essentiëel voor het slagen van een proef. Hierbij geldt: het is beter om teveel metingen te doen, dan na afloop te weinig gegevens te hebben! Ter ondersteuning heeft deze toolkit een digitale bijlage in de vorm van enkele spreadsheets (rekenbladen). Indien van toepassing wordt hiernaar verwezen; een spreadsheet kan hierbij zelf worden aangepast of uitgebreid, naar gelang de omvang van de proef. Op deze manier kan vooraf precies duidelijk worden welke gegevens verzameld moeten worden. Door op deze wijze een soort template voor de de meetgegevens op te zetten, wordt voorkomen dat er stappen worden vergeten tijdens de uitvoer.

4.1

Locatie van een monster Voordat begonnen wordt met het uitvoeren van een proef, moet eerst een antwoord worden geformuleerd op de vraag: “Wat wil ik te weten komen?” In de meeste gevallen zal het gaan om het bewijzen (of ontkrachten) van een een bepaalde hypothese inzake de veronderstelde schadeprocessen. Aan de hand van deze hypothese moet op logische wijze worden vastgesteld waar in een gevel monsters dienen te worden genomen. In de hierop volgende hoofdstukken worden per proef suggesties gedaan voor de locatie, het aantal benodigde monsters en de grootte ervan. Ondanks de beschikbaarheid van enige richtlijnen voor het nemen van monsters, blijkt in de praktijk dat elke situatie een iets andere aanpak vereist. Een kritische blik op het eigen handelen blijft dus cruciaal, mede met behulp van twee onderstaande aandachtspunten: 1) Waar moet worden geboord, waarom daar en hoe diep? Er dient een plaats te worden gekozen die representatief is voor de gevel of het gebouw dat wordt onderzocht. 2) ‘Nice to know’ versus ‘need to know’: kan een experiment daadwerkelijk bruikbare informatie opleveren of zijn de uitkomsten slechts ‘overbodige kennis’?

4.2

Het nemen van een boormonster Eenmaal vastgesteld op welke plek en hoe diep er geboord moet worden, kan de juiste uitrusting worden samengesteld. Met de volgende totaaluitrusting kunnen de verschillende soorten boringen goed worden uitgevoerd: → klopboormachine of boorhamer; → betonboren - 10x100 / 5x150 / 8x200 mm; → luchtblazer - rubber, handmodel; → glazen of kunststof potjes of bakjes met deksel - 10 ml en 50 ml; → precisieweegschaal - minimaal 100 gr - schaal 0,01 gr; → draadnagels - 5+ cm; → karton - A4; → hamer; → rolmaat; → watervaste stift.


Voorbereiding: I. Opmaken van de spreadsheet. Het kan niet vaak genoeg herhaald worden: succesvolle uitvoering van een proef begint met het nauwkeurig en overzichtelijk documenteren van alle metingen. Wanneer vastgesteld is welke monsters er genomen gaan worden, kan dit in een tabel overzichtelijk worden gemaakt of kan de spreadsheet worden gebruikt. II. Nummeren en wegen van de potjes en deksels. Om de gruismonsters te kunnen wegen is het belangrijk dat het gewicht van elk potje bekend is. De nummers van de potjes en het gewicht worden genoteerd in de tabel of excel-sheet, waarbij elk potje correspondeert met een te nemen monster.

Opmeten van de boorhoogte.

Gruis opvangen van een boormonster.

Op locatie: III. Opvangen van gruis. De gemakkelijkste wijze om dit te doen is door iemand een gevouwen stuk papier of karton tegen de muur aan te laten de houden, direct onder het boorgat. Indien geen extra handen beschikbaar zijn, kan het stuk karton met behulp van drie draadnagels tegen de gevel worden gezet. IV. Boren van een gruismonsters. Met een watervaste stift wordt op de boor afgetekend hoe diep deze moet gaan. Wanneer de boor op de gewenste diepte is, wordt deze uit de muur getrokken terwijl zoveel mogelijk gruis wordt opgevangen met behulp van het stuk karton. Giet het gruis in het juiste potje en sluit het potje direct af. V. Boren van meerdere monsters uit één gat. Als in hetzelfde gat nog een volgend monster wordt genomen moet met behulp van de luchtblazer het boorgat zo goed mogelijk worden schoongeblazen. Zo wordt vermenging van achtergebleven gruis met het nieuw te boren gruis voorkomen. 4.3

Drogen van een boormonster in de oven De meest accurate wijze om gruismonsters te drogen is door deze 24 uur in een oven te plaatsen bij een temperatuur van 40 °C. Bij deze droogtest is dus een oven nodig die op een redelijk constante lage temperatuur kan worden ingesteld. I. Controleer of materiaal kan verwaaien. Wanneer de oven een (te sterke) ventilator heeft kan materiaal van de monsters verwaaien, wat ten koste gaat van de precisie van de uitkomsten. Door een potje met zaagsel te wegen, enkele minuten in de oven te plaatsen en nogmaals te wegen, kan worden nagegaan of dit effect plaatsvindt. Als er materiaal verwaait betekend dit dat de oven ongeschikt is voor deze test. II. Wegen van de potjes zonder deksel. Het totaalgewicht wordt ingevuld op de excel-sheet in de digitale bijlage, zodat het nat-gewicht van het monster later kan worden berekend. III. Voorverwarmen van de oven op 40 °C. Er mag geen sterkte ventilator actief zijn in de oven, om te voorkomen dat het gruis uit de potjes wordt weggeblazen. Afstudeeronderzoek H.J. Culp | 27

IV. De potjes zonder deksel in de oven plaatsen. In geval van een losse thermometer, wordt deze op dezelfde hoogte als de boormonsters geplaatst. De temperatuur moet rond de 40 °C blijven. Een kleine afwijking (± 5 °C) is acceptabel. V. Na 24 uur de potjes uit de oven nemen. VI. Wegen van de potjes zonder deksel. Het totaalgewicht wordt ingevoerd in de excelsheet, zodat het drooggewicht kan worden berekend. De potjes worden vervolgens afgesloten.

De tabel uit de digitale bijlage, behorend bij het drogen in de oven.

4.4

Drogen met behulp van magnetron Een snellere methode om het vochtgehalte van een gruismonster te testen is door deze te drogen in de magnetron. Zie ook (verwijzing) voor meer informatie over de accuratesse van beide proeven. I. Controleer of materiaal kan verwaaien. Wanneer de magnetron een (te sterke) ventilator heeft kan materiaal van de monsters verwaaien, wat ten koste gaat van de precisie van de uitkomsten. Door een potje met zaagsel te wegen, enkele minuten in de magnetron te plaatsen en nogmaals te wegen, kan worden nagegaan of dit effect plaatsvindt. Als er materiaal verwaait betekend dit dat de magnetron ongeschikt is voor deze test. II. Wegen van de potjes zonder deksel. Het totaalgewicht wordt ingevuld in de excel-sheet in de digitale bijlage, zodat het nat-gewicht van het monster later kan worden berekend. III. De potjes zonder deksel in de magnetron plaatsen. De magnetron dient op vol vermogen (700 à 900 watt) te draaien voor de in excel aangegeven tijd, dus te beginnen met 1 minuut. IV. Wegen van de potjes zonder deksel. Het totaalgewicht wordt ingevoerd in de juiste kolom. V. Deze droogcyclus gaat door, volgens aangegeven tijden, totdat tussen twee opeenvolgende wegingen geen of nog slechts zeer kleine verandering optreedt, ten opzichte van het totale gewichtsverlies. Vervolgens moeten de monsters enkele minuten afkoelen, worden gewogen zonder deksel en tenslotte worden afgesloten.

De tabel uit de digitale bijlage, behorend bij het drogen in de magnetron.


5

Zouten aantonen met indicatoren Met behulp van de testkofferi kunnen enkele zouten en de in een monster aanwezige concentraties van deze zouten worden aangetoond. Het gaat hierbij uitdrukkelijk om indicatoren, die een globaal idee kunnen geven van de aanwezige zouten alvorens te besluiten tot eventuele vervolgtests. Mogelijkheden: Een indicatie geven van de concentraties chloriden, nitraten en sulfaten in de gevel van een gebouw. Deze informatie kan eveneens helpen bepalen welke vervolgtests zouden kunnen worden uitgevoerd. Beperkingen: De uitkomsten zijn slechts grof-indicatief; er zijn vrij grote marges in de afleestabel en de kleurcodes zijn niet altijd eenduidig. De strookjes zijn vooral geschikt voor het testen van mortels. Wanneer bijvoorbeeld rode baksteen wordt getest, geeft deze enige kleur af aan de teststrookjes waardoor deze minder goed afleesbaar zijn. De kit is vormgegeven als koffer zodat deze gemakkelijk op locatie gebruikt kan worden. Het is daarnaast ook goed mogelijk om slechts de monsters op locatie te nemen, eventueel met ander gereedschap, en de testkit na terugkomst te gebruiken om een analyse uit te voeren. Een groot voordeel van deze laatste werkwijze is dat de nauwkeurigheid toe zal nemen doordat hoeveelheden beter kunnen worden afgemeten en resultaten rustiger kunnen worden bekeken. Overigens, of de test nu op locatie wordt gedaan of elders, de in hoofdstuk 5.4 uitgewerkte interpretatie geldt voor beiden. Men moet echter wel beseffen dat de test op locatie waarschijnlijk minder nauwkeurig zal zijn.

5.1

Plaatsbepaling Om te kunnen vaststellen waar en hoe diep een monster moet worden genomen, moet men zich eerst afvragen waarom er getest gaat worden, oftewel; wat wil je weten? Een hypothese van het schadeproces, aan de hand van hoofdstuk 3, is hierbij essentiëel. Bij deze afweging dient tevens rekening te worden gehouden met het culminatie-effect, waarbij er op bepaalde plaatsen in de gevel een ophoping van zout plaatsvindt. Is er bijvoorbeeld sprake van uitbloei van zouten op de gevel (zie A5 in de schade-atlas), dan is het aanbevolen deze eerst af te borstelen alvorens er wordt geboord.

5.2

Snelle testmethode op locatie Deze proef leent zich uitstekend om snel op locatie een indicatieve test te doen. Benodigdheden: → gereedschap om materiaal te verzamelen en te vergruisen; → potjes om het verzamelde gruis te mengen; → gedistilleerd water om het gruis in oplossing te brengen; → wijnsteenzuur om de PH te verlagen tot 5; → ph-teststrookjes; → analyse-teststrookjes om concentraties van verschillende ionen aan te tonen; → deze handleiding. i

Een toolkit ontwikkeld door Remmers Bouwchemie – beschreven in hoofdstuk 1.4 – dient als bron voor de indicatieve testmethode in dit hoofdstuk. De snelle toepassing beschreven in hoofdstuk 5.2 is de voorgeschreven methode door Remmers. Zie ook hoofdstuk 9.1 voor uitleg over de verwerking van de toolkit in dit project.


