Waterwerende behandelingen: realistisch of utopisch?

Waterwerende behandelingen: realistisch of utopisch ?

Editor Hilde De Clercq

Brussel, Koninklijk Instituut voor het Kunstpatrimonium

26 maart 2010 Waterwerende behandelingen: realistisch of utopisch ? – Brussel, 26 maart 2010

1

Voorwoord Historische gebouwen en monumenten hebben vaak te kampen met allerlei vochtproblemen veelal met schade tot gevolg. Met het oog op een duurzaam behoud van ons monumentaal patrimonium onderzoekt het KIK in nauwe samenwerking met het WTCB reeds verschillende decennia de materialen waaruit ons onroerend erfgoed is opgebouwd alsook de behandelingsproducten en –technieken waaronder hydrofoberingen of waterwerende behandelingen. Binnen dit samenwerkingskader worden de kenmerken van commerciële waterwerende producten reeds sinds het begin van de jaren ‘80 van de vorige eeuw systematisch geëvalueerd aan de hand van aangepaste laboratoriumproeven gebaseerd op kunstmatige veroudering. De gebundelde resultaten vormen een overzichtelijk geheel dat de evolutie van de hydrofobeermiddelen en hun eigenschappen in kaart brengt. Dit onderzoeksgeheel heeft geleid tot een verruiming van de kennis van de kenmerken van deze zogenaamde “moderne” middelen die even wel reeds sinds eind de jaren ’50 van de vorige eeuw aangeboden worden. De restauratiewereld kenmerkt zich door controverses en wisselende affecties voor waterwerende behandelingen die veelal gebaseerd zijn op subjectieve interpretaties van bestaande gegevens. In tegenstelling tot vroeger wordt vandaag meer dan ooit het nut van een waterwerende behandeling sterk in vraag gesteld, een vraagstelling die extra gevoed wordt door het irreversibele karakter ervan en door praktijksituaties waar het beoogde effect niet wordt gehaald. Tijdens deze studiedag, georganiseerd door het KIK en het WTCB, worden waterwerende behandelingen toegelicht vanuit de wetenschappelijke invalshoek als vanuit de praktijk. Deze studiedag beoogt enerzijds een verruiming van de kennis van de kenmerken van waterwerende behandelingen en anderzijds een forum tot constructieve wisselwerking tussen diverse partijen. De organisatoren wensen langs deze weg Rewah en FTB-Remmers te bedanken voor hun medewerking.

Hilde De Clercq (KIK) en Yves Vanhellemont (WTCB)

Waterwerende behandelingen: realistisch of utopisch ? – Brussel, 26 maart 2010

2

Programma Voorzitter: Roald Hayen

8.45 uur

Ontvangst en registratie

9.30 uur

Verwelkoming

9.45 uur

Technische kenmerken van waterwerende middelentestrapporten-BUTg Yves Vanhellemont - WTCB, Limelette

10.25 uur

Duurzaamheid van waterwerende behandelingen Hilde De Clercq - KIK, Brussel

11.05 uur

Koffiepauze

11.20 uur

Waterwerende behandelingen op beton Luc Schueremans - K.U. Leuven

12.00 uur

Een waterwerende behandeling : geen standaard bestekartikel Luc Karremans - Technische Diensten K.U. Leuven

12.40 uur

Lunch

13.40 uur

Waarom opteren voor een waterwerende behandeling ? Charlotte Nys - Origin, Brussel

14.20 uur

Waterwerende behandelingen: nuttig ? - Visie van de overheid Karel Robijns – Agentschap R-O Vlaanderen, Directie Coördinatie Werking, Brussel

15.00 uur

Koffiepauze

15.15 uur

Inbreng van de fabrikant in de ontwikkeling van aangepaste hydrofoberingsmiddelen. Marianne Godts - FTB Remmers

15.35 uur

Waterwerende middelen in België - een overzicht Reginald Arnaert - Rewah

15.55 uur

Discussieronde

17.00 uur

Afsluitend drankje


3

Inhoudsopgave

Yves Van Hellemont

Technische kenmerken van waterwerende middelen-testrapporten-BUTg

Hilde De Clercq

Duurzaamheid van waterwerende behandelingen

15

Luc Schueremans

Waterwerende behandelingen op beton

28

Luc Karremans

Een waterwerende behandeling : geen standaard bestekartikel

49

Charlotte Nys

Waarom opteren voor een waterwerende behandeling ?

62

Karel Robijns

Waterwerende behandelingen: nuttig ? - Visie van de overheid

74

Marianne Godts

Inbreng van de fabrikant in de ontwikkeling van aangepaste hydrofoberingsmiddelen

79

Reginald Arnaert

Waterwerende middelen in België - een overzicht

87

Sprekerslijst

91

Colofon

92

Bijlage

93


5

4

Technische kenmerken van waterwerende middelen – testrapporten - BUTGb Yves Vanhellemont, André Pien Wetenschappelijk en Technisch Centrum voor het Bouwbedrijf (WTCB), Lombardstraat 42, 1000 Brussel Dr. Hilde De Clercq Koninklijk Instituut voor het Kunstpatrimonium (KIK), Jubelpark 1, 1000 Brussel 1. Inleiding Behandelingen met waterwerende middelen vormen een klasse van restauratieingrepen die wijd verspreid toegepast worden. Deels door hun eigen succes hebben ze, door een té wijde verbreiding, vaak een kwalijke reputatie gekregen. En vaak worden ze eveneens toegepast met verwachtingen die te hoog gespannen zijn. Die niet ingevulde verwachtingen komen de reputatie uiteraard niet ten goede. Nochtans is het een gevelbehandeling die, mits oordeelkundige toepassing van de juiste producten en vooral met realistische verwachtingen, uitermate geschikt is om de toestand én de duurzaamheid van een gebouw gevoelig te verbeteren. Het gebruik van een goed product is natuurlijk cruciaal. Er zijn heel wat technische en kwantificeerbare eigenschappen die een vrij volledig beeld kunnen geven van de prestaties van een waterwerend middel. Het bepalen van deze eigenschappen vormt de kern van een procedure die in een samenwerking tussen het Koninklijk Instituut voor het Kunstpatrimonium (KIK) enerzijds, en het Wetenschappelijk en Technisch Centrum voor het Bouwbedrijf (WTCB) anderzijds, aanleiding heeft gegeven tot het bijna systematisch testen van de waterwerende oppervlakteproducten die aangeboden worden op de Belgische Markt. Deze procedure vormt op haar beurt de basis van Technische Goedkeuringen (ATG) die uitgereikt worden door de Belgische Unie voor Technische Goedkeuringen in de bouw (BUTGb).

2. Wat is een waterwerend middel? “Waterwerende middelen” zijn kleurloze producten die bedoeld zijn om poreuze materialen waterwerend te maken zonder de waterdampdiffusiekarakteristieken gevoelig te wijzigen [1]”. Een korte definitie, die heel wat impliciete én expliciete informatie omvat: Het gaat over ‘gevels’, met andere woorden, verticale oppervlakken. Horizontale of schuine oppervlakken zijn met waterwerende producten niet tot nauwelijks effectief te behandelen. Poreuze materialen: het aanbrengen van een waterwerend product op weinig poreuze materialen is weinig zinvol en kan zelfs aanleiding geven tot vlekvorming. De algemene term is “waterwerend” hetgeen niet symbool staat voor waterdicht. De wateropname van poreuze materialen zal na een Waterwerende behandelingen: realistisch of utopisch ? – Brussel, 26 maart 2010

5

waterwerende behandeling zeer sterk gereduceerd worden. De ervaring leert echter dat in uitzonderlijke gevallen dergelijke succesvol behandelde oppervlakken, bij zeer sterke en vooral langdurige slagregen, soms toch water opnemen. Hoewel dit doorgaans zeer sporadisch is, en gezien de relatief lage debieten, kan evenwel niet worden gesteld dat waterdichtheid aan de orde is. Het uitzicht mag niet gevoelig veranderen: de kleur, de ‘luminositeit’ (graad van lichtheid) en de glans van gevelmaterialen mogen niet noemenswaardig veranderen na waterwerende behandeling. Het feit dat men de term “noemenswaardig” hanteert suggereert wel dat er minieme wijzigingen kunnen optreden. Maar deze wijzigingen zijn doorgaans nauwelijks tot niet zichtbaar met het blote oog en verdwijnen vaak na verloop van tijd. De waterdampdiffusiekarakteristieken mogen niet noemenswaardig veranderen. Dit is een absolute technische noodzaak gezien een gevel in geval van vochtpenetratie, bvb via barstjes en scheurtjes, moet kunnen drogen. Dit in tegenstelling tot diverse voornamelijk in het verleden toegepaste drogingsbelemmerende gevelafwerkingen, zoals bitumen, cementeringen, vernissen, olieverf).

Allerhande vernissen die verkrijgbaar zijn in de handel, met als doel om ‘gevels waterdicht te maken’, zijn dus géén waterwerende oppervlaktebehandelingen: ze zijn niet dampopen, en zullen een belangrijke impact hebben op het uitzicht van de gevel. Behoudens uitzonderingen zijn ze eerder te mijden. Waterwerende oppervlaktebehandelingen hebben dus met andere woorden als doel om de waterabsorptie van een gevel te beperken of zelfs te stoppen, maar zonder dat de dampdiffusie verhinderd wordt. Beide kenmerken zijn perfect kwantificeerbare grootheden. Maar wat dan met die andere kwaliteiten, die zo vaak aan dergelijke behandelingen worden toegeschreven? 3. Algen- en mosremmend? Men kan de indruk hebben dat een gevel minder snel bemost of vergroent na een waterwerende oppervlaktebehandeling. Dit impliceert niet dat een dergelijke behandeling mosremmend is. Het is eerder een positief neveneffect van het feit dat een gevel, die droger wordt, een minder gunstig milieu biedt voor algen en mossen om er te groeien. In heel specifieke omstandigheden echter kan een waterwerende oppervlaktebehandeling net een gunstig microklimaat aan het geveloppervlak bieden waardoor de groei van algen en mossen gestimuleerd wordt. Dat is typerend voor door bomen beschaduwde gevels of aan waterkanten. In die specifieke gevallen kan een waterwerende behandeling worden toegepast mits voorafgaandelijke preventieve aanpak van de micro-organismen door middel van een aangepaste biocide.


6

4. Verduurzaming van bouwmaterialen? In de strikte zin verduurzamen waterwerende producten een bouwmateriaal niet (of toch nauwelijks). Hetgeen er werkelijk gebeurt is dat door het wegnemen van dé noodzakelijke voorwaarde voor het merendeel van de schade aan gevels, meer bepaald water, allerhande schademechanismen geen vrij spel meer hebben: vorst, zure regen en indringing van zout water. De materialen zijn daardoor niet verduurzaamd, maar ze zullen wel veel langer in goede conditie blijven, mits er aan een aantal elementaire basisvoorwaarden voldaan is. Vooreerst dient de behandelde gevel in goede staat te zijn. Een gevel die vol gaten en scheuren zit kan je nog zo goed behandelen, hij zal blijven waterinfiltratie vertonen. Verderop wordt uitgelegd dat dit een potentieel gevaar kan zijn en een waterwerende behandeling de toestand van de gevelmaterialen benadeelt.

5. Proper houden van gereinigde gevels? Het gaat hier niet over mossen en algen, maar wel over stof en roet aanwezig in de atmosfeer. Over het zelfreinigend effect van waterwerende behandelingen wordt fel gediscussieerd. Er zijn zelfs geruchten dat bepaalde hydrofobeermiddelen de gevel ‘vettiger’ zouden maken, of dat ze zouden verweken, waardoor vuil nog sneller aan de gevels blijft kleven. Vanwaar deze uitspraken komen is ons niet gekend. Misschien heerst verwarring tussen siliconengebaseerde waterwerende producten en siliconenkitten? Feit is dat de waterwerende producten die voldoen aan de hoger vermelde definitie, gevels wel degelijk properder houden. Het meest systematische bewijs is het proefstation van het WTCB in Limelette, waar in 1967 een testmuur met 30 witte kalkstenen werd opgebouwd, waarbij delen van de steen met producten uit die tijd behandeld werden, en delen niet. Uiteindelijke doel van die muur was om de duurzaamheid van de behandelingen te bestuderen. Het mooie aan deze opstelling is dat er bijna ‘afgelezen’ kan worden welke behandelingen na meer dan 40 jaar nog vrij goed werken: die zones zijn een stuk properder dan de oppervlaktes, van dezelfde steen, die niet behandeld werden. Talrijke praktijktoepassingen van hydrofobeermiddelen die plaatselijk zijn aangebracht op gebouwen laten hetzelfde zien. Theoretisch is het ook eenvoudig te vatten waarom dit zo is. Het water dat over gevels vloeit bij regen bevat allerlei onzuiverheden. Stof dat in de lucht hangt, maar ook stof dat reeds op de gevel hing. Met behulp van water worden deze onzuiverheden afgezet in de poriënstructuur, waardoor deze niet kunnen weggewassen worden door afstromend regenwater. Bij een waterwerende gevel kan het vuil echter niet diep in de poriën worden afgezet. En daardoor stroomt vuil ook weer gemakkelijker van de gevel af tijdens regenperiodes, met een nette gevel als resultaat. De realiteit is echter dat dit effect moeilijk in het laboratorium kan worden getest. Eigenlijk bestaat tot heden geen procedure om op een versnelde wijze het vervuilingsproces van bouwmaterialen in het laboratorium te onderzoeken.


7

Dat een dergelijke test complex zou zijn hoeft geen betoog, gezien deze zowel beroeting of bestoffing van een substraat, gecombineerd met een afspoeling inhoudt. 6. Wat wordt er dan wél getest? Het effect van een waterwerende behandeling kan kwantitatief op volgende kenmerken, die in de betreffende definitie worden aangegeven, bepaald worden:

de waterabsorptie; de waterdampdoorlaatbaarheid; en, het visueel aspect (kleur en glans).

De waterabsorptie wordt daarnaast opgevolgd in functie van kunstmatige veroudering die de duurzaamheid van een waterwerende behandeling in kaart brengt. Een belangrijke test, niet zozeer voor de efficiëntie van het product, is de identificatie van het waterwerend product. Een dergelijke test is absoluut noodzakelijk indien een gebruiker wenst na te gaan in hoeverre een door hem/haar aangekocht product conform is aan dit destijds getest voor de opmaak van het testrapport en/of dit vermeld in het lastenboek. In geval een product dat beschikt over een technische goedkeuring wordt gekozen is dergelijke conformiteitstest principieel overbodig. De procedure voor een technische goedkeuring omvat immers een regelmatige identiteitscontrole van het product in de fabriek. De volledige proefprocedure, zoals weergegeven in de eerder vermelde Technische Voorlichting 224 over waterwerende oppervlaktebehandelingen, werd gevoegd aan de bijlage van deze syllabus. In hetgeen volgt geven we nog een aantal bemerkingen bij de procedure.