Monsters verzamelen en bewerken: I. De monsters dienen met de beitel uit de muur te worden gehakt. Eventuele zoutuitbloei mag geen deel van het monster zijn, en wordt dus eerst weggeborsteld. Het opgevangen materiaal wordt met de hamer zo fijn mogelijk gemaakt, om vervolgens een afgestreken maatlepel (ongeveer 10 gram) gruis in een maatbeker te doen. II. Aan het gruis wordt 50 ml gedistilleerd water toegevoegd om het vervolgens goed te schudden. Door toevoeging van kleine beetje wijnsteenzuur wordt de ph verlaagd tot 5. Dit wordt tussendoor steeds gecontroleerd met een ph-teststrookje. Als het niveau te hoog is, moet er meer zuur bij. Meten: III. Om een meting uit te voeren wordt een teststrookje uit een buisje genomen, waarna het buisje direct weer goed wordt afgesloten. IV. Het strookje wordt één seconde lang en met alle reactiezones in de oplossing gehouden. V. Overtollig vocht wordt van het strookje af geschud. VI. Na 1 minuut wachten kan de strip worden vergeleken met de kleur-indicaties op het bijbehorende buisje. 5.3

Uitgebreide testmethode voor meer nauwkeurigheid Naast de snelle test op locatie bestaat er de mogelijkheid om te kiezen voor een meer nauwkeurige testmethode, waarbij alleen de bemonstering op locatie worden gedaan. Deze monsters worden bovendien met een boor genomen, zodat de locatie van het materiaal beter is vast te stellen. De monsters worden vervolgens gedroogd. De hoeveelheden worden na het drogen preciezer afgemeten. Benodigdheden: → klopboormachine of boorhamer (laag toerental gebruiken); → betonboren 10x100 mm; → glazen of kunststof potjes of bakjes met deksel, 50 ml; → precisieweegschaal (minimaal 100 gr - schaal 0,01 gr); → magnetron; → karton (om gruis op te vangen); → gedistilleerd water om het gruis in oplossing te brengen; → wijnsteenzuur om de PH te verlagen tot 5; → ph-teststrookjes; → analyse-teststrookjes om concentraties van verschillende ionen aan te tonen; → spreadsheet voor documentatie (zie digitale bijlage). Monsters boren en bewerken: I. Met een boor wordt minimaal 10 gram materiaal uit de geven genomen, in een potje gedaan en afgesloten. Eventuele zoutuitbloei op de plek waar wordt geboord dient eerst van de gevel te zijn geborsteld. II. De monsters worden vervolgens gedroogd zoals beschreven is in hoofdstuk 4. Indien er verder geen (gelijktijdige) meting van het vochtgehalte plaatsvindt, verdient het aanbeveling in dit geval de magnetron-methode te gebruiken. III. Wanneer de monsters droog zijn wordt in een maatbeker wordt 10 gram van het materiaal afgemeten. IV. Aan het gruis wordt 50 ml gedistilleerd water toegevoegd om het vervolgens goed te schudden. Door toevoeging van kleine beetje wijnsteenzuur wordt de ph verlaagd tot 5. Dit wordt tussendoor steeds gecontroleerd met een ph-teststrookje. Als het niveau te hoog is, moet er meer zuur bij.


Meten: V. Om een meting uit te voeren wordt een teststrookje uit een buisje genomen, waarna het buisje direct weer goed wordt afgesloten. VI. Het strookje wordt één seconde lang en met alle reactiezones in de oplossing gehouden. VII. Overtollig vocht wordt van het strookje af geschud. VIII. Na 1 minuut wachten kan de strip worden vergeleken met de kleur-indicaties op het bijbehorende buisje.

Afmeten van 10 gram gruis

5.4

Aflezen van een ph-teststrookje

Interpretatie van de uitkomsten Naar gelang de hypothese van de test kan er worden getest op drie verschillende zouten: chloriden, nitraten en sulfaten. Voor elk type zout is er een ander buisje met teststrookjes. De reactiezones aan het uiteinde van een strookje nemen een bepaalde kleur aan, die afhangt van de concentratie van het betreffende zout. Aan de buitenzijde van bijbehorend buisje is een kleurschema afgedrukt waarmee de concentratie kan worden afgelezen.

Aflezen van een chloride-teststrookje

Aflezen van een nitraat-teststrookje

Nadat de concentratie (van de oplossing in mg/l) bekend is kan in de tabel op de volgende pagina worden afgelezen welk percentage van het oorspronkelijke gruismonster bestond uit het aangetoonde zout. In het voorbeeld hier rechtsboven kan een waarde worden afgelezen van zo’n 250 mg/l nitraten. De tabel geeft vervolgens een concentratie van 0,1250 massaprocent; 0,1250 gram nitraten per 100 gram gruis.


In onderstaande tabel kan met de uitkomsten van de test (de concentratie van de oplossing in mg/l) worden afgelezen welk percentage van het oorspronkelijke gruismonster bestond uit het gevonden zout. Type zout Chloriden

Nitraten

Sulfaten

mg/l 500 1000 1500 2000 2500 10 25 50 100 250 500 200 400 800 1200 1600

massaprocent in monster 0,25 0,50 0,75 1,00 1,50 0,0050 0,0125 0,0250 0,0500 0,1250 0,2500 0,1 0,2 0,4 0,6 0,8

Om de mogelijke herkomst van zouten te achterhalen moet altijd eerst gekeken worden naar het gebruik van een gebouw door de jaren heen en de omgeving waarin het gebouw zich bevindt. Op logische wijze kan zo al veel duidelijk worden. Veelvoorkomende gevolgtrekkingen zijn: → Wanneer meer dan 1,5 massaprocent Cloriden – NaCl – aanwezig is in een baksteen kan dit leiden tot zware schade die naar verloop van tijd de gevel tot op meerdere centimeters diepte kan aantasten. Lagere concentraties NaCl kunnen eveneens tot schade leiden, maar dit blijft vaak beperkt tot verpoedering of verkruimeling van het oppervlak. Vervolgtest: om aan te tonen of het transport van zouten plaatsvindt door optrekkend vocht of dat ook andere bronnen een rol spelen, is het raadzaam test 6. de vochtverdeling bepalen en mogelijk ook 7. het hygroscopisch vochtgehalte bepalen uit te voeren. → Hoge concentraties sulfaten kunnen afkomstig zijn uit het materiaal zelf, in geval dat een baksteen op te lage temperatuur is gebakken. Een indicatie hiervoor is dat de baksteen een vrij lichte kleur heeft. Als gevolg hiervan zal de steen relatief bros zijn en daarmee gevoeliger voor aantasting, bijvoorbeeld door andere zouten. → Nitraten in het materiaal zijn meestal afkomstig van uitwerpselen. Hier moet dus met name naar het gebruik worden gekeken, of de aanwezigheid van ongedierte.


6

De vochtverdeling bepalen Deze proef is afgeleid van een test uit MDDSi, en bestaat feitelijk uit twee delen. Het eerste deel, vaststelling van de vochtverdeling (Moisture Content, MC) in de gevel, wordt hier behandeld. In het tweede gedeelte van de proef, beschreven in hoofdstuk 7, wordt met behulp van de reeds gedroogde monsters de verdeling van hygroscopische zouten (Hygroscopic Moisture Content, HMC) gemeten. Door de verdeling en hoeveelheid vocht op meerdere plekken in de gevel te meten, kan de herkomst van het vocht worden bepaald. Gezien de belangrijke rol die vocht speelt bij zouttransport door een gevel, kan zo het probleem bij de bron worden aangepakt. Daarnaast kan het een indicatie zijn voor de herkomst van de zouten. De proef voor vochtverdeling is een gemakkelijk uit te voeren en relatief snelle test om een idee te krijgen van de problematiek in een gevel.

6.1

Plaatsbepaling Om de vochtverdeling in een gevel te bepalen worden er op een punt in de gevel over een verticale lijn meerdere monsters genomen, afhankelijk van de hoogte tot waar verandering lijkt op te treden in de gevel. Wanneer de drogingsgrens in een muur bijvoorbeeld tussen 2 en 3 meter hoogte zit, kan worden bemonsterd op 10, 50, 100, 150, 200 en 300 cm vanaf de grond. Om zeker te zijn van de resultaten verdient het aanbeveling om deze serie boringen op twee plaatsen in een muur te doen, beiden representatief voor de gehele muur. Om een gevel te testen op de natuurlijke vochtverdeling mag het materiaal niet te nat maar ook zeker niet te droog zijn. Heeft het kort voor de proef veel geregend, dan zal de buitenste laag veel hogere waarden geven. Eventueel kan dit worden meegenomen in de testresultaten. Wanneer het materiaal echter te droog is, door weinig neerslag of warme lucht met zon op de gevel, kan door verdamping het vochtgehalte zo laag zijn geworden dat er niks te meten valt. Al met al vraagt het om gezond verstand om een geschikt moment te kiezen voor het nemen van monsters. Richtlijn: een bewolkte dag waarop geen neerslag valt, met temperaturen boven 0 maar beneden 25 graden.

6.2

Uitvoering Twee monsters per gat, oppervlak en midden. Indien het materiaal eveneens getest wordt op de hygroscopische vochtverdeling moet er uitgebreider worden bemonsterd. Zie hiervoor hoofdstuk 7. I. Opmaken van de spreadsheet. Het succesvol uitvoeren van een proef begint met het nauwkeurig en overzichtelijk documenteren van alle metingen. Bepaal met behulp van bovenstaande uitleg waar in de gevel de monster moeten worden genomen, en pas eventueel de spreadsheet ‘MC’ aan. Het voorbeeldsheet is opgezet voor één locatie en wordt gekopiëerd indien op meerdere locaties wordt geboord.

i

De proef zoals beschreven in MDDS is ontwikkeld en getest in verscheidene onderzoeken en publicaties. Deze zijn terug te vinden in de bronvermelding van de originele proef, in MDDS onder Help > Background information. Zie 9.1 in dit verslag voor verantwoording van het gebruik van MDDS.


II. Nemen van monsters. Dit wordt beschreven in hoofdstuk 4.2. Neem kleine monsters ( 1 gram) om de droogtijd te verkorten, doe het gruis in glazen potjes en sluit deze direct af. Per boorgat worden twee monsters genomen, een oppervlaktemonster en een monster in de kern van de muur. Voorbeeld: een gemetselde gevel van 25 centimeter dik. Het eerste monster is materiaal van 0 tot 5 cm diep, het tweede monster materiaal van 10 tot 15 cm diep. Let op! Indien de monsters eveneens worden gebruikt in de test voor het hygroscopisch vochtgehalte, dienen in de diepte van de gevel meer dan twee monsters te worden genomen. Dit wordt beschreven in hoofdstuk 7. III. Drogen van monsters. Voor de grootste nauwkeurigheid wordt dit gedaan in de oven volgens de methode beschreven in hoofdstuk 4.3. Indien hiervoor niet de juiste middelen beschikbaar zijn, kan de methode met de magnetron, beschreven in hoofdstuk 4.4 worden toegepast. 6.3

Uitkomsten Door de uitkomsten van de droogtest in te voeren in de voorbereide spreadsheet ‘MC’, kan een grafiek worden gemaakt. Hiervoor wordt de gemiddelde waarde van het oppervlakte- en dieptemonster genomen; de afzonderlijke waarden kunnen voor latere tests van nut zijn. Hieronder is een viertal voorbeeldgrafieken weergegeven, allen met een eigen kenmerkende vorm die past bij een bepaalde herkomst van het vocht. Door op een aantal punten in de hoogte én diepte van een gevel het vochtgehalte te bepalen, kan worden vastgesteld van welke bron(nen) het vocht in een muur afkomstig is. Zo kan worden nagegaan of er sprake is van: → optrekkend vocht; → lekkage van bovenaf; → hygroscopisch vocht; → regenwater indringing. De grafieken onder hoofdstuk 7.4 geven representatieve voorbeelden van mogelijk uitkomsten, tevens in vergelijking met de hygroscopische vochtverdeling.


7

De hygroscopische vochtverdeling bepalen Uit de gedroogde gruismonsters van de voorgaande proef kan nog meer informatie worden gewonnen, door ze te testen op het hygroscopisch vochtgehaltei. Dit is een methode om een indicatie te krijgen van de hoeveelheid zouten en hoe deze verdeeld zijn in de gevel. Indien er besloten wordt tot een chemische analyse van materiaal in de gevel (uitgevoerd door specialisten), kan met behulp van de hygroscopische vochtverdeling worden vastgesteld op welke plaats het best monsters kunnen worde ngenomen. Op deze manier is al voorwerk gedaan zonder dat hier een externe partij aan te pas is gekomen. De essentie van de test is dat de monsters voor langere tijd in een omgeving worden geplaatst met een hoge luchtvochtigheid. Elk monster zal naar gelang het zoutgehalte dat het bevat, een hoeveelheid water aantrekken uit de omgeving. Wanneer het punt van verzadiging is bereikt kan de gewichtstoename van elk monster worden genomen als maat voor het zoutgehalte. Door deze informatie vervolgens in een grafiek te zetten kan worden bepaald waar in de gevel zich ophopingen van zouten bevinden, wat tevens iets zegt over het vochttransport en de verdamping.

7.1

Plaatsbepaling Om een zo compleet mogelijk beeld te krijgen van het zoutgehalte in de gevel, zowel in de hoogte als in de diepte van het materiaal, is het noodzakelijk een groter aantal monsters te nemen dan in de vorige proef. Dezelfde hoogteverdeling kan worden aangehouden, afhankelijk van het schadebeeld dat de gevel vertoont. Wanneer de drogingsgrens in een muur bijvoorbeeld tussen 2 en 3 meter hoogte zit, kan worden bemonsterd op 10, 50, 100, 150, 200 en 300 cm vanaf de grond. Op elke hoogte wordt, afhankelijk van de dikte van de muur, een serie monsters genomen. Bij een muur van 20 à 30 cm dik wordt voorgesteld om gruis op te vangen van 0-1 cm, 1-2 cm, 2-5 cm, 5-10 cm en 10-20 cm. Een periode van droogte heeft weinig of geen invloed op de hygroscopische vochtverdeling. Wel dient eventuele zoutuitbloei te worden weggeborsteld alvorens wordt overgegaan tot bemonstering.

7.2

Benodigdheden Afgezien van het instrumentarium voor bemonsteren en drogen, is een aantal aanvullende materialen nodig om deze test succesvol uit te kunnen voeren: → een grote bak met deksel – luchtdicht af te sluiten; → enkele bakstenen; → een bak of blaadje om de monsters op te plaatsen; → de bijgeleverde zout-hygrometer; → kaliumsulfaat: K2SO4 (potassium sulphate = arcanite); → kraanwater; → een koelkast ingesteld op 5 °C.

i

De proef zoals beschreven in MDDS is ontwikkeld en getest in verscheidene onderzoeken en publicaties. Deze zijn terug te vinden in de bronvermelding van de originele proef, in MDDS onder Help > Background information. Zie 9.1 in dit verslag voor verantwoording van het gebruik van MDDS.


7.3

Uitvoering Voorbereiding: I. De bak wordt op een geschikte plek in de koelkast geplaatst. Voorwaarden zijn: - De temperatuur is dag en nacht rond de 5 °C - De bak moet minimaal 4 weken op deze plek blijven staan. II. In de bak wordt een verzadigde zoutoplossing gemaakt. Eerst wordt een laag van zo’n 3 cm water in de bak gegoten, terwijl wordt bijgehouden hoeveel water precies wordt toegevoegd, om deze vervolgens te verzadigen met zout. De oplossingsgraad van kaliumsulfaat is 0,12 gram per ml. Om zeker te zijn van een verzadigde oplossing, dient de volgende richtlijn te worden aangehouden: Hoeveelheid zout (gr) = 0,12 * hoeveelheid water (ml) * 1,5 III. De bakstenen worden in de bak geplaatst met de strek (lange, smalle kant) naar beneden in de zoutoplossing, zodanig dat het blad met potjes er stevig op kan worden geplaatst. 1) potjes met gruismonsters 2) baksteen 3) verzadigde zoutoplossing 4) relatieve luchtvochtigheid ± 98 %

Instellen juiste omstandigheden: IV. De monsters dienen ongeveer 1 gram te wegen. Er wordt dus eventueel wat gruis uit de potjes gegoten, om vervolgens het nieuwe gewicht vast te leggen in de tabel. Hoe groter de monsters zijn, hoe langer het duurt voordat er een evenwicht is bereikt. De monsters worden in de bak geplaatst zoals te zien is in het voorbeeld. V. De bak wordt luchtdicht afgesloten. In geval van twijfel kunnen met ductape de kieren worden afgeplakt. VI. De bak blijft drie weken zo staan. Tussendoor moet geregeld worden gecontroleerd of er nog voldoende water in de bak zit (er vindt waarschijnlijk nog enige verdamping plaats). Na drie weken worden de monsters gewogen. Na vier weken gebeurd dit nogmaals. VII. De proef blijft eventueel wat langer doorlopen. Als er in de vierde week nog een grote gewichtstoename is geweest ten opzichte van de eerste drie weken kan het verstandig zijn de proef nog enige weken door te laten gaan, waarbij per week wordt gewogen. Wanneer er (benadering van) een evenwicht lijkt te zijn bereikt, dat wil zeggen wanneer de gewichtstoename in een week tijd klein (< 10%) is ten opzichte van de totale gewichtstoename in de proef, kan de test worden stopgezet. 7.4

Uitkomsten De zoutoplossing in de bak zorgt voor een constante luchtvochtigheid van 96 %, waarmee de hygroscopiciteit van alle relevante zouten in de monsters kan worden gemeten. Zou men een laag water zonder zout of een onverzadigde oplossing ondering de bak hebben, dan wordt


een luchtvochtigheid van 100 % bereikt in de gesloten ruimte. De zouten in de monsters zullen hierbij even effectief watermoleculen binden. Echter zal eveneens condensatie optreden in de potjes waardoor het eindgewicht te hoog zal uitvallen. Door gebruik te maken van het nieuwe gewicht van de monsters na langdurige blootstelling aan een luchtvochtigheid die in elk geval boven de 93% maar onder 100% is kan aan de hand van onderstaande formule het hygroscopisch vochtgehalte (HMC) worden berekend. HMC % = 100 * (m96% – md) met: HMC = vochtgehalte (hygroscopic moisture content) M93% = massa na conditionering bij 96 % relatieve luchtvochtigheid md = droge massa In grafiekvorm kan worden afgelezen op welke plaatsen in de gevel hogere zoutconcentraties zitten. Omdat monsters afkomstig zijn uit verschillende diepten leidt dit tot een grafiek met meerdere lijnen, waarmee duidelijk wordt of zouten zich vooral aan het oppervlak bevinden of dieper in de gevel. In de versimpelde grafieken hieronder is een gemiddelde genomen van deze waarden, waarmee dus alleen de verticale hygroscopische vochtverdeling wordt getoond. Samen met de de uitkomsten van de vorige test – de vochtverdeling MC – levert dit waardevolle informatie op. Oorzaak: optrekkend vocht. De blauwe lijn geeft een typisch verloop bij optrekkend vocht, waarbij de gevel onderaan het meeste vocht bevat en naar boven toe steeds droger wordt. Indien er in de gevel bepaalde afwijkingen bestaan in dichtheid of materiaaltype kan dit van invloed zijn op deze vochtverdeling, wat af te lezen is als een minder vloeiende lijn.

350 300

hoogte (cm)

250

200 150 100 50 0 0

5

10

15

20

MC / HMC (%)

Vochtgehalte (MC %) Hygroscopisch vochtgehalte (HMC %)

De hoogte van het optrekkend vocht hangt nauw samen met de aanwezigheid van hygroscopische zouten. Deze worden met het vocht naar boven getransporteerd door de poriën en kristalliseren hoger in de gevel door verdamping. Bij het droogfront, feitelijk waar de zoutoplossing door verdamping oververzadigd raakt, zal een ophoping van hygroscopische zouten worden aangetroffen. Dit is ongeveer vanaf het punt waar de twee lijnen elkaar in de grafiek kruisen. Minder oplosbare (dus minder hygroscopische) zouten blijven lager in de gevel achter.


Oorzaak: optrekkend vocht. In dit voorbeeld is eveneens sprake van optrekkend vocht. Het drogingsfront zit echter al op 100 cm hoogte, veel lager dan in het voorgaande voorbeeld. Dit verschil heeft te maken met de kleine hoeveelheid zouten in de gevel. De vochtopname die wel plaatsvindt, heeft vooral te maken met capillaire werking. Als het vocht hoger in de gevel doordringt is dit te wijten aan de aanwezigheid van hygroscopische zouten.

350 300

hoogte (cm)

250 200 150 100 50 0 0

5

10

15

MC / HMC (%)


Oorzaak: lekkage. Als lekkage van bovenaf de voornaamste bron is van vocht in een muur geeft dit het vochtverloop dat de blauwe lijn laat zien. Lekkage (bijvoorbeeld van een dakgoot of hemelwaterafvoer) vindt hier plaats op 3 meter of hoger in de gevel. De muur wordt hier naar onder toe steeds droger. Indien er hygroscopische zouten in het materiaal aanwezig zijn zal ter plaatse van het drogingsfront (hier rond 150 cm hoogte) een ophoping van gekristalliseerde zouten ontstaan.

350 300

hoogte (cm)

250 200 150 100 50 0 0

5

10

15

MC / HMC (%)



20

Oorzaak: Lekkage en optrekkend vocht. Wanneer zowel vocht van bovenaf wordt aangevoerd door lekkage als van beneden door optrekkend vocht, zal het droogste punt ergens tussen deze twee bronnen zitten. In het voorbeeld is op 150 cm hoogte een duidelijk drogingsfront af te lezen, waar omheen zich hygroscopische zouten ophopen. Bij afwezigheid van zouten in de gevel zal de vochtverdeling er ongeveer hetzelfde uitzien.

350 300

hoogte (cm)

250 200 150 100 50 0 0

5

10

15

20

MC / HMC (%)


350 300

hoogte (cm)

250 200 150 100 50 0 0

5

10

15

20

MC / HMC (%) Vochtgehalte (MC %)

Oorzaak: optrekkend vocht in een grondkerende wal. Wanneer een muur fungeert als grondkerende wal, bijvoorbeeld bij een keldermuur of kadewand, zal de vochtverdeling over de hoogte redelijk gelijk blijven. De voet van de muur is in het voorbeeld vochtiger doordat deze in het water staat. Het hoge vochtgehalte van de muur wordt hier niet alleen veroorzaakt door hygroscopisch vochttransport, maar vooral ook door hydrostatische druk: waterdruk vanuit de grond. Zouden meerdere lijnen worden getekend die onderscheid maken in de diepte van de boringen, dan zal duidelijk worden dat het oppervlak droger is en dieper in de gevel meer vocht zit. De aanwezigheid en invloed van hygroscopische zouten is in dit voorbeeld te verwaarlozen.

Hygroscopisch vochtgehalte (HMC %)


8

Renovatietechnische ingrepen Wanneer een goede inschatting van schade en achterliggende processen is gedaan, kunnen op grond van deze gegevens maatregelen worden genomen. Het doen van conserveringstechnische ingrepen is een vak apart en kan dus alleen in ervaren handen tot een gedegen en duurzaam resultaat leiden. Met een kundig restauratie-aannemer – een specialisme dat overigens in vele gradaties bestaat – kan worden gekeken wat uiteindelijk de beste oplossing is. De technieken die hierna worden behandeld dienen dan ook niet als handleiding, maar geven slechts een idee van de mogelijkheden die ter beschikking staan. Op deze manier moet het mogelijk worden op een kritische manier een bijdrage te leveren aan het gehele restauratieproces en indien noodzakelijk bijvoorbeeld te kiezen voor een andere (onder)aannemer voor specifieke ingrepen. Ter ondersteuning van dit denkproces wordt eerst kort aandacht besteed aan de ethische kanten van het restaureren en conserveren.

8.1

Inleiding in de restauratie-ethiek Monumentale gebouwen en stadsgezichten vormen ons cultuurhistorisch erfgoed, gevormd door een eeuwenlange culturele traditie. Het groeiende besef dat het gaat om gezamenlijk cultureel eigendom van de mensheid, heeft geleid tot de behoefte om op internationaal vlak een aantal regels op te stellen voor instandhouding en herstel van deze monumenten. In 1964 werd op het 2de internationale Congres van Architecten en Technici op het gebied van de Monumentenzorg het Charter van Venetië opgesteld, een internationaal handvest voor behoud en restauratie van monumenten en stads- en dorpsgezichten. Het Charter van Venetië benadert de restauratie en conservering vanuit een klassiek oogpunt, waarbij de geschiedenis als belangrijkste element wordt aangemerkt. Deze set richtlijnen is een goede basis bij de herbestemming van elk monumentaal gebouw. Hieronder volgt een korte weergave van de punten in het document.