7. Identificatie van het product Het product wordt geïdentificeerd aan de hand van het droge-stofgehalte en de analyse van het IR-absorptiespectrum (Fourier Transformatie Infrarood spectroscopie, FT-IR). Het FT-IR spectrum vormt de ‘vingerafdruk’ van het product: zowel het solvent als het actief bestanddeel (en andere bestanddelen) hebben een uniek absorptiepatroon waaruit de aard van de scheikundige groepen wordt afgeleid. De concentratie aan actieve bestanddelen kan hieruit niet worden opgemaakt. Het droge stofgehalte kan een maat zijn voor het gehalte aan actieve bestanddelen. Hierbij wordt een gekende hoeveelheid product geconditioneerd bij standaardomstandigheden gedurende één week. Uit het gewichtsverschil wordt het percentage droge stof afgeleid. Er dient hierbij benadrukt dat het


8

percentage droge stof geen synoniem is voor het gehalte aan actieve stof. Voornamelijk in geval van sterk vluchtige actieve bestanddelen zal het percentage droge stof sterk afwijken van de concentratie aan actieve bestanddelen. Het percentage droge stof is naast de FT-IR analyse onontbeerlijk voor de conformiteitstest van een bepaald type product. 8. Substraten Vier substraten worden gebruikt voor de opmaak van een testrapport, meer bepaald drie natuurstenen (Massangis, Euville, Savonnières) en één type baksteen. De keuze voor de natuursteen is gebaseerd op hun veelvuldige toepassing in Belgische bouwconstructies enerzijds en hun verschillende poriënstructuur anderzijds. Massangis en Euville steen hebben een porositeit rond 10%. Het merendeel van de poriën van de Massangis steen is zeer fijn in tegenstelling tot deze van de Euville steen. Net zoals voor de baksteen is de porositeit van de Savonnières steen opmerkelijk hoger (rond 30%) voornamelijk bestaande uit middelgrote poriën. Bijkomende redenen voor de keuze van deze drie types natuursteen is de makkelijke verkrijgbaarheid naast de vrij homogene materiaalkenmerken. Voor een systematische testmethodiek is het met name een absolute noodzaak dat de meetresultaten van verschillende producten onderling vergelijkbaar zijn. Uiteraard zijn de proefstukken vrij van scheuren of andere defecten. Een eventueel scheuroverbruggend effect maakt dan ook geen deel uit van de proefprocedure. In de praktijk nemen we aan dat hydrofobeermiddelen geen scheuroverbruggend effect hebben van zodra de scheur breder is dan 0,3 mm. 9. Karakterisering van de proefstukken voor de test. Voorafgaandelijk aan de waterwerende behandeling worden de proefstukken individueel onderworpen aan een karakteriseringstest bestaande uit de kleur-, de glans- en de waterabsorptiemeting onder lage druk (Karsten meting). De testresultaten dienen als referentie ter interpretatie van het effect van de waterwerende behandeling.

10. Behandeling van de proefstukken Er werd geopteerd voor een behandelingswijze die zoveel mogelijk deze van de praktijk benadert. In de praktijk worden producten (idealiter) aangebracht tot ‘ogenblikkelijke verzadiging’, door middel van spray, met een borstel of een rol. Deze methodiek is moeilijk toepasbaar op proefstukken van beperkte afmetingen (15x5 cm).


9

Parallelle testen uitgevoerd in situ en in het laboratorium hebben uitgewezen dat een proefstuk dat gedurende 5 seconden in contact met het waterwerende middel wordt gebracht een vergelijkbare verbruik vertoont als een gevel die behandeld wordt tot ogenblikkelijke verzadiging. Voor de crèmevormige producten is de behandeling eenvoudiger: er wordt product aangebracht volgens de producthoeveelheden aangeraden door de fabrikant. 11. Conditionering van de proefstukken Na behandeling worden de proefstukken geconditioneerd gedurende één week bij 20°C/50% relatieve vochtigheid, noodzakelijk vo or het verdampen van het verdunningsmiddel enerzijds en de polymerisatie van de actieve bestanddelen anderzijds. 12. Initiële doeltreffendheid van het product Voor de bepaling van de initiële doeltreffendheid van een waterwerende behandeling kunnen twee types waterabsorptieproeven worden uitgevoerd, de waterabsorptie onder lage druk en de capillaire waterabsorptie. Deze laatste wordt, alhoewel internationaal wijd toegepast, door het WTCB en het KIK niet toegepast. De reden hiervoor is:

een capillaire waterabsorptie dient uitgevoerd op proefstukken van andere afmetingen (5x5x5 cm) dan deze voor de kunstmatige veroudering (15x5x2 cm). Dit impliceert een verhoging van het aantal proefstukken. Bovendien is een dergelijke proef tijdsrovend (tot 48 uur) hetgeen de planning van de proeven bemoeilijkt. een capillaire waterabsorptieproef sluit niet geheel aan bij de realiteit, in het bijzonder de tijdsduur. Slagregenbelasting duurt met name zéér zelden meerdere uren of dagen.

Een meting van de waterabsorptie onder lage druk, de zogenaamde Karsten meting, simuleert een blootstelling aan regen bij een winddruk van 140 km/uur gedurende een kortere tijd (15 minuten) waardoor deze nauwer aansluit bij de realiteit.

13. Duurzaamheid van een behandeling Bepaalde chemische bindingen van een gepolymeriseerd waterwerend product kunnen tijdens blootstelling aan UV-stralen gebroken worden. Het resultaat van dit oppervlakteverschijnsel is een verlaagd parelend effect van de waterwerende behandeling hetgeen vaak ten onrechte wordt geïnterpreteerd als een verlies van een waterwerend effect. Onderzoek heeft even wel uitgewezen dat het parelend effect geen maat is voor de efficiëntie van een product [2,3]. Waterwerende behandelingen, voor zover oordeelkundig


10

uitgevoerd, kunnen tot 30 à 40 jaar doeltreffend zijn [4-6] en dit terwijl het parelend effect reeds lang verdwenen kan zijn. Duurzaamheid is een aspect dat in het buitenland niet systematisch door laboratoria getest wordt, hoewel dit toch een belangrijke eigenschap is. Vanuit economisch en ecologisch standpunt is het immers niet wenselijk dat een behandeling om de 5 jaar wordt herhaald. Duurzaamheidstesten hebben bovendien als voordeel dat ook de werkelijke eigenschappen van watergedragen producten tot uiting komen. Aangebrachte waterige emulsies of gedispergeerde producten hebben de vervelende eigenschap dat ze niet onmiddellijk een gewenst waterwerend effect vertonen en dit ten gevolge van de aanwezigheid van zogenaamde emulgatoren. Eens deze van de gevel weggespoeld zijn, werken dergelijke producten doorgaans prima. Indien men bijgevolg enkel de initiële efficiëntie zou meten, zouden dergelijke watergebaseerde producten systematisch slechter scoren dan solventgedragen producten. Bij de kunstmatige verouderingstest wordt ook het uitspoelen van de emulgatoren gesimuleerd, waardoor deze test ook een beter beeld geeft van de prestaties van watergebaseerde producten. 14. Waterdampdiffusie karakteristieken Zoals eerder vermeld verandert een waterwerende oppervlaktebehandeling de waterdampdiffusie kenmerken niet noemenswaardig. Dit heeft alles te maken met het feit dat het hier niet om filmvormende of poriënvullende producten gaat. De poriën blijven na behandeling open waardoor watermoleculen in de vorm van waterdamp naar buiten kunnen diffunderen. Hieruit mag niet worden afgeleid dat een waterwerende behandeling het drooggedrag van een bouwmateriaal nauwelijks beïnvloedt. Het drooggedrag van een onbehandeld materiaal bestaat immers uit twee fasen: een eerste en snelle fase waarbij vloeibaar water migreert naar het oppervlak door capillaire stromingen en van daar verdampt. Van zodra het vochtgehalte onvoldoende is om het oppervlak nat te houden, treedt droging op door diffusie van waterdamp vanuit het materiaal naar het oppervlak. Dit laatste komt overeen met de tweede en eerder trage droogfase. In geval van een waterwerende behandeling is droging enkel mogelijk dmv diffusie van waterdamp doorhaan de waterwerende laag hetgeen een veel trager proces is. Dit verklaart ook waarom een waterwerend product best niet te diep in de ondergrond doordringt: het is immers een oppervlaktebescherming, die het droogproces van via de gevel ingedrongen water alsnog mogelijk maakt. Het verlaagd drooggedrag van een bouwmateriaal behandeld met een waterwerend middel heeft ook gevolgen voor de toepassingsmogelijkheden. Voor gevels die lijden aan capillair opstijgend grondvocht of kampen met een lekkende dakgoot wordt een waterwerende behandeling afgeraden. Dit is eveneens het geval voor gevelmaterialen met een belangrijk scheurenpatroon.


11

Hoewel de meting van de droogsnelheid van behandelde materialen in de procedure in bijlage wordt vermeld, wordt ze niet systematisch uitgevoerd in de testprocedure. Er wordt van uitgegaan dat, bij dampopen systemen, de droogsnelheid op een vergelijkbare manier beïnvloed wordt. 15. Invloed op het uitzicht De invloed van een waterwerende behandeling op het visueel aspect wordt nagegaan aan de hand van kleur- en glansmetingen. Wat kleur betreft wordt aangenomen dat een kleurverschil, uitgedrukt als ∆E, < 3 niet zichtbaar is met het blote oog. Alhoewel een kleurverschil van vele factoren afhangt (persoonsgebonden gevoeligheid, aard van de belichting, textuur en homogeniteit van het substraat) wordt een gemeten waarde lager dan 3 als algemeen aanvaardbare consensus beschouwd. Er dient bemerkt dat kleur- en glanswijzigingen ten gevolge van een waterwerende behandeling doorgaans in de loop van de tijd verdwijnen. 16. Klasse-indeling van de prestaties van de producten Om niet verloren te lopen in cijfers worden de prestaties van een waterwerende behandeling naast cijfermatig, ook in klassen uitgedrukt. De verschillende prestatieklassen staan netjes aangegeven in de TV224 gevoegd aan de bijlage. 17. Technische Goedkeuringen Op basis van de testrapporten die door het samenwerkingsverband WTCB-KIK worden afgeleverd, kan, mits betaling, een Technische Goedkeuring bij de BUTGb worden aangevraagd. Dergelijke goedkeuring herneemt de resultaten in de rapporten, samen met aanbevelingen voor het gebruik van de producten. Het is belangrijk om op te merken dat Technische Goedkeuringen aangevraagd moeten worden door de fabrikant en dus niet automatisch uitgereikt worden. Een technische goedkeuring garandeert principieel een constant productieproces waaruit dezelfde prestaties van aangekochte producten als het destijds geteste product kunnen worden afgeleid. Het beschikken over een Technische Goedkeuring is principieel geen maatstaf voor het goed gedrag van een waterwerend product. Het is steeds belangrijk om in het verslag na te gaan of het product ook effectief goed is voor de toepassing die men voor ogen heeft. Het is immers perfect mogelijk dat een uitstekend product voor baksteenmetselwerk maar matig scoort voor een kalksteen. Of dat de resultaten op de ene kalksteen niet dezelfde zijn als op de andere. Indien een product niet beschikt over een technische goedkeuring mag hieruit niet worden afgeleid dat de prestaties ervan laag zijn. Zeker in dit geval is het


12

ten sterkste aangewezen producten geleverd op de werf te onderwerpen aan een conformiteitscontrole. Een staal van het aangekochte product wordt door de laboratoria van het KIK, die over de noodzakelijke databank van waterwerende middelen beschikt, opnieuw onderworpen aan een identificatieproces bestaande uit het droge-stofgehaltebepaling en een FT-IR analyse. De bovenstaande testmethode, en ook de technische goedkeuringen, hebben enkel betrekking op het product getest op aan aantal ondergronden in laboratoriumomstandigheden. Ze garanderen geenszins dat elke behandeling in de praktijk gebruik makende van een dergelijk product systematisch gelijkaardig zal presteren. Om de kwaliteit van een waterwerende gevelbehandeling te garanderen, is niet enkel het product van belang. Van even groot belang zijn de omstandigheden (weer, temperatuur, wind, luchtvochtgehalte, …), de toestand van het substraat (voldoende droog, voldoende samenhangend, al dan niet geschikt zijn van het substraat om überhaupt behandeld te kunnen worden, …), de bekwaamheid van de uitvoerder en de wijze van aanbrengen (van boven naar beneden, voldoende product, niet teveel product, ...). Alle technische goedkeuringen zijn gratis te downloaden van de website van BUTGb (www.butgb.be) en uiteraard ook verkrijgbaar via de fabrikanten of importeurs van deze producten.

18. Besluit Waterwerende oppervlakteproducten zijn een welgedefinieerde klasse van producten, die ervoor zorgen dat de wateropname door capillariteit verminderd wordt, zonder dat de dampdiffusie of het uitzicht van het behandelde materiaal verandert. Dat is het allerbelangrijkste doel van dergelijke behandeling. De systematische testprocedure ter evaluatie van het gedrag van waterwerende middelen, op punt gesteld door het samenwerkingsverband WTCB-KIK, is gebaseerd op de hygrische eigenschappen van baksteen en natuursteen. Deze procedure wordt reeds sinds de jaren 1980 toegepast die leidt tot een gecentraliseerde kennis van in België aangeboden producten, hetgeen uniek is op wereldvlak. De uitgebreide procedure op zich geniet overigens veel interesse vanuit het buitenland. Deze testprocedure kan gevolgd worden door de aanvraag van een technische goedkeuring. De technische goedkeuring geeft aan dat er een constante productkwaliteit is, én dat het product voor minstens een aantal toepassingen geschikt is. We willen er nog op wijzen dat gelijkaardige labels zoals (technische goedkeuringen) in het buitenland of op Europees niveau niet noodzakelijk dezelfde lading dekken. Zo is een CE-markering bijvoorbeeld geen kwaliteitskeurmerk, wat een technische goedkeuring wél is.


13

Referenties 1. Technische Voorlichting 224, Waterwerende Oppervlaktebehandeling WTCB, 2002 (gevoegd aan de bijlage van deze syllabus) 2. H. De Clercq, E. De Witte, Effectiveness of silicon based water repellent agents at different application conditions – Part II : commercial water repellents, International Journal for Restoration of Buildings and Monuments, Vol. 7, No 6, pp 641-654 (2001) 3. H. De Clercq, E. De Witte, Effectiveness of commercial silicon based water repellents applied under different conditions, International Journal for Restoration of Buildings and Monuments, Vol. 8, No 2/3, pp 149-164 (2002) 4. H. De Clercq, Y. Van Hellemont, A. Pien, Duurzaamheid van waterwerende behandelingen, bijdrage deze syllabus. 5. Doeltreffendheid en duurzaamheid van hydrofobeermiddelen, 01/09/199631/08/1998, contract : SSTC/IRPA-NO/39/017 6. H. De Clercq, Y. Vanhellemont, A. Pien, Waterwerende behandelingen op monumenten : realistisch of utopisch ?, M&L tijdschrift, 26 jaargang Nr. 3, mei-juni 2007, pp 56-62


14

Duurzaamheid van waterwerende behandelingen Hilde De Clercq Koninklijk Instituut voor het Kunstpatrimonium (KIK), Jubelpark 1, 1000 Brussel Yves Vanhellemont, André Pien Wetenschappelijk en Technisch Centrum voor het Bouwbedrijf (WTCB), Brussel 1. Inleiding Historische gebouwen en monumenten hebben vaak te kampen met allerlei vochtproblemen veelal met schade tot gevolg. Vaak dient de oorzaak van de vochtproblematiek te worden gezocht in meerdere vochtbronnen: lekkende dakgoot, capillair opstijgend grondvocht, condensatie, waterdoorslag, enz.... Met het oog op een duurzaam behoud van ons monumentaal patrimonium onderzoekt het laboratorium van het KIK in nauwe samenwerking met het WTCB reeds verschillende decennia de materialen waaruit ons onroerend erfgoed is opgebouwd alsook de behandelingsproducten en –technieken waaronder hydrofoberingen of waterwerende behandelingen [1-17]. Binnen dit samenwerkingskader worden de kenmerken van commerciële waterwerende producten reeds sinds het begin van de jaren ‘80 van de vorige eeuw systematisch geëvalueerd aan de hand van aangepaste laboratoriumproeven gebaseerd op kunstmatige veroudering. De gebundelde resultaten vormen een overzichtelijk geheel dat de evolutie van de hydrofobeermiddelen en hun eigenschappen in kaart brengt. Dit onderzoeksgeheel heeft geleid tot een verruiming van de kennis van de kenmerken van deze zogenaamde “moderne” middelen die even wel reeds sinds de jaren ’60 van de vorige eeuw aangeboden worden [18-21]. De monumentenwereld in Vlaanderen kent controverses en wisselende affecties voor waterwerende behandelingen die op zich extra gevoed worden door het irreversibele karakter van een dergelijke uitvoering. Hierbij kan het gaan om een esthetische impact of verandering van het uiterlijk naast angst voor schade ten gevolge van de behandeling. In deze bijdrage wordt dieper ingegaan op het gedrag van waterwerende behandelingen in natuurlijke omstandigheden gebaseerd op een uitgebreid praktijkonderzoek, variërende van testmuren tot gebouwen en monumentale constructies, gerealiseerd binnen diverse nationale en internationale onderzoeksprojecten [9, 10, 22, 23]. Deze bijdrage hoopt een constructief dialoog te bewerkstelligen binnen de betrokken partijen waardoor wetenschappelijk verantwoorde en doordachte keuzes kunnen gemaakt worden met betrekking tot waterwerende behandelingen [24].