Charter van Venetië – verkorte weergavei 1. Een historisch monument draait niet alleen om de architectuur, als zelfstandig opject, maar ook om de context binnen stads- en dorpsgezichten, cultuur, ontwikkeling en historie. 2. Alle mogelijke wetenschappelijke en technische middelen dienen te worden aangewend om de toekomst van het cultureel erfgoed veilig te stellen. 3. Het behoud en restauratie van monumenten is niet alleen gericht op bescherming al kunstwerk, maar ook als historische bron. Behoud 4. Het behoud van monumenten vereist op de eerste plaats regelmatig onderhoud. 5. Het is gewenst een maatschappelijk nuttige bestemming aan een monument te geven, waarbij echter niet de indeling en decoratie van het gebouw mogen worden aangestast. 6. Behoud van een monument betekent ook behoud van de oorspronkelijke omgeving, indien deze nog bestaat. i

Het volledige Charter van Venetië is gemakkelijk online terug te vinden, eveneens in het Engels onder de zoekterm ‘Charter of Venice’.


7. Gehele of gedeeltelijke verplaatsing van een monument kan slechts worden gerechtvaardigd indien dit de enige manier is om het voortbestaan veilig te stellen. 8. Decoraties die deel uit maken van het monument mogen slechts worden verwijderd indien dit vereist is voor het behoud ervan. Restauratie 9. Restauratie moet uitzondering blijven, voortkomen uit eerbied voor het bestaande en een eigentijds karakter dragen. 10. Indien traditionele technieken tekort schieten, mogen voor de consolidering reeds in de praktijk bewezen moderne conserverings- en constructiemethoden worden toegepast. Gebruikte technieken moeten eveneens wetenschappelijk getest en goedgekeurd zijn. 11. Toevoegingen aan een gebouw uit verschillende tijdsperioden dienen allen te worden geëerbiedigd. Een bepaalde laag mag slechts worden verwijderd als deze van geringe waarde is, en als de zichtbaar gemaakte oudere toestand van grote historische, archeologische of esthetische waarde en van voldoende kwaliteit is. 12. Inpassing van onderdelen ter vervanging van het vergane, dient op harmonieuze wijze te geschieden, waarbij duidelijk onderscheid moet worden gemaakt tussen originele delen en de toevoeging. 13. Toevoegingen mogen het traditionele kader, het evenwicht in de compositie en de relatie met de omgeving niet verbreken. Monumentale stads- en dorpsgezichten 14. Monumentale stads- en dorpsgezichten vereisen speciale aandacht om bij ingrepen het behoud van waarden te kunnen verzekeren, door toepassing van bovengenoemde punten in geval van afzonderlijke restauratie- en conserveringswerken. Opgravingen 15. Opgravingswerkzaamheden moeten uitgevoerd worden overeenkomstig de wetenschappelijke normen en voldoen aan de in 1965 door de UNESCO aanvaarde "Aanbeveling betreffende de bij archeologische opgravingen toe te passen internationale principes". Documentatie en publicatie 16. De werkzaamheden voor behoud, restauratie en opgraving moeten steeds worden voorzien van een nauwkeurige documentatie. Publicatie van deze documenten is aan te bevelen.

In essentie wordt in het Charter van Venetië gezegd: liever conservering dan restauratie en liever restauratie dan reconstructie. De hierna beschreven technieken draaien om conservering van baksteenmetselwerk dat is aangetast door zoutgerelateerde schadeprocessen. 8.2

Maatregelen tegen optrekkend vocht Vochttransport binnen een gevel is altijd de drijvende factor bij het ontstaan van zoutschade. Voor een duurzame aanpak van het probleem moet dus in beginsel de aanwezigheid van te veel vocht worden bestreden. Bij historisch metselwerk ligt de bron meestal in het grondwater of oppervlaktewater. Zelfs wanneer de fundering niet in direct contact staat met water, kan de grond door capilaire werking zorgen voor de overdracht. Via de poriën in het metselwerk wordt het vocht naar boven getransporteerd. Verbetering van de afwatering aan de voet van een gevel is een goed begin om opname van (hemel)water tegen te gaan.


Daarnaast zijn er verschillende maatregelen die kunnen worden getroffen om optrekkend vocht en daarmee toekomstige zoutschade tegen te gaan. 8.2.1

Mechanische onderbreking De meest effectieve manier om optrekkend vocht tegen te gaan is door een fysieke barière op te werpen tegen het water. Met behulp van lood, glas, bitumen, polyester of beton wordt een ondoordringbare laag aangebracht onderin de gevel. Het verdient in esthetisch opzicht de voorkeur deze net onder het bestratingsniveau te plaatsen. De bekendste methode is het aanbrengen van een plak lood of kunststof in een horizontale voeg door het metselwerk. Dit is echter niet goed mogelijk bij een onregelmatige gevelopbouw. Een andere methode, waarbij de voeg niet per definitie op een lijn hoeft te liggen, is door overlappend gaten te boren die worden gevuld met een sythetische, waterafstotende mortel. Een derde methode – mits het materiaal zacht genoeg is – kan het slaan van een RVS-blad in het materiaal zijn, waarbij vooraf geen steen of mortel hoeft te worden verwijderd. Voordelen: Betrouwbare, effectieve methode. Nadelen: Arbeidsintensief dus hoge kosten. Kan leiden tot constructieve schade.

8.2.2

Onderbreking door injectie en impregnering Een andere, minder rigoreuze methode om metselwerk te beschermen tegen optrekkend vocht is door een chemische vloeistof in het metselwerk aan te brengen. Hiermee wordt een laag gevormd die ofwel de poriën waterafstotend (hydrofoob) maakt ofwel de poriën geheel afsluit voor vocht. Afhankelijk van de specifieke situatie worden er over een horizontale lijn onderin de gevel gaten geboord op 5 tot 40 cm afstand. Vervolgens worden slangen aangesloten op de gaten waarmee de chemische stof in de gevel wordt geïmpregneerd of geïnjecteerd (onder druk). Voordelen: Weinig kans op constructieve schade aan de gevel, door ruime boorafstand. Nadelen: Door ruim boven het maaiveld een serie gaten te boren vindt er esthetische aantasting van de gevel plaats. Effectiviteit van een product kan worden aangetast door vocht in de gevel ten tijde van impregnering. De viscositeit en reactiesnelheid van de vloeistof bepalen hoe diep uiteindelijk in het materiaal wordt doorgedrongen. Momenteel worden door TNO snelle testmethoden ontwikkeld die kunnen helpen de effectiviteit in een specifiek geval en met een gekozen middel vooraf in te schatten. De eerste producten die toepassing vonden in de bestrijding van optrekken vocht zijn silicaten (waterglas) en acryl amide gels. Beiden creëren een ondoordringbare laag in de muur waarmee alle vocht wordt tegengehouden. Deze middelen hebben echter belangrijke nadelen; silicaten kunnen schadelijke zouten vormen in het materiaal en veranderen bovendien bij uitdroging van samenstelling waardoor zich nieuwe poriën naar boven vormen. De effectiviteit van acryl amide gels bleek na uitgebreid testen beperkt te zijn. Bovendien is deze stof giftig en potentiëel schadelijk voor het milieu. De meeste middelen die tegenwoordig worden toegepast werken volgens het principe dat de poriën van het geïmpregneerde materiaal waterafstotend worden gemaakt. Uitgebreid onderzoek en praktische toepassing laten zien dat in het bijzonder het gebruik van siliconaten en geconcentreerde silicone micro-emulsies tot goede resultaten leidt. Bij siliconaten dient te worden opgemerkt dat deze niet effectief zijn in calcium-silicaat baksteen en in nog slechts gedeeltelijk gecarboneerde kalkmortels. Geconcentreerde silicone micro-


emulsies zijn dankzij hun kleine molecuulopbouw zelfs effectief in vochtige gevels en dringen goed door in het materiaal. (van Hees, 2007b) Technieken die optrekkend vocht tegengaan door het hydrofoberen van de poriën zijn effectief wanneer alleen hygroscopisch vochttransport plaatsvindt. Is er echter ook sprake van hydrostatische vochtbelasting – de waterdruk bij bijvoorbeeld een grondkerende (kelder)muur – dan vindt het vocht alsnog een weg naar boven door de hydrofobe poriën. Gedurende de restauratie van het Rijksmuseum in Amsterdam de afgelopen jaren liep men precies tegen deze problematiek aan, waarbij zowel sprake is van optrekkend vocht door hygroscopisch transport als door hydrostatische vochtbelasting. Voor deze situatie bleek het gebruik van wateremulgeerbare acrylaatharsen de oplossing. Het bijzondere aan dit injecteermiddel is dat het bij toevoeging van water opzwelt tot driemaal het oorspronkelijke volume. In relatief droge toestand, wanneer slechts sprake is van hygroscopisch vochttransport, zijn alleen de kleinere poriën van het materiaal afgesloten die een rol spelen in dit proces. Wordt de gevel echter natter door toenemende waterdruk, dan zal de hars direct uitzetten en zo ook wijdere poriën en scheuren afsluiten, die bij alleen hygroscopisch transport geen rol spelen. (Witteman, 2002) 8.3

Oppervlaktebehandeling Veel bouwmaterialen worden met een laagje van bijvoorbeeld verf tegen omgevingsinvloeden beschermd. Zo wordt houtrot voorkomen, of wordt de oxidatie van staal tegengegaan. Een met name in het buitenland veel toegepaste bescherming voor metselwerk is het aanbrengen van een laagje kalkmortel, een gewoonte die eveneens voortkomt uit een esthetische voorkeur. Naast dit soort zichtbare oppervlaktebehandeling, kunnen er vele onzichtbare ingrepen worden gedaan aan het geveloppervlak, met uiteenlopende redenen. Ongeacht het type behandeling dat een gevel ondergaat moet rekening worden gehouden met een drietal richtlijnen: 1) Compatibiliteit: de behandeling leidt niet tot technische of esthetische schade en is zo duurzaam mogelijk. 2) Omkeerbaarheid: de behandeling moet weer ongedaan gemaakt kunnen worden. Voor waterafstotende behandeling is deze voorwaarde onrealistisch. 3) Herhaalbaarheid: indien nodig moet een behandeling in de toekomst nogmaals kunnen plaatsvinden.

8.3.1

Reinigen van metselwerk Doordat baksteen een enigszins poreus materiaal is, kan zich naar verloop van tijd vervuiling aan het materiaal vasthechten. In principe is deze vergrauwing van het geveloppervlak – beter gezegd het patina dat zich heeft gevormd – natuurlijk van aard, en daarmee deel van de veroudering van metselwerk. Het is daarom niet zonder meer logisch dit te verwijderen, daar het een waarde is die de weerslag van de tijd laat zien. Slechts in uitzonderlijke gevallen, waarin de vervuiling het gevelbeeld ernstig verstoort of leidt tot verval van het materiaal mag worden ingegrepen. Dit kan bijvoorbeeld het geval zijn wanneer de aanslag zich ongelijkmatig over het oppervlak verspreid heeft of lokaal van aard is. In het bijzonder bij louter esthetische schade dient altijd grote terughoudendheid in acht te worden genomen voordat eventueel wordt overgegaan tot reiniging. Er bestaan vele verschillende soorten oppervlaktevervuiling die zich elk op een andere wijze aan het onderliggende materiaal vasthechten. Daarbij bestaan baksteen en voegmortels in oneindig veel verschillende samenstellingen met elk een eigen hardheid en porositeit. Om een zorgvuldige reiniging uit te voeren met de gewenste uitwerking is in elke situatie een andere aanpak vereist, wat vraagt om een hoge mate van kennis en ervaring. Indien dit niet Afstudeeronderzoek H.J. Culp | 43

op een gedegen wijze plaatsvindt kan er een scala aan neveneffecten optreden direct na de reiniging of op langere termijn. Direct zichtbare schade kan het verlies van patina zijn, beschadiging van voegwerk of beschadiging van het materiaaloppervlak. Indien bij de werkzaamheden oververzadiging van vocht in het gevelmateriaal optreedt zou dit op langere termijn bijvoorbeeld kunnen leiden tot de mobilisering van reeds aanwezige zouten. Om voor elke situatie een zo optimaal mogelijk resultaat te kunnen bereiken, is er door de jaren heen een scala aan reinigingstechnieken ontwikkeld, die kunnen worden onderverdeeld in (een combinatie van): 1. Mechanische ingrepen 2. Fysische ingrepen 3. Chemische ingrepen Het soort uitwerking dat elke techniek heeft kan worden samengevat in twee verschillende hoofdprincipes (of een combinatie van beide): A. De vervuiling wordt van de ondergrond losgemaakt en afgevoerd; B. Een dun laagje van de ondergrond wordt losgemaakt en met het aangehechte vuil afgevoerd. (van Hunen, 1999) Methode Borstelen

Type M

Schuren, zoeten, polijsten

M

Stralen

M

Stralen met korrels vaste stof die het vuil losmaken.

Water (drukloos)

M/F

Gedurende een of meer weken stroomt water langs de gevel waarin het vuil oplost.

Water (druk)

M/F

Stoom

M/F

Laser

F

Oplossend vermogen van water wordt versterkt door mechanische kracht. Door de stoom wordt de vervuiling zacht en lost op. Thermische expansie en explosieve verdamping.

Afbijt

F/C

Verwijdering van verf en graffiti door oplosmiddelen of alkali.

Complexonpasta’s

C

Onoplosbare kalk- en magnesiumverbindingen worden in oplossing gebracht.

Detergenten

C

Vervuiling wordt losgemaakt en


Mechanisme Vervuiling wordt losgemaakt m.b.v. kokos-, nylon- of metaalborstel. Verwijdering van oppervlaktelaagje waaraan vervuiling is vastgehecht.

Uitwerking [A] Vuil wordt afgevoerd, geen schade aan ondergrond bij kokos of nylon, wel gevaar bij metaal. [B] Vuil wordt afgevoerd met een laagje materiaal. Alleen mogelijk geschikt indien dit overeenkomt met oorspronkelijk behandeling. [A/B] Indien vervuiling zich in de poriën bevindt kan ook een laagje oppvervlaktemateriaal worden verwijderd. [A] Het vuil wordt door het water afgevoerd. Grote wateropname door de gevel kan leiden tot toekomstige vorst- of zoutschade. [A] Het vuil wordt door het water afgevoerd. De druk op het materiaal is moeilijk in te schatten. [A] Het vuil spoelt weg onder druk van de spuit. [A] De methode is vooral geschikt voor blanke natuursteensoorten en weinig zinvol vol baksteen. [A] Producten op basis van methyleenchloride zijn milieubelastend. Biologisch afbreekbare middelen verdienen de voorkeur. [A] Specifieke stoffen worden verwijderd van het geveloppervlak. Oplossing van zware metalen of gebruik van milieubelastende middelen vormen een nadeel. [A] Door grondig naspoelen moet

zwevend gehouden, zoals bij zeep.

Zuren

C

Zuren kunnen zouten in oplossing brengen.

Basen

C

Basen kunnen vetten en oliën verzepen.

Biochemisch of biologisch

C

Stoffen uit levende organismen of organismen zelf (bacteriën) pakken een bepaalde stof aan.

worden voorkomen dat detergenten achterblijven. Grote wateropname door de gevel kan tot toekomstige schade leiden. [A/B] Zure middelen kunnen onder andere kalkgebonden en kalkhoudend materiaal aantasten. [A/B] Te sterke basen (pH >9) kunnen kiezelzuurhoudend gesteente aantasten. [A] Door specifieke ontwikkeling van een reinigingsmiddel kan deze gericht een stof aanpakken.

8.3.2

Hydrofoberen van metselwerk Om te voorkomen dat regenwater diep doordringt in metselwerk bestaat er de mogelijkheid de gevel te impregneren met een waterafstotende substantie. Afname van het vochtgehalte in het materiaal betekend dat de omstandigheden voor de meeste schadeprocessen minder gunstig zijn. Daarnaast zal de isolatiewaarde van metselwerk toenemen en wordt de aanhechting van vervuiling en biologische groei tegengegaan. Het aanbrengen van een waterafstotende laag heeft echter ook grote nadelen. Er kan geen vrij water meer door het geveloppervlak naar buiten, waardoor vocht alleen nog door verdamping de muur kan verlaten. Alleen haarscheurtjes vormen nog een vrije opening, waarmee op deze punten de druk toeneemt wat kan leiden tot scheurvergroting. Doordat regenwater sneller langs het hydrofobe oppervlak stroomt kunnen op termijn voegen worden uitgespoeld. Toepassing bij een gevel met een hoog zoutgehalte zal bovendien leiden tot versnelling van het schadeproces, doordat zich zouten zullen ophopen vlak onder de behandelde laag.

8.3.3

Consolideren van metselwerk Wanneer metselwerk tekenen vertoont van verzanding of verkruimeling, kan door impregnering met silicaten de inwendige samenhang van het materiaal worden verbeterd. Deze behandeling heeft echter, evenals na hydrofoberen maar in mindere mate, invloed op het drooggedrag van een gevel. Toepassing is daarom niet mogelijk op zoutbelast metselwerk, aangezien een vertraagde droging kan leiden tot onderhuidse uitbloei van zouten. Toepassing bij kalkhoudende materialen werkt slecht.

8.4

Voegreparatie Het voegwerk in een gemetselde muur speelt een zeer belangrijke rol in de samenhang van de gevel, zowel in technisch als in esthetisch opzicht. Is een voeg niet gevuld of afgewerkt zijn, dan kan water diep doordringen in de mortel met mogelijke vorstschade en bijvoorbeeld uitspoeling van bindmiddelen tot gevolg. Het type voegafwerking bepaalt in belangrijke mate de uitstraling van een gevel, door textuur en contrast te creëren met de baksteen. Al met al is de afwerking van de voegen de finishing touch die een gevel zijn uitstraling geeft én bescherming biedt tegen de elementen. Een beschadigde voeg zal op termijn leiden tot constructieve problemen in de gevel. Reparatie is daarom van groot belang. Voegen bestaan in vele soorten en maten, die door de geschiedenis heen sterk zijn veranderd. Deze verschillen worden veroorzaakt door de grootte van de voeg, de vorm en ligging van de naad en door de samenstelling van de gebruikte mortel. Om een esthetisch succesvolle restauratie plaats te laten vinden is het van groot belang dat een zestiendeeeuwse gevel bijpassend zestiende-eeuws voegwerk krijgt en een negentiende-eeuwse gevel bijpassend negentiende-eeuws voegwerk. (Naldini, 2001) Het gewenste beeld moet vooraf Afstudeeronderzoek H.J. Culp | 45

worden vastgesteld, wat vervolgens met inzet van de juiste middelen en technieken zover mogelijk moet worden benaderd. Het hervoegen van historisch metselwerk is een niet te onderschatten ambacht, dat dient te worden uitgevoerd door mensen met bijpassende kennis en ervaring. De foto hieronder laat een zeventiende-eewse gevel zien waarbij gekozen is voor een voeg die uitsteekt ten opzichte van de baksteen. Hoewel de ingreep technisch compatibel is en regelijk zorgvuldig lijkt te zijn uitgevoerd, is het aangezicht van de muur compleet veranderd en is de voeg dus esthetisch niet compatibel met de historische context. Bovendien is bij het verwijderen van de oude voeg zichtbaar schade toegebracht aan de baksteen.

Foutief uitgevoerde voegreparatie; esthetisch niet compatibel bij een zeventiende-eeuwse gevel.

Voor het repareren van beschadigd voegwerk dienen een aantal belangrijke stappen te worden genomen, die indien juist gevolgd tot een gedegen uitvoering moeten leiden. De beschrijving hierna beperkt zich tot de nodige voorbereidingen, waarbij praktische uitvoering voor nu achterwege blijft (zie hiervoor: van Bommel, 2001). Allereerst vindt een oriëntatie plaats, waarbij de oorzaak van de schade wordt vastgesteld en wordt gekeken naar mogelijk authentiek of historisch voegwerk. Binnen een gebouw of een gevel kunnen verschillende typen ingrepen nodig zijn met verschillende soorten voegwerk, bijvoorbeeld wanneer gebouwdelen uit verschillende eeuwen dateren. Op grond van alle verzamelde gegevens wordt vastgesteld of het technisch noodzakelijk is het voegwerk te vervangen. De volgende stap is het bepalen van de juiste samenstelling van de reparatiemortel. Dit gebeurd aan de hand van de gewenste kleur, structuur en vorm die de nieuwe voeg moet krijgen. Hiertoe wordt gekeken naar de verzamelde historische gegevens over de voeg, maar ook naar inpassing in de huidige gevel en het contrast met eventueel bestaand voegwerk. Het doel is om een esthetisch compatibele ingreep te doen. Om ervoor te zorgen dat de nieuwe voeg ook op technisch vlak duurzaam is moet de juiste samenstelling worden bepaald door iemand met diepgaande kennis van morteltechnologie. Aan de hand van hedendaagse grondstoffen moet een mengsel worden gekozen dat goed samengaat met de bestaande gevel. 8.5

Onderzoek en ontwikkeling De schijnbaar oneindige variatie in schadegevallen en specifieke omstandigheden vraagt om grote inventiviteit in de toepassing van conserveringstechnische ingrepen. De complexiteit van elke afzonderlijke opgave heeft geleid tot een roep om snelle testmethoden; in situ of


onder labaratorium-omstandigheden kan worden getest hoe een beoogde conserveringstechniek op een gevel of ander gebouwdeel zal uitpakken. Dit proces leidt tot een verhoogde slagingskans van de uiteindelijk gekozen techniek en afname van onverwachte bij-effecten. Naast onderzoek naar de werking van schade-processen en conserveringsmethoden zijn er ook continu ontwikkelingen op het gebied van nieuwe technieken of verbetering van bestaande methoden. Op het vlak van zoutgerelateerde schade zijn twee interessante onderzoeksgebieden waar mogelijk in de praktijk toepasbare technieken uit kunnen voortkomen. 8.5.1

Kristallisatie inhibitoren Schade door zouten in baksteenmetselwerk ontstaat wanneer zich zoutkristallen vormen in de poriën van het materiaal. De druk binnenin het materiaal kan hierdoor zo hoog oplopen dat het materiaal zijn constructieve samenhang verliest, wat leidt tot een verscheidenheid aan schade-typen. Door gebruik van kristallisatie inhibitoren hoopt men deze schade als gevolg van kristalvorming tegen te kunnen gaan. Een kristallisatie inhibitor is een stof die de kristalvorming van en specifiek zout tegengaat en daarnaast invloed kan hebben op de wijze waarop kristallen zich vormen. Toepassing in een zoutoplossing zorgt er in essentie voor dat de oplossing een hogere verzadigingsgrens heeft. Door bouwmaterialen te impregneren met een bepaalde inhibitor kan dit er mogelijk toe leiden dat zouten gemakkelijker naar het materiaaloppervlak worden getransporteerd, waar zich vervolgens een onschuldige uitbloei (ten opzichte van eerder beschreven cryptoflorescentie) voor zal doen. Daarnaast kan onder invloed van een inhibitor de grootte van te vormen kristallen in de poriën van het materiaal worden beïnvloed (verkleind), waarmee de interne druk zou kunnen worden verlaagd. Door de hogere verzadigingsgrens van de zoutoplossing in het materiaal ontstaat echter een oplossing met een veel hogere concentratie. Wanneer de verzadigingsgrens is bereikt kan dit theoretisch leiden veel heviger kristalvorming dan het geval zou zijn met een normale verzadigde zoutoplossing. Daarbij is het goed mogelijk dat de inhibitor ervoor zorgt dat zouten tot veel kleinere poriën kunnen worden getransporteerd, waar het gevaar op schade veel groter is. Onderzoek naar kristallisatie inhibitoren op verschillende steenachtige bouwmaterialen heeft tot dusverre nog geen direct toepasbare resultaten opgeleverd. Toch moet er nog veel worden onderzocht, zowel op gebied van toepasbaarheid als mogelijke risico’s. (van Hees, 2007a)