15

2. Evolutie van de aard van de waterwerende producten Van oudsher wordt lijnolie gebruikt voor het beschermen van gevels naast wassen. Over de laatste decennia heen kennen de silicone waterwerende systemen een constant proces van aanpassing in formulatie gedreven door ecologische en commerciële aspecten (tabel 1) [25]. De eerste klasse verscheen in de jaren ‘1960 bestaande uit zogenaamde silicone harsen opgelost in een organisch solvent, voornamelijk alcoholen. Dit type producten was gekenmerkt door diverse nadelen, zoals lage alkali-stabiliteit, oplosbaarheid en indringvermogen. Vanaf de jaren 1970 start dan ook de productie van silicone verbindingen met een lager moleculair gewicht, de zogenaamde oligomere siloxanen opgelost in een organisch solvent. Voor de bescherming van beton bleken de monomere silicone bestanddelen of silanen de beste resultaten te vertonen, commercieel verkrijgbaar vanaf ongeveer 1980. Zo’n 20 jaren geleden komen vanuit ecologisch standpunt milieuvriendelijke producten op de markt, met een lager gehalte aan “vluchtige organische bestanddelen (VOC)”, bij voorkeur vrij van solventen. Dientengevolge zien de in water gedispergeerde silicone producten het daglicht. Producten in de vorm van een “crème of gel” vervolledigen dit productengamma vanaf de 21e eeuw. Dit ecologisch bewustzijn dringt eveneens door in België zoals blijkt uit de evolutie van het aantal nieuw aangeboden watergedragen producten waarvoor een testrapport werd opgemaakt (figuur 1). De laatste jaren zijn waterwerende producten tevens verkrijgbaar in poedervorm waarbij het waterwerend actief bestanddeel is aangebracht op een anorganische drager waardoor dit als dusdanig kan aangewend worden in droge mortelmengsels. Tabel 1: overzicht van de evolutie van de aard van silicone waterwerende middelen Jaar Chemische aard silicone Fysische aard product 1960 Silicone harsen Solventgedragen 1970 Oligomere siloxanen 1980 Silanen 1985 Mengsel silanen/oligomere siloxanen 1988 Silanen Gedispergeerd in water 1994 Mengsel silanen/gemodificeerde 2000 Crème oligomere siloxanen 2002 Silanen Poeder 2005 Mengsel silanen/gemodificeerde oligomere siloxanen Wat de hierboven vermelde silicone verbindingen gemeen hebben is de aanwezigheid van een hydrofobe alkylgroep en hydrofiele alkoxygroepen (SiOR, waarbij R veelal methyl of ethyl is). Eens aangebracht op steenachtige materialen, reageren de alkoxygroepen tot vorming van onstabiele intermediaire Waterwerende behandelingen: realistisch of utopisch ? – Brussel, 26 maart 2010

16

silanolen die spontaan polycondenseren tot vorming van een waterwerende film. Aan het lijstje weergegeven in tabel 1 kunnen de siliconaten worden toegevoegd die tot 1990 de actieve bestanddelen van de watergedragen hydrofobeermiddelen omvatten. De laatste 20 jaren worden zo goed als geen nieuwe producten op basis van siliconaten aangeboden.

% gehalte aan watergedragen producten

100

80

60

40

20

0 1980

1984

1988

1992

1996

2000

2004

jaar

Figuur 1: procentueel aandeel van watergedragen hydrofobeermiddelen van de voorbije 30 jaren.

3. Evaluatie van de efficiëntie van een waterwerende behandeling. Het waterwerend gedrag van hydrofoberingen wordt vaak gevisualiseerd en beoordeeld op basis van het parelend effect (figuur 2) alhoewel deze methodiek sterk in vraag wordt gesteld [15,16]. Het parelend effect is het resultaat van het verschil in oppervlaktespanning tussen water en silicone verbindingen (respectievelijk 72 mN.m-1 en 22 mN.m-1) waardoor vloeibaar water niet kan worden opgenomen door behandelde zones. Hierbij is het belangrijk te noteren dat een waterwerende behandeling de poriën niet blokkeert en de waterwerende film de permeabiliteit van waterdamp garandeert. Waterabsorptiemetingen uitgevoerd met de Karsten pijp (RILEM25) en onder de noemer van “initiële waterwerende efficiëntie” zijn dan weer een meer wetenschappelijke benadering doch, net zoals de evaluatie van het parelend effect, in wezen enkel een bevestiging van het aanbrengen van een product dat een lagere oppervlaktespanning heeft dan en niet compatibel is met water. Zonder de producten behandelingsgegevens kunnen geen voorspellingen worden gedaan met betrekking tot het gedrag op langere termijn. Ter

Waterwerende behandelingen, realistisch of utopisch ? – Brussel, 26 maart 2010

17

beoordeling van het lange termijn effect is een monitoring van het waterwerend effect noodzakelijk dat in de praktijk nooit gerealiseerd wordt.

Figuur 2: parelend effect van baksteenmetselwerk behandeld met een hydrofobeermiddel. Bij hydrofobering wordt in lastenboeken veelal een levensduur van 5 tot 10 jaar vermeld. Uit onderzoek blijkt inderdaad dat het oppervlakkig parelend effect na verloop van tijd verdwijnt gezien UV-straling het product afbreekt. Het product blijft in het materiaal even wel effectief hetgeen blijkt uit lage gemeten waterabsorpties [15, 16, 26].

4. Korte en lange termijn gedrag van waterwerende behandelingen : de praktijk 4.1 praktijkonderzoek WTCB De resultaten van waterabsorptiemetingen van in 1967 met polymere methylsiloxane verbindingen behandelde kalkstenen ondergronden [23] zijn weergegeven in figuur 3. De betreffende testmuren bevindingen zich op het domein van het WTCB dat gelegen is in een eerder landelijke omgeving. Deze tonen enerzijds aan dat, zelfs tot 35 jaar na de behandeling, een aanvaardbaar waterwerend effect mogelijk is en anderzijds dat met een aantal producten een duurzaam waterwerend effect niet haalbaar is. Deze bevindingen, op zich bevestigd door een beperkt praktijkonderzoek uitgevoerd op behandelde gebouwen eind de jaren ‘1970 [23], vormden begin de jaren ‘80 van vorige eeuw de basis voor het lanceren van systematische laboratorium testprocedures voor waterwerende producten die uiteindelijk hebben geleid tot testrapporten van commerciële middelen zoals we ze vandaag nog steeds kennen.


18

100 90 doeltreffendheid (%)

80

Product I

70 60 50

Producten II en III

40 30 20 10 0 0

5

10

15

20

25

30

35

ouderdom van de behandeling (jaar)

Figuur 3: Evolutie van de gemiddelde doeltreffendheid van waterwerende behandelingen die in 1967 werden uitgevoerd op 40 kalksteensoorten.

4.2 Praktijkonderzoek KIK In het kader van diverse nationale en internationale projecten werden meer dan 30 monumentale constructies, in het verleden behandeld met een waterwerend middel, onderzocht. De evaluatie van het gedrag van waterwerende behandelingen op monumentale constructies is gebaseerd op een nauwkeurige beschrijving van de conserveringstoestand op basis van een visuele beoordeling, gebruik makende van een systematische terminologie [26]. Daarnaast werden boorstalen gelicht van steen en voeg voor de dosering van het vocht- en zoutgehalte waarvan de resultaten gebruikt worden om inzicht te verwerven in het gedrag van waterwerende behandelingen en eventuele schadeclaims te kunnen interpreteren. De resultaten van waterabsorptiemetingen uitgevoerd op de onderzochte behandelde monumentale constructies werden gebundeld volgens de aard van de ondergrond, meer bepaald baksteen en mortel (respectievelijk figuur 4 en 5). De resultaten worden uitgedrukt als ∆15-5 (ml), met name de hoeveelheid water die tussen de 15e en 5e minuut door het testvlak wordt geabsorbeerd. Gelijkaardig aan het praktijkonderzoek van het WTCB, kan uit dit praktijkonderzoek worden afgeleid dat een efficiënte waterwerende behandeling mogelijk is en dit globaal tot 30 jaar. Figuur 6 geeft een mooi voorbeeld van een geslaagde waterwerende behandeling. De resultaten van figuren 4 en 5 tonen aan dat er geen eenduidig verband bestaat tussen het waterwerend gedrag van gehydrofobeerde steenachtige materialen en de ouderdom van de behandeling : zowel bij vrij jonge (<5 jaar) als bij behandelingen met een ouderdom tot 35 jaar worden zowel uitstekende als onvoldoende resultaten bekomen. Vooral voor de eerder jonge waterwerende behandelingen waar het beoogde effect niet wordt behaald, stelt zich de vraag of de behandeling oordeelkundig werd uitgevoerd en met een product waarvan het gehalte aan actief bestanddeel conform is met de aanbevolen waarden [23]. Onderzoek in het laboratorium van


19

kunstmatig verouderde behandelingen heeft immers aangetoond dat het gehalte aan actieve stof de waterwerende duurzaamheid van de behandeling beïnvloedt [3,4,7,8]. Figuur 7 illustreert de gemiddelde waterabsorptie van baksteen en kalksteen behandeld met een waterwerend middel behorende tot de familie van de oligomere siloxaanverbindingen waarvan het actief stofgehalte varieert van 2,5 tot 10 g% na kunstmatige veroudering. Beide ondergronden behandeld met een 10 % oplossing van oligomere siloxaanverbindingen absorberen nauwelijks water na kunstmatige veroudering. Het verlagen van het gehalte aan actieve bestanddelen resulteert, in het bijzonder voor kalksteen, globaal in een verhoogde waterabsorptie nà kunstmatige veroudering en bijgevolg verlaagde duurzaamheid, en dit terwijl vóór veroudering geen waterabsorptie wordt gemeten. Dit illustreert te meer dat de initiële waterwerende efficiëntie gemeten adhv waterabsorptiemetingen geen enkele informatie biedt naar duurzaamheid enerzijds en de noodzaak tot een controle van het waterwerend product geleverd op de werf anderzijds. Dit laatste wordt jammer genoeg nooit gerealiseerd.

4 3,5

ml

3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0

5

10

15

20

25

30

35


15-5, ml

Figuur 4: waterabsorptie (∆15-5, ml) van behandelde baksteen in functie van de ouderdom van de behandeling

4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0

5

10

15

20

25

30

35


Figuur 5: waterabsorptie (∆15-5, ml) van voegwerk in functie van de ouderdom van de behandeling.


20

Figuur 6: Gemeentehuis Borgerhout, ouderdom van de waterwerende behandeling: 15 jaar.

D15 - 5 , ml

3 2,5

kalksteen

2 1,5 1

baksteen

0,5 0 0

2

4

6

8

10

12

concentratie actief bestanddeel (g%)

Figuur 7: ∆ 15-5 (ml) van kalksteen en baksteen behandeld met een waterwerend middel op basis van oligomere siloxaanverbindingen met een verschillend actief stofgehalte na kunstmatige veroudering. 5. Risico’s van een waterwerende behandeling Dat een waterwerende behandeling geenszins als standaard restauratieprocedure mag gekopieerd worden in lastenboeken is duidelijk [24]. Een dergelijke behandeling dient niet te worden geïnterpreteerd als zijnde een wondermiddel voor elk vochtprobleem. Problemen met opstijgend vocht kunnen niet door middel van een hydrofobering worden voorkomen. Hiervan getuigt het lage muurgedeelte van het baksteenmetselwerk van een gevel van het Begijnhof te Diest, 12 jaar na de waterwerende behandeling (figuur 8). De waterwerende laag vormt een blokkade voor in water migrerende zouten. Deze kristalliseren voornamelijk achter de waterwerende zone waar zich het verdampingsfront van water bevindt. De gepaard gaande kristallisatiespanning kan schade veroorzaken [10]. Waterwerende behandelingen, realistisch of utopisch ? – Brussel, 26 maart 2010

21

Figuur 8: Diest, Begijnhof, detail van het laag muurgedeelte van een gevel onderhevig aan opstijgend vocht, 12 jaar na de waterwerende behandeling. Om hydrofobeermiddelen effectief te kunnen aanbrengen dient de ondergrond een voldoende samenhang te vertonen en vrij van scheuren en openingen te zijn. Lokale defecten in een behandelde gevel, zoals uitspringend voegwerk, scheuren en materiaalverlies aan het oppervlak, kunnen de oorzaak zijn van massale vochtopname tijdens regenperiodes met exponentiële schade tot gevolg. In geval van vorstgevoelige bouwmaterialen wordt, zelfs nadat beschadigde materialen vooraf werden vervangen, een waterwerende behandeling eerder afgeraden, in het bijzonder voor gebouwen met belangrijke architectonische klemtonen. Vocht dat eventueel ten gevolge van capillair opstijgend grondvocht in het metselwerk migreert of via barstjes of scheurtjes tijdens regenperiodes binnen dringt kan, ten gevolge van de sterke daling van de droogsnelheid zoals geïllustreerd in figuur 9, in winterperiodes aanleiding geven tot materiaalverlies. Figuur 10 illustreert vorstschade van baksteenmetselwerk van de H. Kruisverheffingskerk te Lampernisse opgetreden na de waterwerende behandeling.

gewichtsverlies (g.m -2)

10000

8000

6000

4000

2000

0 0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

tijd (uur)

Figuur 9: droogproces van een baksteen voor (rood) en na (groen) waterwerende behandeling


22

Figuur 10: detail van vorstschade na waterwerende behandeling (Lampernisse, H. Kruisverheffingskerk, ouderdom van de waterwerende behandeling : 9 jaar) Voorts dient gesteld dat hydrofobeermiddelen geen biocides zijn. Figuur 11 illustreert de plintzone van de westgevel van de St. Pieterskerk te Leuven, minder dan 5 jaar na de waterwerende behandeling. Alhoewel hydrofobeermiddelen dikwijls een remmend effect hebben op mossen- of algengroei, kunnen ze in specifieke gevallen stimulerend werken voor biologische contaminatie. Enkel biocides zijn geschikt om algen- en mosgroei tijdelijk te bestrijden. Ook waterwerende middelen waaraan een biocide werd toegevoegd hebben een beperkt effect met betrekking tot het bestrijden van microorganismen [23].

Figuur 11: Leuven, St. Pieterskerk, plintzone westgevel. Minder dan 5jaar na de waterwerende behandeling wordt algengroei vastgesteld. Hydrofobeermiddelen kunnen een zelfreinigend effect bewerkstelligen, op voorwaarde weliswaar dat de gevels in kwestie blootstaan aan regen, waardoor oppervlakkig vuil kan wegspoelen. Men dient zich dan ook te realiseren dat bij gevels met een uitgesproken architectonische klemtoon een homogene


23

vervuiling of patinering ook na hydrofobering een utopie blijft, zoals mooi geïllustreerd voor een gevel gelegen aan de Grote Markt te Brussel in figuur 12. Recent onderzoek heeft uitgewezen dat geveldelen die beschermd zijn van regen niet minder snel vervuild zijn na een waterwerende behandeling en dus op dit vlak weinig voordeel halen [28]. De reiniging van beschermde zones zou dan weer efficiënter zijn indien een waterwerend middel werd aangebracht.

Figuur 12: Brussel, Grote Markt, gevel woning “La Balance”, 12 jaar na de waterwerende behandeling wordt een differentieel vervuilingspatroon waargenomen. 6. Besluit. Dit artikel beschrijft de resultaten van praktijkonderzoek naar de eigenschappen van waterwerende behandelingen gerealiseerd door het WTCB en het KIK, gaande van testmuren tot gebouwen en monumenten. De resultaten van de testmuur alsook van een dertigtal onderzochte monumenten werden gebundeld waardoor een representatief geheel ontstaat dat de duurzaamheid van waterwerende behandelingen in kaart brengt. Hierbij werd getracht de nadruk te leggen op de mogelijkheden van hydrofoberingen en een verklaring te geven voor die applicaties waar het beoogde effect niet wordt bekomen. Een belangrijk besluit uit het praktijkonderzoek is dat een uitstekende waterwerende efficiëntie van oordeelkundige waterwerende behandelingen gedurende meerdere decennia realistisch is. In sommige gevallen wordt een beoogd duurzaam waterwerend effect niet gehaald waarvoor geen eenduidige verklaring kan worden gegeven. De ontbrekende schakels van het praktijkonderzoek zijn de gegevens over de conserveringstoestand van het


24

parement voor de behandeling (de toestand van het voegwerk, de graad van oppervlakteverwering, de waterabsorptie van steen en voeg, ...) en deze van de behandeling zelf, zoals de weersomstandigheden tijdens de uitvoering, het vochtgehalte van de ondergrond, de gebruikte producten en hun concentratie. Vooral de kwaliteit van het product speelt hierin een belangrijke rol. De controle van het hydrofoberingsmiddel zoals geleverd op de werf wordt echter als weinig zinvol beoordeeld en bijgevolg nooit gerealiseerd. Het is dan ook uiterst noodzakelijk, in het belang van de duurzaamheid van ons onroerend erfgoed en met een maximaal respect voor het ecologische aspect, de overheid te sensibiliseren van de noodzaak tot een wetenschappelijke diagnose van de geschiktheid van de ondergrond voor een waterwerende behandeling enerzijds en van de controle van het geleverde product en van de uitvoering anderzijds. Enkel binnen een dergelijk beleid is een objectieve en wetenschappelijke evaluatie van de duurzaamheid van waterwerende middelen in de praktijk realiseerbaar. Enkel op die manier kan gekomen worden tot een constructief dialoog met de betrokken partijen om uiteindelijk weloverwogen keuzes te kunnen maken. Referenties 1. E. De Witte, S. Florquin, A. Terfve, The efficiency of water repellents for historic buildings, Int. Symposium “Materials and Restoration”, Esslingen 1983, pp 131-135 2. E. De Witte, H. De Clercq, Duurzaamheid van metselhydrofobering, Presentatie Studiedag Restauratie : Historische Materialen en Hedendaagse Technieken, 26 november 1997, Flanders Congres and Concert Centre Zoo Antwerpen 3. H. De Clercq, E. De Witte, R. De Bruyn, A. Pien, Doeltreffendheid en duurzaamheid van hydrofobering : prenormatief voorstel, WTCB tijdschrift (1) 2000, pp 41-52 4. E. De Witte, H. De Clercq, R. De Bruyn, A. Pien, Oberflächenschutzmittel für Gesteinmineralien, die aktuelle Situation im nördlichen Europa, 8. Hanseatische Saniering Bautenschutzmittel Kühlungsborn (1997) 5. R.P.J. van Hees, L.J.A.R. van der Klugt, E. De Witte, H. De Clercq, L. Binda, G Baronio, Test methods for the evaluation of the in situ performance of water repellent treatments, Proceedings of the first International Symposium on Surface Treatment of Building Materials with water repellent agents. Delft, 9-10 November 1995, pp. 14-1/14-16 6. R.P.J. van Hees, J.A.G. Koek, H. De Clercq, E. De Witte, L. Binda, G. Baronio, Evaluation of the performance of surface treatments for the conservation of brick masonry, Proceedings of the 8th International Congress on Deterioration and Conservation of Stone, Berlin, 30.9-4.10.1996, pp.1695-1715 7. E. De Witte, H. De Clercq, R.De Bruyn, A. Pien, Systematic testing of water repellent agents, Proceedings of the first International Symposium on Surface Treatment of Building Materials with water repellent agents. Delft, 910 November 1995, pp 5-1/5-10 8. E. De Witte, H. De Clercq, R.De Bruyn, A. Pien, Systematic testing of water


25

repellent agents, International Journal for Restoration of Buildings and Monuments. Vol.2, No2, 1996, pp 133-144 9. Evaluation of the performance of Surface Treatments for the Conservation of Historic Brick Masonry, Contract EV5V-CT94-0515, Coördinator : RPJ van Hees (TNO-Bouw Nederland) , ISBN : 92-828-2366-0 10. Salt Compatibility of Surface Treatments (SCOST), Contract : ENV4-CT-980710, Coördinator : E. De Witte (KIK) 11. H. De Clercq, D. Vandenberghe, E. De Witte, Application modalities of silicon based water repellent agents, Proceedings of the 5th Int. Kolloquium “Materials Science and Restoration ‘99”, Ed. F.H. Wittmann and A. Gerdes, nov/dec 1999, pp 763-774 12. H. De Clercq, E. De Witte, Reactivity of Functionalised Silicon Compounds on Brick and Limestone, Proceedings of the 2nd International Conference on Water Repellent Treatment of Building Materials, Hydrophobe II, ETH Zürich, September 1998, pp 21-36 13. H. De Clercq, E. De Witte, Reactivity of silicon based water repellent agents at different application conditions – Part I : reactivity of model compounds, International Journal for Restoration of Buildings and Monuments, Vol. 7, No. 1, pp 63-78 (2001) 14. H. De Clercq, E. De Witte, Effectiveness of silicon based water repellent agents at different application conditions – Part II : commercial water repellents, International Journal for Restoration of Buildings and Monuments, Vol. 7, No. 6, pp 641-654 (2001) 15. H. De Clercq, E. De Witte, Effectiveness of commercial silicon based water repellents applied under different conditions, Proceedings of the 3th International Conference on Surface Technology with water repellent agents, Hannover, 25-26/9, (2001), pp 179-190 16. H. De Clercq, E. De Witte, Effectiveness of commercial silicon based water repellents applied under different conditions, International Journal for Restoration of Buildings and Monuments, Vol 8, No 2/3, pp 149-164 (2002) 17. H. De Clercq, Y. Vanhellemont, A. Pien, Vooronderzoeken en controles van behandelingen van monumentale gebouwen : noodzakelijk of overbodig ?, ICOMOS contact, ICOMOS Contact, december 2006 18. E. De Witte, A. Terfve, S. Florquin, The identification of water repellents, Preprints of the Contributions to the International Symposium on The Conservation of stone, II, Bologna, 27-30 October 1981, Edited by R. RossiManaresi, pp 577-585 19. A. Terfve, E. De Witte, Analiza Produselor Commerciale Hidrofobizante, Revista Muzeelor Si Monumentelor 2, 1981, pp 51-54 20. R. Rossi-Manaresi, Effectiveness of conservation treatments for the sandstone of monuments in Bologna, Preprints of the Contributions to the International Symposium on The Conservation of stone, II, Bologna, 27-30 October 1981, Edited by R. Rossi-Manaresi, pp 665- 688 21. E. De Witte, S. Florquin, A. Terfve, Water Repellents as moisture barrier for damp walls, The 7th International Symposium on the Conservation and Restoration of Cultural Property, Tokyo 1983, pp 169-179 22. Doeltreffendheid en duurzaamheid van hydrofobeermiddelen, 01/09/199631/08/1998, contract : SSTC/IRPA-NO/39/017 23. WTCB Technische Voorlichting 224 : Waterwerende oppervlaktebehandeling, juni 2002 (gevoegd aan de bijlage van deze syllabus)


26

24. H. De Clercq, Y. Vanhellemont, A. Pien, Waterwerende behandelingen op monumenten : realistisch of utopisch ?, M&L tijdschrift, 26 jaargang Nr. 3, mei-juni 2007, pp 56-62 25. M. Roos, F. König, S. Stadtmüller, B. Weyershausen, Evolution of silicone based water repellents for modern building protection, proceedings in Hydrophobe V, 5th international Conference on Water Repellent Treatment of Building Materials, Ed. H. De Clercq and A.E. Charola, 15-16 April 2008, pp 3-15 26. R.P.J. van Hees, T.G. Nijland, B. Lubelli, Hydrofobering, steenversteviging, anti-graffiti. Risico’s beperken bij gevelbehandeling van monumenten, TNONVMz studiedag, 2 september 2009, Delft, pp 4-13 27. Expert system for the evaluation of the deterioration of ancient brick structures, Contract : EV5V-CT92-0108, Coördinator : K. Van Balen, ISBN : 92-828-6448-0 28. C. Moreau, Vieillissement en milieu urbain de pierres calcaires hydrofugées: évaluation de la durabilité des traitements et de leur impact sur le nettoyage, thèse de doctorat, Université de Reims (2008)


27

Waterwerende behandelingen op beton Luc Schueremans, Departement Burgerlijke Bouwkunde, KULeuven, Kasteelpark Arenberg 40, 3001 Heverlee Samenvatting Deze bijdrage richt zich voornamelijk op gewapend betonnen structuren, of de “monumenten van de toekomst” en het nut van een waterwerende behandeling voor dit type van constructies. In een eerste luik ligt de nadruk op het belang van preventieve maatregelen in het behoud van (gewapend) betonnen structuren. Vanuit de belangrijkste schadeoorzaken, schademechanismen en transportmodellen wordt nagegaan in welke mate een waterwerende behandeling tot nut kan zijn. In een tweede luik wordt het gebruik, het nut en de impact van een waterwerende behandeling als preventieve maatregel geïllustreerd voor de kaaimuur te Zeebrugge. Het gaat hier niet om een historisch gebouw en aldus ligt de nadruk voornamelijk op de methodiek die wordt toegepast bij dit type van monumentale betonconstructies, die uiteraard ook minstens van toepassing zijn bij gewapend betonnen historische gebouwen en monumenten. De effectiviteit van deze preventieve maatregel wordt getoetst op basis van herhaaldelijke meetcampagnes in situ en een numerieke simulatie van het effect ervan op de levensduur van de constructie. 1. Inleiding Schadeprocessen bij gewapend beton Het is belangrijk vooraf in kaart te brengen welke schade(parameters) of schade-evoluties relevant zijn voor (gewapend) beton, om nadien de effectiviteit van waterwerende behandelingen in dat opzicht te beoordelen. De meest optredende gebreken bij gewapend betonnen constructies kunnen in een aantal categorieën ondergebracht worden. Vaak gebeurt het dat verschillende categorieën tegelijk optreden, aanwezig zijn op verschillende plaatsen in de structuur of elkaar in de hand werken [1-3]. Enerzijds kan het beton zelf onderhevig zijn aan schade door velerlei oorzaken: • mechanisch: impact- of overbelasting, (differentiële) zettingen, explosies, trillingen; • chemisch: AAR (alkali-aggregaat-reactie, zie ook bijlage), de inwerking van agressieve stoffen en biologische reacties (biogene zwavelzuur aantasting); • fysisch: vorstdooi cycli, thermische werking, dooizouten, krimp, erosie/slijtage. Anderzijds kan de schade aan het beton veroorzaakt worden door wapeningscorrosie (zie ook bijlage). Deze wordt beïnvloed door: • aanwezigheid van vocht (door slecht functionerende waterafvoer, conceptiefouten, of andere); Waterwerende behandelingen, realistisch of utopisch ? – Brussel, 26 maart 2010

28

• • •

carbonatatie (zie ook bijlage); zwerfstromen; corrosiebevorderaars: chloriden initieel toegevoegd bij het mengsel, of uit de omgeving die aanleiding geven tot putcorrosie (zie ook bijlage).

Figuur 1 geeft dit schematisch weer. Schade aan het beton door wapeningscorrosie

Schade aan het beton

mechanisch

chemisch

fysisch

•Impact •Overbelasting •Zettingen •Explosies •trillingen

•ASR •Zouten,sulfaten •Zacht water •Biologische reacties

•Vorst-dooi •Thermisch •Dooizouten •Krimp •Erosie/slijtage

carbonatatie

zwerfstromen Toegevoegd tijdens mengen chloriden

Corrsosiebevorderaar omgeving •Chloriden •andere

Figuur 1: Schademechanismen beton (overgenomen uit [3] en NBN ENV 15049). Transportmodellen – schademechanismen De schademechanismen bij beton waarop een waterwerende behandeling impact kan hebben, zijn gerelateerd aan transport van waterdamp, vloeibaar water, CO2 en zouten doorheen de beschermende laag: de betondekking. Wanneer een preventieve bescherming van het beton wordt beoogd, zijn het deze parameters waarop de preventieve bescherming kan inspelen om de levensduur van het (gewapend) beton te beïnvloeden. Het modelleren van het transport is een complexe aangelegenheid [4] maar voor een aantal componenten worden vaak eenvoudige modellen gehanteerd die bruikbaar blijken in de praktijk. Het transport van CO2 en chloriden doorheen de betondekking is een diffusiegestuurd proces. Zo kan de diepte van het carbonatatiefront worden berekend door:

xc = A t

(1)

Hierin is: xc: de diepte van het carbonatatiefront, A: de diffusiecoëfficiënt voor CO2 in het beton, t: de tijd. Het transport van chloriden kan vereenvoudigd worden beschreven aan de hand van:


29

 x   Ci (x , t ) = C 0 + (CS − C 0 ).erfc   2 Dt 

(2)

Hierin is: • Ci(x,t): de chloride concentratie op een diepte x en tijdstip t; • C0: de initiële chloride concentratie in het beton; • CS: de chloride belasting aan het oppervlak; • D : de diffusiecoëfficiënt voor Cl--ionen in het beton. Het gunstig effect van bijkomende betondekking en de kwaliteit ervan zijn hierbij duidelijk. Een grotere en/of betere kwaliteit van de betondekking (lagere diffusiecoëfficiënt D) verhogen aanzienlijk de tijd die vereist is voor schadelijke elementen om de wapening te bereiken. De kwaliteit van de betondekking (waaronder de porositeit) beïnvloedt de diffusiecoëfficiënten A en D en daarmee rechtstreeks het beschermende effect op het achterliggend wapeningsstaal. De duurzaamheid van gewapend beton wordt bepaald door de weerstand tegen diverse chemische en fysische processen. In normaal beton verkeert de wapening in een alkalisch milieu met een pH van 12.5 tot 13 en vormt er zich een beschermende patinalaag op het staaloppervlak. Deze laag met een dikte van nagenoeg 10 nm, voorkomt het corrosieproces. Onder invloed echter van het atmosferische CO2 wordt de vrije kalk in het beton gebonden, waarbij het alkalisch milieu verloren gaat. De pH van het beton daalt hierbij tot waarden van 8.5 tot 9 (carbonatatie, zie ook bijlage). Wanneer de carbonatatiediepte gelijk is aan de betondekking, kan de wapening roesten. Voor corrosie is de aanwezigheid van vocht en toetreding van zuurstof uit de lucht nodig, zie ook bijlage. Voor beton in de buitenlucht is voldoende vocht aanwezig om dit proces te onderhouden. De zuurstof kan tevens doorheen de betondekking toetreden. Chloorionen afkomstig van contaminanten (maritiem klimaat, zwembaden, dooizouten), reageren slechts weinig met de vaste fase van het beton en zijn in de poriën voornamelijk terug te vinden als vrije chloriden. Door concentratieverschillen van chloriden aan het oppervlak en dieper in het beton, zullen de chloriden geleidelijk aan migreren naar de wapening toe. Wanneer vrije chloriden in het beton aanwezig zijn, kan de corrosie ook in alkalisch milieu doorgaan. Deze agressieve stoffen in het beton geven aanleiding tot een snel verlopende corrosie, putcorrosie genoemd. De reactie van alkalis met reactieve aggregaten (AAR) is, in tegenstelling tot voorgaande, geen oppervlaktereactie. Het proces speelt zich af in de betonmassa. De alkalis (Na+ en Ka+, komen in het cement voor onder de vorm van oxiden) reageren met de reactieve bestanddelen van het aggregaat wanneer hun gehalte een zekere grenswaarde overschrijdt. De gevormde alkali-silikaatgel zwelt door opname van water (CaSiO3.mH2O) en veroorzaakt expansieve krachten die het beton van binnenuit stukdrukken. De mate waarin deze reactie optreedt, wordt mede bepaald door de vochtigheid van het beton. Waterwerende behandelingen, realistisch of utopisch ? – Brussel, 26 maart 2010