8.5.2

Ontzouten van metselwerk Door impregnering met kristallisatie inhibitoren poogt men onder andere een gedeeltelijke ontzouting van het bouwmateriaal tot stand te brengen. Een andere techniek die hiertoe wordt onderzocht is de extractie van zouten uit het materiaal van buitenaf. Een reeds in praktijk toegepaste methode is de extractie van zouten door middel van diffusie, zij het met zeer wisselend succes. In de uitvoering wordt eerst het materiaal bevochtigd waardoor aanwezige zouten in oplossing komen. Vervolgens wordt een nat compres – een dikke pap van cellulose of klei – op het materiaaloppervlak aangebracht. Door het verschil in zoutgraad zullen zout-ionen zich vanuit het materiaal naar het compres verplaatsen: diffusie. Een nadeel van deze techniek is dat het proces van zouttransport zeer langzaam en onvoorspelbaar is, omdat dit afhankelijk is van een evenwicht tussen twee in vaste stoffen aanwezige oplossingen. Een groot aantal herhalingen met nieuwe compressen is nodig om het gewenste resultaat te bereiken. Bovendien kan langdurige bevochtiging uiteindelijk


leiden tot nieuwe schade of oplossing van zouten die in vaste toestand onschadelijk waren geweest. Voordat ontzoutingstechnieken worden toegepast op een gevel moet het materiaal worden onderzocht op samenstelling, poriegrootte en aanwezige zoutconcentraties. Voorwaarden voor een succesvolle toepassing zijn: → er is geen verdere aanvoer van zouten (meer) mogelijk; → er is geen aanvoer van vocht van buitenaf; → het materiaal is sterk genoeg om de compressen zonder schade te kunnen verwijderen; → het materiaal bevat geen bestanddelen die gevoelig zijn voor vocht; → het materiaal bevat geen bestanddelen die door oplossing het zoutgehalte in de gevel kunnen verhogen, zoals gips. De methode van ontzouting door diffusie van zouten is grotendeels gebaseerd op een trialand-error methode. Het zijn de zouten zelf die zorgdragen voor het transport, waardoor het hele proces zeer onvoorspelbaar is. Recent onderzoek richt zich echter op een geheel andere techniek met behulp van convectie, die zou kunnen worden omschreven als ‘actieve extractie’. De eerste stap bij de uitvoering is gelijk aan die bij diffusie-methoden: het materiaal wordt bevochtigd zodat zouten in oplossing komen. Het compress dat vervolgens wordt aangebracht is echter droog (of licht vochtig) en heeft een kleinere poriegrootte dan het gevelmateriaal. Omdat water zicht altijd van grotere naar kleinere poriën zal verplaatsen, stroomt het inclusief de opgeloste zouten van de muur naar het compres. Vanuit het compres zal verdamping plaatsvinden, waarbij de zouten achterblijven.

Ontzouting middels de convectiemethode, schematisch.

De werking van de convectie-methode is afhankelijk van het verschil in poriegrootte tussen het bouwmateriaal en het compres. Zijn de poriën in het compress te groter dan die van de gevel, dan zal er geen water naar het compress stromen. Zijn de poriën echter te klein, dan zal de ontzouting slechts zeer langzaam plaatsvinden. Wat het nog ingewikkelder maakt is dat name veel historische bouwmaterialen onregelmatig zijn van samenstelling, waardoor de grootte van de poriën binnen een element sterk uiteenloopt. Een goede verhouding tussen de poriegrootte van compres en gevel – proefondervindelijk vast te stellen – is essentiëel voor een succesvolle ontzouting. Bij de samenstelling van compressen voor de convectiemethode wordt hiertoe gebruik gemaakt van zand, cellulose en kleibestanddelen kaolien en bentoniet. Hiermee kan vrij nauwkeurig voor een specifieke situatie een compres worden vervaardigd dat precies de gewenste poriegrootteverdeling heeft. Huidig onderzoek van TNO richt zich op de ontwikkeling van een modulair systeem waarmee op deze wijze voor verschillende typen bouwmaterialen een geschikt compres kan worden vervaardigd. (van Hees, 2010; MDDS) 48 | afstudeeronderzoek H.J. Culp

DEEL 2 – Onderbouwing en evaluatie Om de toolkit compact en overzichtelijk te houden, wordt alleen die informatie verschaft die direct van belang is voor het begrijpen van de materie. In dit deel van het verslag worden aannames en redeneringen gegeven die niet in de toolkit zelf thuis horen. Daarnaast wordt in een evaluatie beschreven waar dit onderzoek in geslaagd is, waar het tekort schiet en op welke punten waardevol aanvullend onderzoek zou kunnen plaatsvinden.



9

Onderbouwing en achtergrondinformatie Alle in de toolkit beschreven proeven zijn ontwikkeld ofwel gemodificeerd op dusdanige wijze dat er een indicatieve testmethode ontstaat die gemakkelijk kan worden uitgevoerd, zonder dat men de beschikking heeft over labaratoriumfaciliteiten. De uitvoering van wetenschappelijk onderzoek met behulp van relatief primitieve middelen heeft echter gevolgen voor de accuratesse van de uitkomsten. Onder andere betrouwbaarheid van instrumenten en de omgevingsinvloeden waaronder tests worden uitgevoerd kunnen hierop van invloed zijn. Om goed te belichten in welk opzicht de tests tekort kunnen schieten en wat hieraan eventueel kan worden gedaan, worden hierna een aantal relevante onderdelen uit de hoofdstukken 3 t/m 8 besproken. In het bijzonder zal het gaan over de uitleg van belangrijke keuzes in de proefuitwerking.

9.1

Verantwoording schade-atlas en testkit Op het gebied van schadeprocessen en conserveringstechnieken vindt doorlopend veel onderzoek plaats. Reeds bereikte resultaten dienden als basis voor het opzetten van deze toolkit. De grote hoeveelheid achtergrondinformatie die MDDS bevat is in het bijzonder toegepast in de schade-atlas. Hierbij is gepoogd de essentie van verschillende schadeprocessen weer te geven, inclusief aanvullende informatie uit andere bronnen. Er is niets letterlijk overgenomen uit MDDS, anders dan de hoofdopzet van de onderverdeling in schade-typen en een enkele foto. In het voorgestelde fysieke gedeelte van de toolkit, de testkoffer, is gebruik gemaakt van de bestaande testkit die is ontwikkeld door Remmers Bouwchemie. Relevante onderdelen zijn overgenomen in de veel uitgebreidere testkoffer die gedurende het onderzoek is samengesteld. De toepassing en werking ervan zijn hierbij kritisch heroverwogen.

9.2

Kalibreren van instrumenten Om nauwkeurigheid van waarnemingen in wetenschappelijke proeven te waarborgen worden de instrumenten die in labaratoria in gebruik zijn geregeld geijkt ofwel gekalibreerd. Dit wordt gedaan bij wijze van correctie van door de tijd heen ontstane afwijkingen in de accuratesse van meetapparatuur. De instrumenten worden hierbij getoetst aan vaststaande voorwaarden waaraan ze moeten voldoen, zoals bij weegschalen een ijk-gewicht dat een zeer precieze massa heeft. De relatief simpele meetinstrumenten die voor de toolkit zijn gekozen zullen moeilijker te ijken zijn vanwege het gebrek aan de juiste hulpmiddelen hiertoe en bovendien kwalitatief veel mindere instrumenten die reeds in productie een veel ruimere foutmarge mogen hebben. Om dit probleem op te lossen is er gekeken naar andere oplossingen, zodat met de primitieve middelen die beschikbaar zijn toch zo nauwkeurig mogelijk metingen kunnen worden verricht. Toelichting van de technieken zoals hieronder beschreven zal vanzelfsprekend eveneens plaats moeten krijgen binnen de toolkit zelf, zodat deze toegepast kunnen worden.

9.2.1

Hygrometer Instrumenten die de relatieve luchtvochtigheid (RV) meten zijn zeer gevoelig. Afwijkingen van 10% of meer zijn dan ook niet vreemd wanneer een gangbare analoge of digitale meter wordt gebruikt. Zelfs bij professionele hygrometers dient altijd rekening te worden gehouden Afstudeeronderzoek H.J. Culp | 51

met een significante afwijking (± 2%) van de daadwerkelijke RV. Bij de test (verwijzing) waarin het hygroscopisch vochtgehalte van een gruismonster moet worden aangetoond is het echter van groot belang dat de waarde van de luchtvochtigheid in de testomgeving bekend is, om zeker te zijn van een volledige vochtopname door alle belangrijke in het monster aanwezige zouten. Omdat het probleem met de nauwkeurigheid van hygrometers – zeker bij de goedkopere varianten – niet gemakkelijk is op te lossen door middel van ijken, is gekozen door een vervanging van dit instrument door een primitieve maar toch meer betrouwbare RVindicator. Voorgesteld wordt om een langwerpig doorzichtig kunststof balkje met daarin cilinders van 1 cm geboord, te vullen met verschillende zouten die elk hun eigen hygroscopiciteit hebben. Dit houdt feitelijk in dat elk zout bij een andere relatieve luchtvochtigheid zal hydrateren, ofwel waterdeeltjes aantrekken. Dit zal doorgaan tot er een evenwicht is gevonden, wat er toe leidt dat er water in de betreffende cilinder komt te staan. Met de juiste opdruk aan de buitenzijde van het bakje – bestaande uit type zout en hygroscopiciteit (%) – kan dus door te kijken welke zouten in oplossing zijn een goede inschatting worden gedaan van de relatieve luchtvochtigheid. Door de openingen aan de bovenzijde af te sluiten met een dampdoorlatend membraan of gaas zou deze hr-meter goed kunnen worden hergebruikt zonder dat zout verloren gaat of vermengd wordt. Gemaakt van magnetron-bestendig kunsstof kan het instrument in de magnetron worden gedroogd om op te bergen of vanuit droge toestand opnieuw te gebruiken.

Impressie van de voorgestelde ‘zout-RH-meter’, RV bij kamertemperatuur tussen 95 en 97 %.

In het voorbeeld is sprake van een luchtvochtigheid tussen 95 en 97 %, een percentage en nauwkeurigheid die ruim voldoende zijn voor de test voor hygroscopisch vochtgehalte (zie hoofdstuk 7). Bij het bepalen van het hygroscopisch vochtgehalte van een boormonsters is het voldoende als de luchtvochtigheid in de testomgeving in ieder geval boven 93 % zit, zodat Natriumsulfaat (NaSO4) hydrateert. Formule en benaming zout

Relatieve luchtvochtigheid (%RV) bij temperatuur...

LiCl MgCl2 K2CO3 Mg(NO3)2 NaCl KCl KNO3 K2SO4

5 °C ± 11,26 ± 33,60 ± 43,13 ± 58,86 ± 75,65 ± 87,67 ± 96,27 ± 98,48

Lithiumchloride Magnesiumchloride Kaliumcarbonaat Magnesiumnitraat Natriumchloride Kaliumchloride Kaliumnitraat Kaliumsulfaat

10 °C ± 11,29 ± 33,47 ± 43,14 ± 57,36 ± 75,67 ± 86,77 ± 95,96 ± 98,18

15 °C ± 11,30 ± 33,30 ± 43,15 ± 55,87 ± 75,61 ± 85,92 ± 95,41 ± 97,89

20 °C ± 11,31 ± 33,07 ± 43,16 ± 54,38 ± 75,47 ± 85,11 ± 94,62 ± 97,59

25 °C ± 11,30 ± 32,78 ± 43,16 ± 52,89 ± 75,29 ± 84,34 ± 93,58 ± 97,30

Overzicht gebruikte mineralen in de RH-meter met verzadigingsgrens relatieve luchtvochtigheid gekoppeld aan temperatuur.


Het controleren van de luchtvochtigheid is van groot belang voor het slagen van de proef. Indien de lucht rondom de monsters compleet verzadigd (100 %) is zal meer vocht neerslaan in de potjes dan door de zouten zelf wordt aangetrokken. Hiermee geven de uitkomsten een te hoge waarde aan. Door de bak de plaatsen bij een vaste omgevingstemperatuur kan bovendien een redelijk kleine afwijking worden verwacht in de vochtigheidsgraad. Bij gebruik van kaliumsulfaat als controlerend zout zal dit overigens minder van belang zijn, maar andere zoutoplossing zoals met kaliumnitraat fluctueren meer in waarde van equilibrium bij geringe termperatuurschommelingen, waardoor de luchtvochtigheid mogelijk onder 93 % duikt. 9.2.2

Weegschaal Het vaststellen van het gewicht van een voorwerp is altijd punt van discussie geweest. In het Franse Sèvres ligt het officiële internationale prototype van de kilogram, op basis waarvan kopieën worden gemaakt die over de hele wereld als referentiegewicht worden gebruikt. In veel grotere schaal worden ijkgewichten geproduceerd die een ruimere maar nog steeds geringe afwijking hebben. Er is een setje van deze gewichten toegevoegd aan de toolkit om de afwijking van de weegschaal vast te kunnen stellen, waarbij onderscheid wordt gemaakt tussen het nulpunt en de schaalverdeling; als de afwijking bij een ijkgewicht van 1 gram anders is dan de afwijking bij een gewicht van 2 gram of 5 gram betekend dit dat eveneens rekening moet worden gehouden met een schaalgroting. Dit type weegschaal kan niet worden afgesteld op een nieuwe schaalverdeling, maar de gebruiker dient (een insc hatting van) de gegeven afwijking op te tellen bij de meetresultaten. Een andere wijze om een weegschaal te kalibreren is door middel van (vloeibaar) water, met als bekend gegeven dat 1 ml ≈ 1 cm3 ≈ 1 gram. De meest nauwkeurige wijze om dit te doen is met behulp van een gekalibreerd maatglas, d.w.z. een maatglas waarvan de schaalverdeling is getest en binnen een bepaalde afwijkingsmarge valt. Voor een precisieweegschaal met een schaalverdeling tot 10 miligram is deze methode echter minder geschikt. Neemt men het kleinste type bekerglas van 10 ml – feitelijk een reageerbuis met een voetje – met tien onderverdelingen voor elke ml, dan geldt een maateenheid van 100 miligram = 0,1 gram.

9.3

Drogen van een gruismonster In wetenschappelijk onderzoek naar steenachtige bouwmaterialen worden monsters meestal gedroogd in een oven bij 40 °C. De omvang en het droogoppervlak van een monster bepalen de benodigde droogtijd, die overigens altijd ruim wordt gekozen om verzekerd te zijn van een volledige verdamping van het aanwezige vrije water. Bij monsters van ongeveer 1 gram wordt een droogtijd van 24 uur voorgeschreven. (bron: MDDS) Bij het uitvoeren van de droogtest in de oven (zie 4.3) werd een zestal boormonsters van 11 tot 25 gram, drie van kalkmortels, drie van rode baksteen, 24 uur gedroogd bij 40 °C. Gezien het grote verdampingsoppervlak – er is gebruik gemaakt van een flesje met een diameter van 6 cm - wordt er van uit gegaan dat deze monsters op de juiste wijze zijn gedroogd en dus als vergelijking kunnen dienen voor andere droogtechnieken. Vanwege de lange droogtijd en de moeilijkheid om een temperatuur van rond de 40 °C vast te stellen in een reguliere consumenten-oven, is onderzocht of het drogen van gruismonsters in de magnetron (zie 4.4) eveneens tot bevredigend resultaat zou kunnen leiden, en daarmee als vervanging van de oven-methode zou kunnen dienen. Gezien de beperkte beschikbaarheid van gruismonsters, zijn hiervoor (delen van) dezelfde monsters gebruikt als in de eerdere droogtest in de oven. Om vergelijkbare omstandigheden te creëren werden de monsters licht bevochtigd, waarna deze in de magnetron werden geplaatst bij een hoog wattage. Aanvankelijk werd dit 1 minuut gedaan, om dit uiteindelijk op te bouwen naar cycli Afstudeeronderzoek H.J. Culp | 53

van 5 minuten. Na elke cyclus werden de monsters gewogen, totdat de gewichtsafname tussen twee opeenvolgende wegingen nihil bleek te zijn. Bij de gebruikte monsters werd dit moment na maximaal 30 minuten verwarmingstijd bereikt.

Potje nr.

Omschrijving monster

A2

Kalkmortel

A3

Bekend drooggewicht na test oven

Oorspronkelijk nat-gewicht monster

Droog gewicht na test magnetron

Vochtgehalte na droogtest oven (%)

Vochtgehalte na droogtest magnetron (%)

11,49

12,47

11,41

8,5%

9,3%

Rode baksteen

2,32

2,42

2,30

4,4%

5,3%

A5

Rode baksteen

9,54

9,57

9,47

0,4%

1,1%

A6

Rode baksteen

21,15

21,45

21,13

0,1%

1,5%

Zie digitale bijlage deel 2 voor een volledig overzicht van de metingen.

Aan de hand van het oorspronkelijke nat-gewicht van de monsters kon vervolgens een nieuw vochtgehalte worden berekend met de uitkomsten van de magnetron test; het nieuw verkregen droog-gewicht is dus vergeleken met het totaalgewicht direct na de borin. Op deze manier kunnen de waarden worden vergelijken met de uitkomsten van de oven test. Hierin is percentueel een zekere afwijking te zien ten opzichte van de oven test. Deze afwijking wordt waarschijnlijk veroorzaakt door de hogere temperaturen die worden bereikt in de magnetron, waardoor niet alleen vrij water maar ook gebonden H2O moleculen gaan verdampen. Een voor de hand liggende factor is de aanwezigheid van gips (CaSO4·2H2O), dat zowel in het materiaal als op het geveloppervlak kan zijn ontstaan door reactie van kalkhoudende bestanddelen met sulfaten in het bouwmateriaal of uit luchtvervuiling en zure regen. Het equilibrium van gips ligt rond 50 °C, wat inhoudt dat een gipsmolecuul boven deze temperatuur de twee gebonden watermoleculen loslaat. Een andere stof die kan ontbinden bij verhitting is calciumcarbonaat (CaCO3) ofwel gecarboneerde kalk - een belangrijk bestanddeel van een uitgeharde kalkmortel. Dit proces, waarbij CO2 vrijkomt, vindt echter pas ruim boven 550 °C plaats, een temperatuur die nooit in een standaard magnetron zal worden bereikt. Een andere factor die in theorie een rol kan spelen bij gewichtsverlies na verhitting is de aanwezigheid van organisch materiaal. Boven het kookpunt van water gaan de cellen kapot waarbij water vrijkomt. Organisch materiaal kan verschillende bronnen hebben: → In de vorm van algen of kleine diertjes, meegekomen bij de winning van oppervlaktewater voor bereiding van de mortel. → Een vakman kan bewust organisch materiaal toevoegen voor voor extra binding in een mortelrecept, zoals bijvoorbeeld paardenharen. Dit zal vooral aangetroffen worden bij pleistermortels en niet zozeer bij een metselmortel. → Bij het nemen van een monster kunnen er mossen of algen worden meegenomen van het geveloppervlak. De invloed van eventueel aanwezig organisch materiaal door gebruik van oppervlaktewater in de mortelbereiding is verwaarloosbaar klein, gezien de zeer geringe hoeveelheden waar het om zal gaan. Men zal immers niet het vruchtbare slib op de bodem hiervoor hebben gebruikt. Het is echter de biologische groei op het geveloppervlak die wel een grotere rol zou kunnen spelen, wanneer er veel van dit materiaal wordt meegenomen bij de bemonstering. Een belangrijk aandachtspunt is dus dat hierbij indien nodig eerst het bewuste deel van de gevel grondig wordt schoongeborsteld.


Conclusie De aanwezigheid van gips lijkt een voor de hand liggende reden te zijn van afwijkingen in de droog-resultaten bij gebruik van een magnetron. Omdat de aan gips gebonden watermoleculen geen rol spelen in processen als zouttransport, dienen deze dus ook niet zichtbaar te zijn in de resultaten van de test voor hygroscopisch vochtgehalte. Wanneer in ieder geval wordt voorkomen dat er veel gips van het geveloppervlak wordt meegenomen, alsmede uit ophopingen in de voeg, wordt het grootste gedeelte van dit probleem ondervangen. Wanneer hierbij eveneens het meebemonsteren van organisch materiaal van het geveloppervlak wordt vermeden, zal in de meeste gevallen de droging van monsters in de magnetron tot een bevredigend en een voldoende accuraat resultaat leiden voor een indicatieve proef.


10

Evaluatie Het komt te vaak voor dat ingrepen aan monumentale gebouwen verkeerd worden uitgevoerd, soms met desastreuse gevolgen die bovendien onomkeerbaar zijn. Gedegen onderzoek en vakkennis zouden hier de oplossing voor moeten zijn maar liggen helaas in veel gevallen buiten bereik. Meestal zijn de financiële middelen niet voorhanden om schade voldoende in kaart te brengen. Ook wordt vaak de gemakkelijkste weg gekozen, waardoor bijvoorbeeld werkzaamheden worden uitgevoerd door een onbekwame aannemer of met onvoldoende supervisie. Bij grote, prestigieuse restauratieprojecten wordt gespecialiseerd werk veelal uitbesteed aan externe partijen die hiervoor de juiste kennis en middelen hebben. Zo werd bij de restauratie van het rijksmuseum uitgebreid onderzocht waar de oorzaak van optrekkend vocht lag en op welke wijze dit het best zou kunnen worden verholpen. Het resultaat is een nieuwe, innovatieve techniek en een uitermate duurzame ingreep die de getroffen gebouwdelen decennia lang zullen beschermen tegen optrekkend vocht en de schade die hieruit voortkomt. Natuurlijk is dit de kwaliteit die bij elke ingreep moet worden nagestreefd. Het proces wat eraan vooraf ging is echter zeer geld- en tijdverslindend; voor een grootschalige restauratie als die van het rijksmuseum is dit geen enkel probleem, maar bij kleinere projecten die minder subsidie ontvangen ligt het laten doen van uitgebreid onderzoek simpelweg buiten bereik. Bij de start van het project is onderzocht hoe de hoeveelheid fouten die worden gemaakt in de restauratiepraktijk, in het bijzonder bij kleinere projecten, kan worden teruggedrongen. In een vroeg stadium is besloten om aan te sturen op een toolkit, die erop gericht is de basiskennis en -kunde van leidende partijen in het bouwproces te vergroten. Het zou geen complete doe-het-zelf kit moeten worden voor het doen van ingrepen, maar een hulpmiddel om te kunnen bepalen waar extra expertise gewenst is en om bovendien het hele conserveringsproces intensiever aan te kunnen sturen. Een stevige basis is reeds gelegd door MDDS, een expert systeem dat de gebruiker begeleid bij het doen van een schade-analyse aan een gebouw, ondersteund met uitgebreide achtergrondinformatie. MDDS is met name gericht op professionals die al ervaren zijn in het vaststellen van schade en beschikken over de benodigde achtergrondkennis. De experimenten die worden beschreven zijn niet uit te voeren zonder dat men toegang heeft tot een serie gespecialiseerde instrumenten. Tegenover de complete en professionele benadering die MDDS nastreeft bestaan er ook mogelijkheden om op een meer simpele, indicatieve manier een hypothese te stellen voor schadeprocessen. Een goed voorbeeld is de testkoffer die is ontwikkeld door Remmers Bouwchemie, waarmee snel en zonder ingewikkelde hulpmiddelen enkele zoutindicatietests kunnen worden uitgevoerd. In de uitwerking van het onderzoek is geproprobeerd de toegankelijkheid van de testkoffer en de uitgebreidheid en complexiteit van MDDS bij elkaar te brengen. De basis is gelegd door middel van een schade-atlas, soortgelijk aan die in MDDS maar met als belangrijkste verschil dat deze zo compact mogelijk is opgezet en slechts beschikt over relatief simpele, heldere achtergrondinformatie. Wellicht zal niet elke gebruiker alles direct goed begrijpen, maar de essentie van het kernachtig verwoorden van de schadeprocessen is, voorzien van ondersteunende afbeeldingen, vrij goed gelukt. De volgende stap is om deze schadeprocessen – wanneer nodig – te onderbouwen door het doen van tests op het materiaal dat de schade vertoont. Hiertoe zijn enkele wetenschappelijk onderbouwde