30

Ook hier is de aanwezigheid van water in het beton een bezwarende parameter. Het zijn telkens de expansieve reacties (vorming van corrosieproducten, gelvorming) die trekspanningen in het beton veroorzaken. Overschrijden deze trekspanningen de treksterkte van het beton, dan zal de betondekking barsten en scheuren gaan vertonen. In de gevormde barsten en scheuren verloopt de carbonatatie van het beton onder invloed van CO2 sneller door lokale blootstelling aan de omgevingslucht. Zo ook zal de toevloed van water versneld plaatsvinden. Het beschermend effect van de betondekking gaat verloren waardoor het verval nog versnelt. Finaal zal de betondekking worden afgeduwd, waardoor de wapening volledig is blootgesteld zonder bijkomende bescherming. De schade-evolutie wordt schematisch weergegeven in Figuur 2. In functie van de aanwezige schade, zijn tevens de meest courante consolidatie- en herstellingsmaatregelen in kaart gebracht. Omdat de schade versneld zal optreden en gepaard gaan met steeds grotere consequenties en dus kosten, is het van cruciaal belang tijdig in te grijpen, en verdere gevolgschade niet af te wachten. Hieronder worden een aantal mijlpalen in het schadeproces aangegeven (initiatieperiode tot depassivatie van de betonwapening en propagatieperiode tot finaal structureel bezwijken van de structuur), onder de vorm van het bereiken van grenzen (grenstoestandsfuncties): 1. depassivatie van de wapening; 2. scheurvorming; 3. afstoting van de betonwapening; 4. structureel falen door gebrek aan hechting met, of door reductie van de dwarsdoorsnede van de wapening. De impact van een waterwerende behandeling situeert zich binnen het luik “bescherming tegen indringing” en is daarmee per definitie een preventieve maatregel, toe te passen voorafgaand aan het optreden van schade. In geval van historische gebouwen en monumenten, zal dus moeten overwogen worden in hoeverre het waterwerend middel als preventieve maatregel ter voorkoming van (verdere evolutie van) schade kan worden ingezet.


31

Graad van schade corrosie

Propagatie periode 3

initiatieperiode

Toestand Meetbaar door NDT inschatbaar door meetmethoden monitoring

1

4

2

Tijd

Bescherming tegen indringing Bescherming passivering

Herstellen passivering Vervangen betondekking (+ herstellen passivering) Verhogen weerstand Kathodische contrôle en/ of bescherming Controle anode Structurele versterking

Figuur 2: Schade-evolutie in gewapend betonnen constructies [3]. 2.

Productie, toepassing waterwerende middelen

en

werkingsmechanisme

van

silicone

Verschillende generaties van producten werden ontwikkeld om de agressieve impact van de omgeving op beton terug te dringen. Goede resultaten werden verkregen met waterwerende behandelingen. Verschillende families van deze waterwerende producten worden al jaren gebruikt in de bouwindustrie. De meeste zijn silicone verbindingen onder de vorm van silanen en siloxane verbindingen [5]. Silanen zijn monomere verbindingen en komen vaak voor onder de vorm van een alkyltrialkoxysilaan. Siloxane verbindingen zijn verkrijgbaar onder de vorm van een oligomere of polymere verbindingen. Het uitgangsproduct voor alle silicium-organische componenten is een alkyltrichloorsilaan, Figuur 3, links. In Figuur 3 is de hydrophobe alkylgroep voorgesteld door het symbool R (methyl-, ethyl- propyl-, butyl-, pentyl- tot octylgroep). Door omzetting van dit silaan met een alcohol (+R’-OH), wordt het overeenstemmende alkyltrialkoxysilaan gevormd, waarbij waterstofchloride (HCl) wordt afgescheiden. De reactie met alcohol levert een oligomeer of polymeer siloxaan op, afhankelijk van de hoeveelheid water aanwezig (H2O). De 2 laatste producten verschillen dan enkel ook in de graad van polymerisatie (Figuur 3). Wanneer deze producten worden aangebracht, op een vochtige ondergrond, zal de hydrofiele alkoxygroep (OR’-) reageren met het aanwezige water (+H2O) waardoor een alcohol (-R’OH) wordt gevormd dat verdampt. Voor de laagmoleculaire silanen gaat deze hydrolyse voldoende snel in tegenstelling tot de oligomere en polymere siloxanen waaraan een katalysator wordt toegevoegd (zoals metaaloxides, zoals bv.: tetrabutyltitanaat of dibutyltindilauraat).


32

Op de betonondergrond vindt een polycondensatiereactie plaats, waarbij chemische bindingen worden gevormd met de betonondergrond (-Si-R). Op die manier ontstaat een 3-dimensioneel netwerk, dat chemisch gebonden is met het betonoppervlak. Deze chemische binding staat mee garant voor de duurzaamheid van dit type van producten.

Figuur 3: chemische stappen in de vorming van siliciumorganische moleculen. 3. Effectiviteit van waterwerende behandelingen De waterwerende behandeling vermindert het transport van vloeibaar water en de zouten die in het water opgelost zijn. Opgelet: daar waar de indringing van water in vloeibare vorm in zijn geheel maximaal zou moeten worden tegengehouden, zal de waterwerende behandeling het transport van waterdamp slechts in beperkte mate beïnvloeden. Het waterwerend product zou voldoende diep in de betonondergrond moeten indringen, om een lange termijn duurzaamheid te kunnen garanderen. Uiteraard is een voldoende indringdiepte vereist om een effectieve bescherming te kunnen vormen tegen indringing van chloriden en aldus de ermee gepaard gaande putcorrosie. Het indringvermogen van de waterwerende behandeling hangt af van: • de aan het oppervlak aangebrachte hoeveelheid en de mate waarin deze hoeveelheid aanwezig is (en voldoende lange tijd blijft) als bronmateriaal voor de verdere indringing in de ondergrond (voortijdige verdamping aan het oppervlak is te vermijden); • de grootte van de actieve siliciumorganische moleculen; • het type oplosmiddel dat eventueel gebruikt wordt. Uiteraard beïnvloedt ook de ondergrond het penetratievermogen van het waterwerende product, namelijk: • de porositeit en poriënverdeling die de permeabiliteit bepalen; • het vochtgehalte.


33

Zo zullen bijvoorbeeld de silanen met hun laag moleculair gewicht dieper indringen dan hoogmoleculaire siloxanen. Daarentegen zijn ze veel vluchtiger en bestaat het gevaar dat veel van de actieve componenten verloren gaat door verdamping. Silanen worden dan meestal ook toegepast in grote concentraties actieve stoffen (40-100%), zodat er na de polymerisatie nog voldoende product in de ondergrond achterblijft. Gelvormige producten moeten ervoor zorgen dat een te snelle afloop en verdamping aan het oppervlak wordt voorkomen. De indringdiepte van de hoogmoleculaire polysiloxanen moet vooraf goed worden onderzocht opdat een voldoende effectiviteit kan worden gegarandeerd. Een waterwerend product heeft een positieve impact op schadefenomenen die gerelateerd zijn aan waterindringing in de ondergrond: • alkali-aggregaat reactie; • vorst-dooigedrag; • indringing van in water opgeloste zouten. Omdat in principe waterwerende producten niet dampremmend zijn, bieden ze geen bescherming tegen carbonatatie door transport van CO2 doorheen de betondekking. Op basis hiervan werden in het verleden enkele producten aan een vergelijkend onderzoek onderworpen. Na behandeling van het oppervlak werden ze gedurende lange tijd ondergedompeld in een waterige natriumchloride oplossing. Nadien werd de indringdiepte van de chloride-ionen gemeten (Figuur 4).

chloridenpenetratie diepte [mm]

60 niet-behandeld

50 Methylsiloxaan

40 isooctylsiloxaan/ methyltrimethoxysilaan

30 20

isooctyltrimethoxysiloxaan/ isooctylsiloxaan

10

isobutyltrialkoxysilaan

0 0

20

40

60

80 100 Tijd [dagen]

120

140

160

Figuur 4: chloride penetratie in betonnen kubussen, na onderdompeling in een waterige natriumchloride oplossing [6,7].


34

R=1Ω

-

e

2+

Fe→Fe 3+ Fe→Fe

e

-

U

(Cl)(OH)-

Anode

e3 till 5V Spanningsbron Na

+

Kathode -

(OH) -

(Cl) Oxidatie: 2+ Fe→Fe +2e 3+ Fe→Fe +3e 3+

-

2Fe + 6(OH) → 2Fe(OH)3 + HCl→Cl +H 2Fe(OH)3→Fe2O3+3H2O

3% NaCl pH=5.5 - 6 2+

Reductie: 4(OH) ←O2+2H2O+4e

-

Fe +2(Cl) +2H2O→Fe(OH)2+2HCl 2Fe(OH)2→Fe2O3+2H2O

Figuur 5: proefopstelling – versnelde chloride penetratietest (CPT-test). Op basis van dit vergelijkend onderzoek bleek duidelijk de doeltreffendheid van in het bijzonder alkyltriethoxysilanen. Mede door de diepe penetratie van silanen wordt een efficiënte barrière tegen indringing van chloriden verkregen. Deze goede performantie wordt bevestigd in versnelde chloride penetratie proeven uitgevoerd op cilindrische proefstukken van 60 mm diameter (Figuur 5). De wapening (12 mm diameter) bevindt zich in het midden van het cilindrisch proefstuk op een hoogte 24 mm. De vergelijkende resultaten zijn opgenomen in tabel 1. De aangegeven chloride penetratie tijd (CPT) is de tijd in uren die de chloriden nodig hebben om de wapening te bereiken. De aangegeven tijden tonen bijvoorbeeld aan dat een waterwerende behandeling in een niet volledig verzadigd beton meer effectief is dan het gebruik van een polymeercementbeton met 10% polymeer op cement verhouding. Tabel 1: Chloride penetratie tijd voor diverse betonnen proefstukken [6,7] (a). Materiaal Bewaaromstandigheden CPT (u) Referentie Verzadigd met water 235 +EVA (10%) Verzadigd met water 178 +EVA (10%)+SCA Verzadigd met water 227 Dynasylan® BHN Verzadigd met water 105-106 Dynasylan® BHN Ondergedompeld in water >140 (5V) Dynasylan® BHN Gedroogd op 105°C > 800 (a): elektrische spanning: 3V; Bewaring in 3% NaCl-oplossing voorafgaand aan beproeving; Cement P40/cem I; w/c-ratio: 0.50; EVA: Ethyleenvinylacetaat; SCA: Silane Coupling agent

4. Toepassingsvoorbeeld – kaaimuur te Zeebrugge De nieuwe container terminal in de haven van Zeebrugge is gebouwd in 1993. Onmiddellijk na de bouw werd deze gewapend betonnen constructie voorzien van een waterwerende bescherming als een preventieve beschermingsWaterwerende behandelingen, realistisch of utopisch ? – Brussel, 26 maart 2010

35

maatregel. Dit type van structuur is onderhevig aan de chloride belasting van de maritieme omgeving, niet alleen onder het niveau van de getijdenwerking, maar tevens in de getijdenzone als bovenop de kaaimuur. De effectiviteit van de waterwerende behandeling is vooraf bestudeerd in het Laboratorium Reyntjens van K.U.Leuven. Gebaseerd op een experimentele vergelijkende studie, werd in 1993 besloten om Protectosil® BHN (het vroegere Dynasylan® BHN: isobutyltriethoxysilaan) te gebruiken. Om de effectiviteit van de waterwerende behandeling na te gaan, werden tot op heden 3 opeenvolgende meetcampagnes uitgevoerd: in 1996, 1998 en in 2005, dus na respectievelijk 3, 5 en 12 jaar blootstelling in reële maritieme omgeving aan de Belgische Noordzee kust [8-12]. Tijdens elk van deze meetcampagnes worden kernen geboord op verschillende locaties in de behandelde en nietbehandelde zones. Op basis van deze kernen worden de chloridenprofielen in het beton bepaald. Dit laat toe om de evolutie van de effectiviteit van de waterwerende behandeling in functie van verschillende locaties te bepalen. Bijkomend worden de verkregen data gebruikt om de chloridenpenetratie in de structuur, waarvoor de 2de diffusiewet van Fick wordt gehanteerd, te modelleren. Om rekening te houden met de spreiding op de data wordt een probabilistische procedure gevolgd. De methodologie laat toe om een schatting te maken van de resterende levensduur van de structuur, zowel voor de behandelde als niet-behandelde zone. De methodiek en resultaten worden voorgesteld. Voor een langdurige en efficiënte bescherming van het beton, is een voldoende diepe indringing in het beton van het waterwerende product noodzakelijk. In labomstandigheden werd een penetratiediepte van 6 tot 9 mm opgetekend. De resultaten van deze voorafgaande proeven zijn weergegeven in Tabel 2. Een behandeling in labo bestond uit een onderdompeling in het waterwerende product gedurende een periode van 15 seconden. Enkel proefstuk 5 werd gedurende 60 seconden ondergedompeld. Het product verbruik (g/m²) is eveneens aangegeven. Hieruit kan worden afgeleid dat de indringdiepte stijgt naarmate de tijd tussen opeenvolgende behandelingen toeneemt. Deze tendens wordt niet teruggevonden voor het verbruik aan waterwerend middel. Langere onderdompeling veroorzaakt enkel een lichte verhoging in de impregnatiediepte. Kaaimuur te Zeebrugge – achtergrond en in situ meetcampagne Figuur 6 illustreert de kaaimuur die werd opgetrokken op afgezonken funderingen (caissons). Op basis van het aangegeven vooronderzoek in labo, werd als hydrofobeermiddel een hooggeconcentreerde solventvrije formulatie gebaseerd op iso-butyltriethoxysilaan geselecteerd. Bedoeling is het preventief vermijden van schade veroorzaakt door chloriden indringing, putcorrosie en alkali-aggregaat-reactie [1].


36

Tabel 2: Penetratie diepte en verbruik waterwerend middel als functie van de tijd tussen twee opeenvolgende behandelingen [6]. Staal nr.

1 2 3 4 5

2

Tijdsduur tussen twee behandelingen (dag)

Penetratie diepte (mm)

Tijdsduur onderdompeling van elke behandeling (s)

Verbruik (g/m ) 1ste behandeling

2de behandeling

Totaal

2 4 7 7 7

6 7 8 8 9

2 x 15 2 x 15 2 x 15 2 x 15 2 x 60

138 169 89 102 156

187 285 182 204 244

325 454 271 306 400

Locatie A: niet-behandeld

Locatie B & C: behandeld

Figuur 6: Planzicht (links) en dwarsdoorsnede (midden) van de kaaimuur te Zeebrugge. De rechter foto’s illustreren de niet behandelde (boven) en behandelde zone (onder). Op de werf werd volgend applicatieschema gehanteerd, gebaseerd op de voorafgaande resultaten verkregen in het laboratorium: • Een eerste applicatie van het waterwerend product onmiddellijk na het ontkisten. Dit voorkomt de droging van het oppervlak alsook een eventuele initiële indringing van zeewater; • Een tweede applicatie na 7 dagen, om een diepe productpenetratie in het beton te bewerkstelligen. Het waterwerend product werd aangebracht door airless versproeien op lage druk met behulp van een plunjerpomp (Figuur 7). Het verbruik werd globaal geraamd op 0.35 liter per m² (300 g/m²), wat goed overeenkomt met het verbruik dat in labo werd vooropgesteld om een voldoende indringing in het beton te kunnen garanderen, noodzakelijk voor een duurzame bescherming (zie Tabel 2). Waterwerende behandelingen, realistisch of utopisch ? – Brussel, 26 maart 2010

37

Om de effectiviteit van deze waterwerende behandeling te beoordelen, werden tot op heden 3 meetcampagnes uitgevoerd, respectievelijk na 3, 5 en 12 jaar blootstelling. De effectiviteit kan mede objectief beoordeeld worden omdat een gedeelte van de kaaimuur niet werd behandeld met een waterwerend product (locatie A, Figuur 6). De vergelijkende studie bevat resultaten van verschillende zones: • Niet-behandeld – in getijdenzonde (locatie A); • Niet-behandeld – boven getijdenzone (locatie A); • Behandeld – in getijdenzone (locatie B); • Behandeld – boven getijdenzone (locatie B); • Behandeld – bovenop de kaaimuur (locatie C). Daarmee gaat de aandacht naar de effectiviteit van de behandeling (onderlinge vergelijking tussen locatie A en B) alsook naar het verschil dat wordt opgetekend onder verschillende belasting (locatie A, B en C).

Figuur 7: Airless versproeien op lage druk van het waterwerend product met behulp van een plunjerpomp. Monitoring campagne Tijdens de opeenvolgende meetcampagnes werden betonnen kernen geboord (diameter = 50mm) telkens op de verschillende locaties. Volgende technieken werden gebruikt als basis voor de beoordeling van de efficiëntie: • Visuele bepaling van de penetratiediepte van het hydrofoberingsproduct na bevochtiging van een vers gebroken betonoppervlak; • Opmeting van de betondekking; • Meting van de carbonatatiediepte onmiddellijk na het uitboren van de kernen alsook de dag erna voor een objectieve vergelijking; • Chemische analyse ter bepaling van: o Het cementgehalte; o Het water- en zuuroplosbaar chloridengehalte op verschillende dieptes (3 of 6 dieptes, zie figuur 10-14) ten opzichte van het buitenoppervlak om zo het profiel van de chloridenpenetratie te kunnen samenstellen. Daartoe worden de kernen in schijfjes verzaagd, zoals aangegeven in figuur 8.


38

0-1 [1] 0-1 [1]

4-5 [2] 0.15

9-10 [3]

2-3 [3]

1-2 [2]

6-7 [5] 4-5 [4] 0.15

0.15

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 cm

9-10 [6] 0.15

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 cm

Figuur 8: Bepalen van de chloridenconcentratie op verschillende dieptes ten opzichte van het betonoppervlak: 3 dieptes (links), 6 dieptes (rechts). Penetratiediepte – hydrofoob – hydrofiel gedrag De betonschijfjes hebben over het algemeen een dikte van 7 tot 9 mm, steeds voldoende om de penetratiediepte visueel vast te stellen. De overgang tussen hydrofoob en hydrofiel gedrag is veelal duidelijk visueel waarneembaar (Figuur 9). De absorptie van water in het hydrofiele deel geeft een duidelijke verkleuring op het breukvlak. De gemeten waarden variëren van 1 tot 6 mm (gemiddelde waarde: 3.5mm). De resultaten zijn in Tabel 3 samengevat. Tabel 3: Penetratiediepte van en concentratie aan alkyltriethoxysilaan van boorkernen. Concentratie alkyltriethoxysilaan Locatie Penetratiediepte (%w/cem) (a) in functie van de (mm) penetratiediepte

2005 4-6

1998 2-6

B : in getijdenzone

5-6

3-5

C : bovenop kaaimuur

1-2

1-3

B : boven getijdenzone

0mm 2mm 4mm 6mm 8mm 1998 0,14 / 0,20 / 0,08 / 0,02 / 0,00 0,13 / 0,14 / 0,16 / 0,17 / 0,06 0,07 0,18 0,19 0,12 0,04 0,15 0,29

(a): bepaald dmv pyrolyse gaschromatografie – patent EP 0 741 293 [13]

Alle proefstukken bevatten een significante concentratie alkyltriethoxysilaan op 2 mm diepte. Zelfs op een diepte van 8 mm wordt het waterwerend middel gedetecteerd in de onderzochte monsters. Gebaseerd op de visuele inspectie kan men aldus afleiden dat, zelfs na 12 jaar, een hydrofobe werking waarneembaar blijft.


39

Carbonatatiediepte De carbonatatiediepte wordt bepaald door het vers gezaagde oppervlak met een phenolftaleïne oplossing (1% oplossing in ethylalcohol) te besproeien. De resultaten zijn in tabel 4 weergegeven. De carbonatatiediepte is nagenoeg onbestaande voor de niet-behandelde locaties. In de behandelde zones varieert de carbonatatiediepte van 4-6 mm in de getijdenzone, tot 8-12 mm boven de getijdenzone (spatwater) en 12-16 mm bovenop de kaaimuur (contact met zeelucht). Wanneer de verschillende locaties onderling met elkaar worden vergeleken, is het duidelijk dat de diffusie van CO2 in het beton versterkt wordt door de waterwerende behandeling. De toegang voor CO2 wordt verhoogd doordat de waterbarrière in belangrijke mate wegvalt door de waterwerende behandeling.

Figuur 9: Voorbeeld van visuele vaststelling van de hydrofobe werking door middel van het bevochtigen van beide kanten van een vers gebroken oppervlak (dikte van het schijfje 7 mm) – kern B2 (links:1998) en kern C1 (rechts:2005). Tabel 4: Carbonatatie diepte van beton in niet-behandelde en behandelde zones. Locatie Carbonatatie diepte [mm] 2005 1998 1996 A: niet-behandeld Boven 0 0-0.5 0 getijdenzone 0 0 1 In getijdenzone

Boven getijdenzone In getijdenzone Bovenop kaaimuur

B en C: behandeld met Protectosil® BH N 8-12 6-12 4 4-6 5-10 5 12-16

5-10

5

Chemische analyse - water oplosbaar chloride gehalte Op basis van de chemische analyse wordt de chemische samenstelling (NBN B15-250:1990) van het beton bepaald, waaruit het meest waarschijnlijke cementgehalte kan worden afgeleid. Daarnaast worden twee verschillende Waterwerende behandelingen, realistisch of utopisch ? – Brussel, 26 maart 2010

40

chloride concentraties bepaald: het wateroplosbare en het zuuroplosbare chloride gehalte. Om de chloride profielen op te stellen, worden de kernen in schijfjes gezaagd met een gemiddelde dikte van 7-9 mm (Figuur 8) waarvan de concentratie aan chloriden wordt bepaald. Het wateroplosbaar chloride gehalte is gelijk aan het gehalte aan vrije chloriden en een groot deel van de chloriden, gebonden onder de vorm van het Friedelzout (C3A.CaCl.10H2O) dat in water wordt opgelost gedurende de extractie. Omdat het juist deze wateroplosbare chloriden zijn die het risico op corrosie inhouden, worden enkel deze resultaten hier aangegeven. De resultaten worden weergegeven in de figuren 10-14, telkens voor de eerder aangegeven 5 locaties, in functie van de diepte ten opzichte van het betonoppervlak en in functie van de tijd (1996, 1998, 2005) waarop de analyse is uitgevoerd. Elke waarde, aangegeven in de figuren, is het gemiddelde van 3 chemische analyses uitgevoerd op naburig geboorde kernen. Met betrekking tot de weergegeven resultaten zijn enkele bemerkingen over de nauwkeurigheid van de resultaten vermeld. De data vertonen een belangrijke spreiding. Deze wordt mede veroorzaakt door de heterogeniteit van het beton (samengesteld uit aggregaten en cement) in relatie tot de relatief kleine schaal van de geboorde kernen (d=50mm) en de gemiddelde dikte van de schijfjes (79mm). De variatie in de resultaten wordt mede veroorzaakt door het aantal en de grootte van de aggregaten binnen het geanalyseerde monster. De variatie van de blootstelling is een belangrijke bijkomende factor van onzekerheid (algen, spatwater, verhoogde carbonatatiediepte). Vanuit deze chloride profielen kunnen volgende besluiten getrokken worden: • Het wateroplosbaar chloride gehalte in de niet-behandelde zone bereikt hoge waarden die variëren van 2.9%Cl-/cem tot 0.90%Cl-/cem op een diepte van 95 mm. De afwezigheid van een effectieve barrière, gecombineerd met een relatief hoge porositeit (15.6-16.2 vol%), hebben er toe geleid dat de chloorionen al diep tot in het beton zijn doorgedrongen. • De corresponderende wateroplosbaar chloride concentraties in het behandeld deel (B) in de getijdenzone zijn significant lager. • Blootstelling aan het effect van de getijden en aan spatwater veroorzaakt de grootste chloride belasting. Het onderlinge verschil is beperkt. De chloorionen belasting bovenop de kaaimuur, door zeelucht en verder verwijderd van directe blootstelling, is duidelijk veel lager. • Klaarblijkelijk wordt een opstapeling van chloorionen opgemeten in de behandelde zone (B) in de getijdenzone op een gemiddelde diepte van ongeveer 15 mm (Figuur 13). Initieel, 1996 – na 3 jaar blootstelling – werd deze niet vastgesteld. Ook in de literatuur wordt melding gemaakt van een opstapeling van chloridenionen achter de waterwerende laag [14], mede veroorzaakt door opeenvolgende nat-droogcycli in de getijdenzone. Deze buffering van chloorionen is niet aanwezig in de nietbehandelde zone (Figuur 11). Echter blijkt deze piekwaarde van chloriden op een diepte van 15 mm niet te leiden tot een verhoogde waarde op grotere diepte. Op 25 mm diepte worden chloridenconcentraties bereikt die verwacht worden op deze diepte zonder intermediaire piekwaarde. Waterwerende behandelingen, realistisch of utopisch ? – Brussel, 26 maart 2010

41

2,50

2,50

1996 1998 2005

1996 1998 2005

2,00

% Cl /cem

% Cl /cem

2,00

1,50

-

-

1,50

1,00

1,00

0,50

0,50 0,00

0,00 0

20

40

60

Depth [mm]

80

100

0

20

40

60

Depth [mm]

80

100

Figuur 10: wateroplosbaar chloride Figuur 11: wateroplosbaar chloride gehalte, locatie A, niet behandeld, gehalte, locatie A, niet behandeld, in boven de getijdenzone (1996, 1998 en de getijdenzone (1996, 1998 en 2005). 2005). 3,50

3,50

1996 1998 2005

% Cl /cem

2,50

1996 1998 2005

3,00 2,50 2,00

-

2,00

-

% Cl /cem

3,00

1,50 1,00 0,50

1,50 1,00 0,50

0,00

0,00 0

20

40

60

Depth [mm]

80

100

0

20

40

60

Depth [mm]

80

100

Figuur 12: wateroplosbaar chloride Figuur 13: wateroplosbaar chloride gehalte, locatie B, behandeld, boven gehalte, locatie B, behandeld, in de de getijdenzone (1996, 1998 en 2005). getijdenzone (1996, 1998 en 2005). 0,80

1996 1998 2005

0,70

% Cl /cem

0,60

-

0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 0

20

40

60

Depth [mm]

80

100

Figuur 14: wateroplosbaar chloride gehalte, locatie C, behandeld, bovenop de kaaimuur (1996-1998-2005). Levensduur voorspelling – Diffusie coëfficiënt als toevalsvariabele Gebaseerd op de opgemeten materiaaleigenschappen en chloride profielen, kan een levensduurvoorspelling worden uitgevoerd, gebruik makend van een tijdsafhankelijke betrouwbaarheidsanalyse [15-22]. Het is belangrijk aan te geven dat dit type van analyse kan worden uitgevoerd voor eender welk schademechanisme, zolang de materiaaldata beschikbaar zijn en de Waterwerende behandelingen, realistisch of utopisch ? – Brussel, 26 maart 2010

42

mathematische formulering van de faalmode – grenstoestandsfunctie – voorhanden is. In deze analyse is de faalmode het einde van de initiatieperiode. Dit komt overeen met het punt 1 op de figuur 2. Zelfs al wordt enkel de initiatieperiode beschreven, dan nog bevat de uitgevoerde analyse behoorlijk wat vereenvoudigingen. Om het transport van chloriden doorheen het beton te modelleren, wordt aangenomen dat de 2de wet van Fick toepasbaar is. Eigenlijk is deze enkel van toepassing voor zuiver diffusiegestuurde transportprocessen. Dit betekent voor het beton dat capillaire krachten van lege poriën verwaarloosd worden en dus wordt uitgegaan van verzadigde poriën. Daarnaast wordt aangenomen dat het materiaal homogeen en isotroop is, en bovendien dat het beton niet-reactief is. Ondanks de belangrijke verschillen tussen de toepasbaarheid van de 2de wet van Fick en de realiteit, wordt ze nog steeds vaak gebruikt als model om het chloride transport in het beton te beschrijven. Natuurlijk kan een vergelijkbare analyse steeds worden uitgevoerd wanneer een meer nauwkeurig transportmodel beschikbaar is. Daarenboven gelden deze beperkingen voor eender welke analyse waarbij gebruik wordt gemaakt van dit transportmodel en is het dus niet enkel een beperking van een probabilistische analyse. De diffusiewet, 2de wet van Fick, voor ééndimensionaal transport heeft volgende vorm: δC δ  δC  = D  δt δx  δx 

(3)

Wanneer kan worden aangenomen dat er geen scheikundige reacties voorkomen tussen beton en chloriden, kan een expliciete oplossing voor deze differentiaalvergelijking worden uitgewerkt, gebruik makend van volgende randvoorwaarden: • C(x,t=0) = C0; 0<x<∞ (de initiële chloride concentratie in het betonmengsel) en • C(x=0,t) = CS; 0
  

(4)

Waarin Ci(x,t) het chloride gehalte voorstelt op tijdstip t ,op een afstand x van het betonoppervlak en erfc() is de error-functie. Een betrouwbaarheidsanalyse voorziet in een methode om de faalkans van een structurele component te begroten. Deze component is een structuur of een onderdeel van een structuur waarvan de faalmode wordt geschreven door een grenstoestandsfunctie [17]. In deze analyse, waarin enkel de diffusiecoëfficiënt als toevalsvariabele wordt gedefinieerd, kan de grenstoestandsfunctie g(D) beschreven worden als:


43

g(D) = CT − C(D)

(5)

waarin CT de grenswaarde is voor de chloride concentratie en C(D) de chloride concentratie voorstelt op een afstand x vanaf het blootgestelde oppervlak op een tijdstip t. Met de cumulatieve waarschijnlijkheidsverdeling van de diffusiecoëfficiënt (D) voor chloorionen, kan de kans dat de grenstoestandsfunctie overschreden wordt expliciet berekend worden [16]:  ln(DT ) − λ D   Pf = P(C > C T ) = 1 − Φ   ξD  

(6)

Waarin λD en ξD de parameters zijn van de lognormaal verdeeld veronderstelde diffusiecoëfficiënt en waarin Φ(D) de cumulatieve standaard normaal verdeling is. De parameters λD en ξD worden berekend uit de experimenteel opgemeten chloride profielen. Daarvoor wordt gebruik gemaakt van volgende randvoorwaarden: C0 = 0.03%Cl-, CS=7%Cl-/H2O en CT=0.7%Cl-/cem. Tabel 5 geeft de gemiddelde waarde µ(D) en de standaarddeviatie σ(D) weer van de diffusiecoëfficiënt (D) voor de 3 opeenvolgende meetcampagnes: 1996, 1998 and 2005. De voorspelde levensduur tL is aangegeven voor een faalkans gelijk aan pf = 0.5 dat de grenswaarde CT wordt overschreden ter hoogte van de wapening, die zich op een diepte gelijk aan x=12cm van de betonoppervlakte bevindt. De hoofdwapening bevindt zich op deze diepte. Dit uitgaande van de aanvang van blootstelling van het oppervlak in 1993. Merk op dat na deze periode de structuur niet zal bezwijken. De levensduurvoorspelling heeft enkel betrekking op de initiatieperiode, de periode nodig voor de chloriden om de wapening te bereiken en aldaar een chloride concentratie gelijk aan 0.7%Cl-/cem op te bouwen. Ondanks alle aangenomen vereenvoudigingen in de analyse is het opvallend dat de diffusiecoëfficiënt voor chloorionen nagenoeg een orde grootte groter is voor de niet-behandelde zone in vergelijking tot de behandelde zone wat zich onmiddellijk vertaalt in de veel beperktere levensduur.