testmethoden uit MDDS genomen, om van hieruit te werken aan een nieuwe manier van toepassing. Het benodigde instrumentarium wordt bij elkaar gevoegd in een koffer, waarbij alleen simpele en betaalbare onderdelen tot de mogelijkheden behoren. In materiële zin zou vanuit deze koffer gewerkt moeten kunnen worden, waarbij elke binnenlocatie als ‘labaratorium’ kan worden gebruikt. Om de gebruiker een goede manier van werken aan te leren is na de schade-atlas eerst een sectie gewijd aan de wijze van uitvoering van een experiment. Hierbij wordt extra toegelicht hoe een boormonster wordt genomen en hoe droging van monsters geschied. Met deze voorbereiding kan de toelichting van de experimenten zelf meer to-the-point blijven. De grootste uitdaging bij het schrijven van de toolkit is om de gebruiker aan te moedigen zelf actief na te denken; elke situatie is anders en verdient een specifieke aanpak. Het wordt daarom telkens benadrukt dat de toolkit geen handleiding of doe-het-zelf kit is maar een hulpmiddel voor het nemen van beslissingen. De tekst is inhoudelijk zo opgezet dat de materie goed en snel te begrijpen is, zodat men daadwerkelijk weet waarom bepaalde handelingen worden uitgevoerd óf wanneer deze juist niet plaats zouden moeten vinden. Hierin ligt nog een belangrijke valkuil; ondanks duidelijke instructies bestaat er geen garantie dat elke gebruiker zich hieraan zal houden. Een belangrijk aspect in de geschreven toolkit is het veelvuldig verwijzen van het ene onderwerp naar het andere, bijvoorbeeld wanneer schadeprocessen aan elkaar gerelateerd zijn of waar een hypothese proefondervindelijk kan worden ondersteund. Hiermee wordt een context gecreëerd die het mogelijk maakt om het geconstateerde schadebeeld en de essentie van achterliggende processen te kunnen begrijpen. In dit onderzoek is een basis gelegd die veel verder uitgewerkt zou kunnen worden. Door een gebruiker zo intensief mogelijk bij te sturen met verwijzingen en achtergrondinformatie zou het geheel nog veel toegankelijker kunnen worden. In feite doet MDDS dit ook al, door in het programma een soort ‘mal’aan te bieden waar informatie kan worden ingevoerd. Een belangrijk verschil met dit onderzoek is echter de omvang. Er is nu geprobeerd het proces van schade-analyse te versimpelen en stroomlijnen, waardoor ook gemakkelijk een enkel schadebeeld kan worden nagetrokken en dit bovendien kan worden gedaan door een gebruiker die hiervoor geen uitgebreide kennis en ervaring hoeft te hebben. Er zijn vanuit dit onderzoek verschillende stappen mogelijk naar een daadwerkelijk in de praktijk te gebruiken toolkit. Allereerst zou het goed zijn om een gebruikersonderzoek te doen, waarbij wordt achterhaald waar de belangrijkste problemen in de restauratiepraktijk precies liggen en waar dus de behoefte het grootst is. Hiermee zou de probleemstelling van het onderzoek verder kunnen worden onderbouwd om zo nog doelgerichter een product uit te werken. Het combineren van een geschreven toolkit, of dit nu een boek is of een computerprogramma, met een uitgebreide materiële testkit zou een uitermate goede oplossing kunnen vormen voor het gestelde probleem. Om zowel tegemoet te komen aan gebruikers die reeds actief en ervaren zijn in de conserveringstechniek als aan gebruikers die hier verder vanaf staan, kan worden overwogen twee aparte toolkits uit te werken; 1. Professionele toolkit voor schade-analyse: Een zeer uitgebreide toolkit met (een toekomstige versie van) MDDS als basis en een instrumentarium dat naast middelen zoals in dit verslag omschreven ook is voorzien van een meer specialistisch instrumententarium zoals een voeghardheidstester en een karstenbuis. Een uitgebreide, wetenschappelijke schade-analyse kan met deze toolkit goed worden ondersteund. 2. Basis toolkit voor schade-analyse: Een uitgeklede versie van de professionele toolkit, vooral gericht op toegankelijkheid voor minder ervaren gebruikers. Er wordt geholpen schadeprocessen te begrijpen om zo te helpen goede beslissingen te nemen in het Afstudeeronderzoek H.J. Culp | 57

restauratieproces. Met behulp van een instrumentarium zoals beschreven in dit verslag kunnen enkele simpele tests worden uitgevoerd om een hypothese mee te onderbouwen. Er zal altijd onderzoek gedaan moeten blijven worden naar nieuwe technieken en naar de verbetering van bestaande technieken. Met het bundelen van bestaande en nieuwe kennis – wat MDDS in feite doet – zijn we op de goede weg om al deze technieken zo toegankelijk mogelijk te maken. De volgende stap die nu moet worden genomen is het praktijkgerichter maken van deze informatie. Er moet meer worden gedacht vanuit mogelijke gebruikers, waar nu met name de kleinere restauratieprojecten over het hoofd worden gezien. Uiteindelijk zal dit moeten leiden tot een zo duurzaam mogelijk behoud van ál ons gebouwd cultureel erfgoed, met of zonder monumentale status.


11

Literatuur Geschreven Bronnen: Ashurst, J., Ashurst, N. (1988) Practical building conservation. English heritage technical handbook, volume 2: brick, terracotta and earth. Aldershot: Gower Technical Press. Baer, N.S., Fitz, S., Livingston, R.A. (1998) Conservation of historic brick structures. Shaftesbury: Donhead. Balen, K., et al. (2003) Kalkboek: het gebruik van kalk als bindmiddel voor metsel- en voegmortels in verleden en heden. ’s Hertogenbosch: Biblo. Bommel, A.J. van (2001) “Ideaal hervoegwerk bij monumenten”, in: Praktijkboek instandhouding monumenten, 8. BDA geveladvies (2000) BDA Gevelboekje. Den Haag: Ten Hagen en Stam. Groot, C.J.W.P., Hees, R.P.J. van, Lubelli, B. (2004) “The role of sea salts in the occurrence of different damage mechanisms and decay patterns on brick masonry”, in: Construction and building materials, 18, pp. 119-124. Hamilton, R., Kucera, V., Tidblad, J., Watt, J. (2009) The effects of air pollution on cultural heritage. New York: Springer. Hees, R.P.J. van, Lubelli, B. (2007a) “Effectiveness of crystallisation inhibitors in preventing salt damage in building materials”, in: Journal of Cultural Heritage, 8, pp. 223-234. Hees, R.P.J. van, Lubelli, B. (2010) “Desalination of masonry structures: fine tuning of pore size distribution of poultices to substrate properties”, in: Journal of Cultural Heritage, 18, pp. 10-18. Hees, R.P.J. van, Lubelli, B., Quist, W.J. (2007b) Reader conservation techniques. TU Delft. Hees, R.P.J. van, Lubelli, B., Naldini, S. (2008) “Schadeprocessen in metselwerk”, in: Praktijkreeks Cultureel Erfgoed, 6 (2). Hees, R.P.J. van, Naldini, S., Nijland, T.G. (2006) “Definitie van schade aan metselwerk”, in: Praktijkboek instandhouding monumenten, 28. Hunen, M. van, Rooden, M. van (1999) “Reinigen van gevels”, in: Praktijkboek instandhouding monumenten, 4. Hoffmann, D., Knöfel, D.K., Snethlage, R. (1987) “Physico-chemical weathering reactions as a formulary for time-lapsing ageing tests”, in: Materials and structures, 20, pp. 127-145. Larsen, E.S., Nielsen, C.B. (1990) “Decay of bricks due to salt”, in: Materials and structures, 23, pp. 16-25. Afstudeeronderzoek H.J. Culp | 59

Meihuizen, Y. (2012), Een monument beheren, onderhouden en handhaven. Overzicht van de Monumentenwet en monumentenzorg voor ambtenaren, architecten en eigenaren. Den Haag: Sdu. Naldini, S (2001) “Historische voegafwerkingen, behouden van de esthetische en historische waarden”, in: Praktijkboek instandhouding monumenten, 7. Nijland, T.G., Hees, R.P.J. van, Lubelli, B., Touret, J.L.R. (2010) “Zoutschade aan natuursteen en metselwerk”, in: Praktijkreeks Cultureel Erfgoed, 27 (10). Vent, I.A.E. de (2011) Structural damage in masonry: developing diagnostic decision support. Proefschrift ter verkrijging van de graad van doctor aan de Technische Universiteit Delft. Witteman, A.J.M. (2002) “Een nieuwe injectietechnieken tegen vocht- en zouttransport”, in: Praktijkboek instandhouding monumenten, 11. Overige Bronnen: TNO: MDDS, Monument Damage Diagnostic System. Remmers Bouwchemie: Testkit voor zouten in steenachtige bouwmaterialen.

Herkomst beeldmateriaal: Alle foto’s in dit verslag zijn genomen door de auteur in de Koningin Wilhelminahaven te Vlaardingen danwel in de binnenstad van Delft – tenzij anders vermeld.


Bijlage 1 – spreadsheets toolkit De hierna afgebeelde tabellen zijn afkomstig uit de digitale bijlage “deel1_toolkit” en horen bij de experimenten die in de toolkit zijn uitgewerkt. Droogtest oven

Droogtest magnetron

Vochtverdeling (MC) bepalen


hoogte (cm)


Vochtgehalte (%) Kernmonster

0

50

100

150

200

250

300

350

10

MC / HMC (%)

5

Hygroscopisch vochtgehalte (HMC %)

Vochtgehalte (MC %)

0

15

Gemiddeld vochtgehalte (%)

test voor vochtgehalte (moisture content, MC)

Vochtgehalte (%) Oppervlaktemonster

Locatie en omschrijving (materiaaltype, kleur, aanwezige schade):

Hoogte (cm)

Hygroscopisch Gewicht na vochtgehalte Drooggewicht test HMC (%) md 0-1 cm m96% 0-1 cm

test voor hygroscopisch vochtgehalte (hygroscopic moisture content, HMC)

Gewicht na Drooggewicht test md 0-1 cm m96% 0-1 cm




Hygroscopisch vochtgehalte Gemiddeld HMC (%) HMC (%)

Hygroscopische vochtverdeling (HMC) bepalen

Bijlage 2 – spreadsheets onderzoek De hierna afgebeelde tabellen geven de resultaten van de uitgevoerde experimenten en zijn afkomstig uit de digitale bijlage “deel2_onderzoek”. Droogtest oven


Natgewicht

Magnetron test 1m 2m

[1] Alle metingen in gram (g) tenzij anders vermeld [2] Voor het vochtgehalte geldt: Moisture Concent MC % = 100 * (mi – md) / md [3] Hierbij geldt: MC = vochtgehalte (moisture content), Mi = oorspronkelijke massa (initial mass, direct na boren), md = droge massa

25 m 30 m 5m 8m 12 m 15 m 20 m Bekend Berekend Gewicht na drooggewicht Bekend oorspronkelijkn toevoegen Gewicht na Potje + potje drooggewicht atgewicht water toevoegen Water Potje Potje Potje Potje Potje Potje Potje Potje Potje Droog nr. Potje (oven: 24u, 40°C) monster monster + potje water toegevoegd + monster + monster + monster + monster + monster + monster + monster + monster + monster gewicht Omschrijving monster A2 18,17 29,66 11,49 12,47 30,70 12,53 1,04 30,15 30,01 29,66 29,58 29,58 11,41 Kalkmortel A3 18,12 20,44 2,32 2,42 20,98 2,86 0,54 20,88 20,84 20,73 20,62 20,53 20,44 20,42 2,30 Rode baksteen A5 18,03 27,57 9,54 9,57 28,55 10,52 0,98 28,41 28,33 28,27 28,16 27,99 27,82 27,58 27,51 27,50 9,47 Rode baksteen A6 17,90 39,05 21,15 21,45 40,03 22,13 0,98 39,91 39,73 39,67 39,55 39,40 39,21 39,04 39,03 21,13 Rode baksteen Drooggewicht Natgewicht Magnetron test

Drooggewicht

Vochtgehalte na Vochtgehalte na droogtest oven droogtest (%) magnetron (%) 8,5% 9,3% 4,4% 5,3% 0,4% 1,1% 0,1% 1,5%

Droogtest magnetron


Door: Hans J. Culp studienr Mentor: A.J. (Bert) van Bommel

Recommend Documents