44

Tabel 5: Diffusiecoëfficiënt D – parameters van lognormaal verdeelde toevalsvariabele en voorspelde levensduur op basis van informatie uit meetcampagnes na 3, 5 en 12 jaar natuurlijke blootstelling. Locatie Gebaseerd op meetcampagnes: 1996, 1998 en 2005 µ(D) Service life [y] σ(D) 2 -8 2 [cm /s]x10 CT= 0.7 % Cl[cm /s]x10 8 /cem A (niet-behandeld) 9.58 10.55 16.5 B (behandeld) 1.61 2.49 107 C (behandeld bovenop de 2.13 3.46 91 kaaimuur)

5. Conclusies Het aantal in België gelegen (gewapend) betonnen monumenten stijgt systematisch. Momenteel ligt de nadruk bij het herstel van beton voornamelijk op grote gewapend betonnen infrastructuur die 30-50 jaar geleden werd opgetrokken en waar schade zich manifesteert. De technieken zijn dan ook voorhanden om deze schade-evolutie op een gepaste wijze op te volgen en preventief op te treden in het behoud ervan. Naar de toekomst toe zullen steeds meer van deze technieken doordringen naar de gebouwen die we nu stelselmatig opnemen in de lijst van historische monumenten. In deze bijdrage werd uitgaande van de meest frequent voorkomende schadefenomenen gepeild naar de achterliggende transportmodellen. Daarna werd ingegaan op de werkingsmechanismen van waterwerende behandelingen. De nadruk ligt vooral op de impact die deze technieken hebben op het (preventief) behoud van de structuur. Het voorbeeld van de kaaimuur te Zeebrugge (1993) - spitst zich toe op corrosie van het beton in maritieme omgeving en het nut van een preventieve bescherming met een hydrofoberingsmiddel. Uit dit voorbeeld kan met behulp van een regelmatige opvolging van de chloride profielen een duidelijk beeld geschetst worden van de evolutie van chloride penetratie. In extensie kan met behulp van een transportmodel het einde van de initiatieperiode gekwantificeerd worden. De effectiviteit van de preventieve behandeling kan zo beoordeeld worden [23-24]. Daar waar de waterwerende behandeling na 13 jaar maritieme blootstelling duidelijk effectief blijft om de indringing van chloriden te reduceren, heeft de behandeling geen gunstig effect op de carbonatatie van het beton. Dit jaar wordt opnieuw een in situ campagne gepland om de effectiviteit na 17 jaar blootstelling op te volgen.


45

Referenties 1. Van Gemert D, Schueremans L. Preventieve bescherming van gewapend betonstructuren tegen chloriden-indringing: Evaluatie op container-terminal Zeebrugge”, Infrastructuur in het Leefmilieu, 1997, pp. 93-100. 2. Figeys W., Schueremans L., Brosens K., Van Gemert D., Ignoul S., “Verjongingskuur voor historische monumenten”, in: Het Ingenieursblad, 2006, nr. 2006, pg. 24-30. 3. TV 231, “Betonherstelling”, WTCB Wetenschappelijk en Technologisch Centrum voor de Bouwnijverheid, 2007. 4. Poupeleer Anne-Séverine, "Transport and crystallization of dissolved salts in cracked porous building materials", PhD Thesis, K.U.Leuven, 2007. 5. TV224, “Waterwerende oppervlaktebehandeling”, WTCB Wetenschappelijk en Technologisch Centrum voor de Bouwnijverheid, juni 2002. 6. Van Gemert D. Betonbescherming tegen chloridenindringing. De Bouwkroniek, 1992; 11: 8-10. 7. Van Tongelen J, Van Gemert D, Fremout J. Preventieve bescherming van de nieuwe containerterminal te Zeebrugge tegen de schadelijke invloed van chloride-ionen. De Bouwkroniek, 1994; 4: 30-35. 8. Schueremans L,.Van Gemert D. Performantie IBTEO voor remming chloridenpenetratie. internal Report, PV28521, KULeuven, 1996. 9. Schueremans L, Van Gemert D. Sivento Cl—Zeebrugge. internal Report, PV29143, KULeuven, 1998. 10. Schueremans L, Van Gemert D. In site survey of chloride penetration in a quay-wall at Zeebrugge (B) Harbor containing Protectosil® BH N. internal Report, PV30366 , KULeuven, 2005. 11. Schueremans L., Van Gemert D., Giessler S. “Chloride penetration in RCstructures in marine environment – long term assessment of a preventive hydrophobic treatment”, Construction and Building Materials, Construction and Building Materials, Volume 21, Issue 6, June 2007, Pages 1238-1249. 12. Schueremans L., Van Gemert D., Friedel M. and Giessler-Blank S., “Durability of water repellents applied in marine environment”, Hydrophobe V, Brussels, April 15-16, 2008, pp. 357-367. 13. Herrmann C, Rotzsche H. Determining Silanes in Inorganic Matrices by Pyrolysis – GC. International Conference on Water Repellent Treatment of Building Materials, Hydrophobe II, 1998, p.231 – 236. 14. McPolin D, Basheer PAM, Long AE, Grattan KTV, Sun T. Obtaining progressive chloride profiles in cementitious materials. Construction and Building Materials, 2005;19: 666-673. 15. Prezzi M, Geyskens Ph, Monteiro PJM. Reliability approach to service life prediction of concrete exposed to Marine Environment. ACI Materials Journal, 1996;93(6):554-562. 16. Clifton JR. Predicting the service life of concrete. ACI Materials Journal, 1993;90(9):661-671. 17. Melchers RE. Structural reliability: analysis and prediction. John Wiley and Sons, second edition, 1999.


46

18. Siemes T, Edvardsen C. Duracrete: service life design for concrete structures. 8th international conference on durability of building materials and components, Canada, 1999, p.1343-1356. 19. Costa A, Appleton J. Chloride penetration into concrete in marine environment – Part II: Prediction of long term chloride penetration. Materials and Structures, 1999;32: 354-359. 20. Thoft-Christensen P, Jensen FM, Middleton CR, Blackmore A. Assessment of the reliability of concrete slab bridges. 7th IFIP WG7.5, Working Conference, Colorado, USA, 1996. 21. Diamantidis, “Koordinaten und Entwicklung eines probabilistischen Sicherheidskonzepts für neue und bestehende Tragwerke“, T2881, Frauenhofer IRB Verlag,1999. 22. Vrouwenvelder, “Development towards full probabilistic design code, Structural Safety, Vol 24, 2002, pp. 417-432 23. Schueremans L., “Monitoring van gebouwd erfgoed”, Eindsymposium van het Europees Interreg IIIA-project, 28/05/2008, Thorn, Nederland. pp. 1-17. 24. Luc Schueremans (Be), “Kaaimuur te Zeebrugge - impact van monitoring en preventieve ingrepen op het behoud”, WTA-Nl-Vl studiedag “Beton Behouden: Theorie in de praktijk gezet”, 14/11/2008, 2008, ISBN/EAN: 97890-79216-03-1, pp. 45-62.


47

Bijlage Carbonatatie CO2 + H2O → H2CO3 H2CO3 + Ca(OH)2 →CaCO3 + 2H2O Bij overmaat CO2: CaCO3 + CO2 + H2O ↔ Ca(HCO3)2 +

Bij volledige carbonatatie zal zich een CaCO3/Ca(HCO3) evenwicht instellen waarbij de pH daalt tot 8,3. Het wateroplosbaar Ca(HCO3)2 kan aanleiding geven tot erosie van het betonoppervlak. Corrosie Een corrosieëlement bestaat uit een cathode en een anode waaraan volgende reacties plaatsvinden: 2+ Anode : Fe → Fe + 2e (ijzer in oplossing) Kathode : 4e + O2 + 2H2O → 4(OH) 2+ Fe + 2(OH) → Fe(OH)2 2Fe3+ + 6(OH)- → 2Fe(OH)3 2Fe(OH)3 → Fe2O3 (roest) + 3H2O Verder: 3Fe2+ + 8OH- ↔ Fe3O4 + 4H2O + 2e2Fe3O4 + 8OH- ↔ Fe2O3 + 3H2O + 2e2Fe2+ + 6OH- ↔ Fe2O3 + 3H2O + 2eBij overmaat Cl : Vorming van Friedelzout in beton H2O

O Secundaire reacties

beton

(OH)-

H2 O

Fe2O3(roest)+3H2O

Elektroliet

pH=13.5

2Fe(OH)2 4(OH)beton staal

Reactie aan anode

2Fe→2Fe+++2e-

O2

Elektroliet stroom

Reactie aan kathode

passiveringslaag

Cl-

2H2O

2H2O+O2+4e-→4(OH-)

(OH)-

↓Cl-+HCl+Fe(OH)2 H2O(Cl)

2eFe

Fe++ pH=5 staal

Figuur: schematische voorstelling van wapeningscorrosie (links) en putcorrosie (rechts) van wapening in beton Putcorrosie (in aanwezigheid van chloorionen) 2+ Anode : Fe → Fe + 2e (ijzer in oplossing) kathode : 4e + O2 + 2H2O → 4(OH) 3+ 2Fe + 6(OH) → Fe2O3 + 3H2O In een tussenstadium wordt zoutzuur (HCl) gevormd waardoor de pH plaatselijk daalt tot 5: 2+ Fe + 2Cl + 2H2O → Fe(OH)2 + 2HCl + HCl → Cl + H Alkali-aggregaat-reactie SiO2 + 2NaOH + nH2O → Na2SiO3.nH2O Na2SiO3.nH2O + Ca(OH)2 + H2O → CaSiO3.mH2O + 2NaOH Het product CaSiO3.mH2O is een gel met expansieve eigenschappen


48

Waterwerende behandeling: geen standaard bestekartikel Luc Karremans, Technische Diensten Katholieke Universiteit Leuven 1. Inleiding – Impressies vanuit de praktijk Wanneer ik anno 2010 het begrip of de praktijk van “waterwerende behandeling” (of “een hydrofobering” zoals dat dan in de praktijk meestal genoemd wordt) aankaart, dan zijn de reacties hierop vanuit de diverse invalshoeken vaak zeer uiteenlopend. Niet zelden worden er dan eigenschappen toegedicht aan of “labels” gekleefd op de praktijk van het hydrofoberen die: • hoegenaamd niet stroken met de realiteit. De functie, de werking, de duurzaamheid en de mogelijke toepassingsgebieden van een hydrofobering worden niet correct begrepen en weergegeven, • niet meer of niet minder zijn dan een vooroordeel met betrekking tot de materie • gestoeld zijn op verhalen die de ronde doen; vaak verhalen die dan een sterk afradend karakter hebben als het gaat over de toepassing van een waterwerende behandeling, • zonder meer de hele hydrofoberingspraktijk naar de vuilbak verwijzen. Omdat de persoon in kwestie weet heeft (of meent te hebben) van een schadegeval dat ooit zou opgetreden zijn door toedoen van een hydrofobering. Ter illustratie hieronder een paar reacties en houdingen die ik al ervaren heb onder de diverse betrokkenen of actoren, al dan niet ingewijd of vertrouwd met de praktijk van het hydrofoberen: Onder collega’s ingewijden: Hier heb je eigenlijk 2 groepen: de “believers” en de “non-believers”. Frappant in dit geval ervaar ik de laatste jaren de houding van de Nederlandse collega’s – actief in de monumentenzorg. Hier heb ik vaak de indruk (contacten tijdens studiedagen) dat de praktijk van het hydrofoberen geheel verbannen is naar de categorie “not done”. Vanwaar deze houding dan komt is mij niet duidelijk. Onder de collega’s (bouwprofessionelen) niet ingewijden: Hier heb ik al eens de vraag of opmerking gekregen: “hydrofoberen, wordt zoiets nog gedaan!?” Alsof dit een praktijk is die misschien vroeger zijn nut had of toegepast werd in de monumentenzorg, maar die thans toch voorbijgestreefd is en niet meer toegepast wordt. Ook hier heb ik geen idee van waar deze opvatting komt, of wat aan de basis ligt van dit denken.


49

Onder de zelfbouwers – privé bouwheren: Ook zij of een aantal van hen hanteren (en soms mismeesteren) waterwerende producten, en vaak hebben ze ook een uitgesproken mening (gegrond of niet gegrond) rond dit soort behandelingen. Een greep uit persoonlijk gecommuniceerde (mis)toepassingen en meningen: − Men gebruikt (met wisselend succes natuurlijk) de producten op alle mogelijke ondergronden (verticaal – horizontaal) zonder controle van de vereiste randvoorwaarden (aanwezigheid barsten, scheuren, zouten, vocht ….) – ook omtrent de deugdelijkheid (aard en concentraties actieve stof) van de ingezette producten stel ik mij dan vragen. − Men hanteert de producten verkeerdelijk als “waterdichting”, niet als “waterwering”. En dit zal natuurlijk nooit het gewenste resultaat opleveren. − Sommigen bouwheren passen een dergelijke behandeling na een gevelrenovatie/reiniging zeker niet toe, want “je bent dan verplicht dit om de 5 à 7 jaren te herhalen, langer gaat dit niet mee; en dat vinden we dan toch niet de moeite.” Ook hier wordt weer een beeld opgehangen dat niet strookt met de realiteit. Uit het bovenstaande mag dus blijken dat de praktijk van het hydrofoberen zeker geen onverdeeld succes kent anno 2010. Als dit soort behandelingen dan al een dubieuze reputatie geniet bij sommigen, dan schrijf ik dit toe aan de overlevering van “mislukte uitvoeringen of schadegevallen”, die niet te wijten zijn aan het gegeven van het concept ”hydrofoberen” zelf, doch aan het niet respecteren of volgen van alle randvoorwaarden (in alle mogelijke opzichten) die verbonden zijn aan deze praktijk. En ook vandaag nog word ik in de praktijk geconfronteerd met werkwijzen die bij voorbaat maken dat van een geslaagde hydrofobering geen sprake zal kunnen zijn. Ter illustratie: − Gebruik van alkaligevoelige waterwerende producten (oudere generatie) op metselwerk dat 1 of 2 dagen ervoor hervoegd werd. − Niet bevloeien, doch verstuiven (cf. onkruidbestrijding) van het hydrofoberingsproduct. Dit is dan ook geen behandeling, maar een “schijnbehandeling”. Dat dit soort “falende of verkeerde uitvoeringen” niet bijdragen tot een goede reputatie, doch zelfs zeer schadelijk zijn voor de reputatie van het gehele concept van waterwerende behandelingen mag wel duidelijk zijn. En “slecht nieuws” in dit soort zaken gaat doorgaans nog sneller rond dan “goed nieuws”. De enige manier voor mij om het imago van “waterwerende behandelingen” in de toekomst bij te stellen (te verbeteren) bestaat er dan ook in (met zijn allen): permanent en correct te informeren, te sensibiliseren, te waken over het geheel van randvoorwaarden en toe te zien op de inzet van de juiste producten op de juiste wijze. En als “inefficiënte uitvoeringen” of erger nog “schadegevallen”


50

inzake waterweringsbehandelingen uitblijven in de toekomst, dan gaat dit ook automatisch het imago van deze praktijk verbeteren. Een studiedag rond dit thema is wat mij betreft dan zeker ook op zijn plaats (en komt zeker niet te vroeg). Ik mag dan ook hopen dat deze studiedag zal bijdragen tot de nodige verheldering rond dit thema: Wat mag je wel en niet verwachten van een hydrofobering – welke zijn de randvoorwaarden voor een geslaagde toepassing – wanneer zie je af van een dergelijke behandeling, … . Zelf moet ik niet meer overtuigd worden omtrent de deugdelijkheid en de “conserveringsmeerwaarde” van dit soort behandelingen. Dit wel te verstaan op voorwaarde dat de juiste producten op de juiste wijze en daartoe geschikt verklaarde ondergronden geplaatst worden (eerst controleren of er mogelijks geen negatieve invloedsfactoren aanwezig zijn die het welslagen van de behandeling zouden kunnen verstoren, of erger nog, schade zouden kunnen veroorzaken). Ik steun mijzelf hierbij op de langetermijnervaringen van de wetenschap en de praktijk die toch al ruim be- en gekend zijn rond de prestaties en de duurzaamheid van waterwerende behandelingen. Voor mezelf is ook de proefmuur van het WTCB (d.d. 1967 – eerste generatie producten) één van de betere en tastbare bewijzen hiervan.

2. Toepassing waterwerende behandelingen

2.1.

Toepassingsgebieden randvoorwaarden

–

doelstellingen/motivatie

-

te

respecteren

Toepassingsgebieden: Als waterwerende of hydrofoberende behandelingen worden uitgevoerd, is dit steeds als sluitstuk en beschermende nabehandeling in het kader van een conservatie- of restauratiedossier, of na de realisatie van een louter reinigingsdossier. In uitzonderlijke gevallen (atypisch) worden soms ook volle steense muurconstructies (rechtstreekse binnenafwerking pleisterwerk op de baksteen) behandeld (elimineren regendoorslag). De behandeling wordt in principe ook enkel voorbehouden voor “waardevolle” gebouwen en materialen: monumenten, monumentale gebouwen, bijzondere architectuur (lees tevens verantwoord inzetten van (immer schaarse) middelen).

Doelstellingen/motivatie: Een hydrofobering wordt toegepast om de conserveringseigenschappen en omstandigheden van de gevelmaterialen te verbeteren, om deze beter te laten weerstaan aan de weersinvloeden en de hieraan verbonden verweringsfenomenen en –processen waaraan zij dagelijks en continu worden Waterwerende behandelingen, realistisch of utopisch ? – Brussel, 26 maart 2010

51

blootgesteld. Hiermee wordt dan ook de intrinsieke levensduur (duurzaamheid) van de aanwezige materialen verhoogd, waardoor een volgende (al dan niet ingrijpende) conservatie- of restauratie-interventie dan weer langer uitgesteld kan worden. En dit komt dan weer het algemeen belang van het monument, en het beheer ervan, ten goede. Volgende verbeterde conserveringseigenschappen en/of gunstige effecten worden bewerkstelligd door een waterwerende behandeling: • De mogelijke impact van de meeste verweringspocessen wordt sterk gereduceerd! Bijna alle optredende schade- of verweringsprocessen vereisen de aanwezigheid van water om zich te voltrekken: vorstschade – uitlogen bindmiddelen – gipskorstvorming – zoutschade – etc. Maximaal water weren uit de ondergrond betekent dan ook dat deze verweringsmechanismen principieel sterk afgeremd worden. • Een waterafwijzende ondergrond zal ook: o Minder snel vervuilen, minder hardnekkig vervuilen. Vuilafzettingen zullen gemakkelijker “afregenen”. Men spreekt in dit verband soms ook ook van een “zelfreinigend effect” van een hydrofobering. Dit is natuurlijk het meest uitgesproken op de slagregenzijdes (west – zuidwest – zuid ). Reinigingsinterventies kunnen hierdoor ook langer uitblijven. o Minder gevoelig zijn voor vervuiling in de diepte (intrekken vuil in de poriën samen met het regenwater). Hierdoor zullen toekomstige reinigingen ook vlotter en “zachter” kunnen geschieden wat dan ook weer een minimale impact op het monument betekent o Kans op regendoorslag (interieurschade) terugdringen • Ook biologische aantasting (begroening: algen en mossen) zal minder snel optreden aangezien deze mechanismen permanent vochtige ondergronden vereisen. Kanttekening bij de praktijk gevelreiniging: Iedere reinigingsbeurt – en dit geldt in meer of minder mate voor quasi alle reinigingstechnieken – resulteert niet enkel in het verwijderen van het vuil van de ondergrond, doch gaat deze daarnaast ook (mechanische impact) “opruwen”. De mate waarin dit gebeurt zal afhangen van de ingezette technieken en de omzichtigheid waarmee deze ingezet werden. Eindresultaat is dus een propere doch ruwere en meestal ook poreuzere ondergrond die voortaan gemakkelijker, sneller en hardnekkiger vuil zal kunnen worden. Niet echt de bedoeling van het beoogde resultaat lijkt me, zelfs deels contraproductief. Vanuit dit standpunt is een beschermende nabehandeling onder de vorm van een hydrofobering dan ook bijna een must om versnelde degradatie en vervuiling tegen te gaan.

Randvoorwaarden voor de uitvoering van een hydrofobering: De eerste stap wanneer een waterwerende behandeling overwogen wordt zal er steeds in bestaan te controleren of er mogelijks geen negatieve Waterwerende behandelingen, realistisch of utopisch ? – Brussel, 26 maart 2010

52

invloedsfactoren aanwezig zijn die het welslagen van de behandeling zouden kunnen verstoren, of erger nog, die schade zouden kunnen veroorzaken. Algemeen geldt hier: In geval van twijfel omtrent het al dan niet aanwezig zijn voor de betreffende ondergrond van alle vereiste omstandigheden of uitgangscondities om te komen tot een geslaagde hydrofobering, stellen we ons heel defensief of voorzichtig op en zullen wij een waterwerende nabehandeling niet uitvoeren. We wensen door toedoen van een hydrofobering niet het risico te lopen schadeprocessen en -beelden te initiëren die er voorheen niet waren. Belangrijkste omgevingsfactoren – randvoorwaarden: − De gevelmaterialen moeten vooreerst geschikt zijn (porositeit) om een dergelijke behandeling te krijgen. − De ondergrond moet intact zijn: scheuren, barsten, kieren, spleten moeten eerst weggewerkt worden. Anders - in geval van een hydrofuge bestaat zelfs de kans op een verhoogde lokale vochtbelasting met alle mogelijke gekende schadebeelden tot gevolg. − De te behandelen ondergrond mag ook niet vatbaar zijn voor indringing van water via flankerende zones die geen behandeling ondergaan, of via lekken waardoor vochtaccumulatie achter de behandelde zone kan optreden. Hier wordt geen enkel risico genomen op vervolgschade, niettegenstaande het risico eerder beperkt is gezien de zeer goede waterdampdiffusiekarakteristieken van een hydrofobering (minimale wijziging). − Ook in geval de muur te lijden heeft aan optrekkend vocht, de materialen sterk zoutbelast zijn of vorstgevoelige kenmerken vertonen wordt geen hydrofobering uitgevoerd. De verdamping van capillair opgestegen vocht of vocht opgenomen via barstjes en scheurtjes kan immers enkel gebeuren door diffusie van waterdamp doorheen de waterwerende zone hetgeen een traag droogproces is. 2.2. Bestekvoorschriften - Uitvoering Hieronder een voorbeeld van het bestekartikel “hydrofoberen van gevels” zoals dit was opgenomen in een recent uitgevoerd conservatiedossier aan één van de monumenten. 02.07. Oppervlaktebehandelingen 02.07.00. Algemene bepalingen 02.07.10. Hydrofoberen van Gevels Algemeen Een hydrofobering van minerale materialen wordt gebruikt om vochtinfiltratie in metselwerk en betonconstructies te verhinderen, zonder de waterdampdoorlaatbaarheid in gedrang te brengen. Zij wordt toegepast op baksteen, natuursteen, beton, cementbepleisteringen, enz. voor zover deze materialen voldoende poreus zijn. Door de vermindering van vochtopname vervuilen de materialen minder snel en wordt de aantasting door zure regen eveneens beperkt.


53

02.07.11. Hydrofoberen van baksteen, “witte” en “gele” natuursteen a. Materiaal - Universeel impregneermiddel op basis van oligomere siloxanen (10%): een gemodificeerd oligomeer siloxaan van het type methyl-ethoxy, opgelost in alifatische solventen. De actieve stof bedraagt 10 % in massaconcentratie. - Het product dient WTCB-, of KIK-gekeurd te zijn (houder kwaliteitsrapporten en/of goedkeuringen) - Het product heeft een hoog indringingsvermogen, is alkali- en U.V.-bestendig en mag op een lichtvochtige ondergrond worden aangebracht. Het polymeriseert, onder invloed van de vochtigheid in de ondergrond of de lucht, tot een kleefvrij polysiloxaan. - Er wordt enkel gekozen voor een gebruiksklaar product, geleverd in zijn originele en aan de vigerende wetten conforme verpakking. - Bij de aanbesteding dient een technische fiche van het door de aannemer weerhouden product bijgevoegd te worden. De bouwheer heeft het recht om op basis van afwijkende werkmethoden of producteigenschappen de niet aanvaardbare producten te weren. -

Karakteristieken en eigenschappen:

• Gehalte actieve werkstof: minstens 10 % oligomeer siloxanen type methyl-ethoxy • Soortelijk gewicht: 0,81 • Vlampunt: 39°C • Kleur: kleurloos • Werkzaamheid op baksteen voor en na versneld verouderen: 100 % Product klasse A • Werkzaamheid op natuursteen voor en na versneld verouderen: > 90 % Product klasse A of B1 ngl. de soort natuursteen • Daling van de waterdampdoorlaatbaarheid na vochtwering: < 5 % Product klasse A b. Uitvoering - De staat van de ondergrond bij de toepassing van het hydrofoberingsproduct dient zuiver, gezond en voldoende droog te zijn zoals vermeld in § 5.4 van TV 140 van het W.T.C.B. - De uitvoering geschiedt steeds na reiniging en herstelwerken aan de ondergrond. Slechte voegen, barsten of holten in de steen dienen eerst te worden hersteld. - Er dient steeds 8 dagen gewacht te worden vooraleer met de impregnatie van vers voegwerk kan worden gestart. - Afhankelijk van de poriënstructuur van de te behandelen materialen schommelen de te gebruiken hoeveelheden tussen 0,25 en 1 l tot meer per vierkante meter en per arbeidsgang. Voor een nauwkeurige inschatting wordt een voorafgaandelijke uitvoeringsproef aangeraden, na 8 dagen gevolgd door een meting van de waterabsorptie met de Karstenpijp om de doeltreffendheid van de behandeling te kunnen nagaan. - Voorzorgsmaatregelen: Bescherming niet te behandelen delen. Bijzondere voorzorgen moeten genomen worden bij de behandeling van geveldelen die plaatselijk weinig poreuze of niet-poreuze materialen bevatten, zoals vb arduin, marmer. Om na het aanbrengen strepen en vlekken te verwijderen zullen deze oppervlakken, vooraleer ze te laten drogen, onmiddellijk met een in white-spirit gedrenkte doek gereinigd worden. Dezelfde voorzorgen gelden voor het raamwerk, de beglazing en de bebordingen die voor de behandeling beter op een verzorgde en afdoende wijze beschermd worden. Het product is niet geschikt om aangebracht te worden op met organische verven beklede oppervlakken. Bij twijfel of in het geval van de aanwezigheid van uitbloeiingszouten wordt een voorafgaande uitvoeringsproef aangeraden, om eventuele onovereenkomstigheden op te sporen en om zich te verzekeren van de visuele aanvaardbaarheid van het behandelde oppervlak. Glasramen dienen afgeplakt te worden. Niet te behandelen materialen (planten, weinig poreuze materialen, glaswerk en blauwe hardsteen) mogen onder geen enkele omstandigheid in contact komen met het hydrofoberingsproduct. Eventuele spatten op Waterwerende behandelingen, realistisch of utopisch ? – Brussel, 26 maart 2010

54

deze materialen dienen onmiddellijk met zuivere white-spirit gereinigd te worden (met een in white-spirit gedrenkte doek). - Werkmethode De behandeling gebeurt bij voorkeur door het bevloeien van de ondergrond onder lage druk, zodat geen verneveling of verstuiving van het product plaatsvindt. Kleine gecompliceerde vlakken, welke d.m.v. lagedruk-vloeien niet behandeld kunnen worden, mogen eventueel tot verzadiging (in overleg met de leidende ambtenaar) met een kwast of rol behandeld worden. Dit kan alleen indien de kwast of de rol regelmatig in de impregneervloeistof gedompeld wordt. De behandeling gebeurt van onder naar boven met horizontale heen- en weergaande bewegingen, zodat een afvloeien van ongeveer 20 cm wordt verkregen. De uitvoerder moet het product gelijkmatig en tot verzadiging aanbrengen, en voldoende aandacht besteden aan de aanzetten tussen de behandelingszones. Er dienen twee behandelingen nat-in-nat te worden uitgevoerd,. met een tussentijd van circa 1 uur, afhankelijk van het absorptievermogen van de ondergrond.(pm: het WTCB en Kik raden een enkele bevloeiing aan want het is niet de bedoeling dat het product diep indringt zoals een verharder) Wind en directe zoninwerking leiden tot een snelle verdamping van het product, waardoor de indringdiepte van de werkzame stof negatief wordt beinvloed. De pas geïmpregneerde oppervlakken moeten minimaal 24 uur tegen regeninwerking worden beschermd. Verbruik/dosering Naargelang de porositeit tussen 0,25 tot meer dan 1 l per vierkante meter. Het totaal verbruik aan product wordt samen met de fabrikant en de leidende ambtenaar vooraf bepaald volgens de "Meting met de pijpmethode", beschreven in de Technische Voorlichting 140 van het W.T.C.B. Voor een juiste evaluatie zullen absorptietesten met de Karstenpijp worden uitgevoerd. Uit ervaringen van de bouwheer op andere werven, op identieke te behandelen ondergronden, weten wij dat voor de verbruiken per behandeling zeker moet gerekend worden met volgende hoeveelheden: Gobertange: 330 ml hydrofoberingsproduct/m² per arbeidsgang Baksteen: 1300 ml hydrofoberings/m² per arbeidsgang Deze waarden worden als richtwaarde vooropgesteld. c. Toepassing Op alle minerale bouwmaterialen met uitzondering van de blauwe hardsteen en al de latere binnenzones van de nieuwbouwinvulling: -

Gevel Gevel Gevel Gevel Gevel Gevel Gevel

1: 2: 3: 4: 5: 6: 7:

de parementconstructie van de achtergevel van de Universiteitshal noordgevel Regavleugel oostgevel Regavleugel – hoge gebouw zuidgevel Regavleugel oostgevel Regavleugel – lage gebouw zuidgevel – omliggende buurgebouwen oostgevel – omliggende buurgebouwen

d. Meting Voor de meting wordt de netto te hydrofoberen geveloppervlakte in rekening gebracht, d.w.z. breedte x hoogte van de te reinigen gevels, opgemeten volgens een horizontaal geprojecteerd vlak. De oppervlakte van de ramen werd afgetrokken. Het afschermen van de raam- en deuropeningen werd reeds opgenomen voor verrekening in post 02.01.21 en wordt hier dus niet meer geteld. Het plaatsen van schermen mag er niet toe leiden dat bepaalde gedeelten van de dagkanten van ramen en deuren niet behandeld worden (ter plaatse van de schermen), waardoor kleurverschillen kunnen optreden. De naar voor of naar achter springende onderdelen van de gevels : lijsten, kroonlijst, dagkanten van openingen, etc. worden op alle vlakken gehydrofobeerd en zijn in de Waterwerende behandelingen, realistisch of utopisch ? – Brussel, 26 maart 2010

55

opmeting inbegrepen. De aannemer dient hiermee rekening te houden bij het opmaken van zijn offerte. De aannemer geeft een prijs per m². Alle materialen en werken zijn inbegrepen in de op te geven éénheidsprijs. Om de uitvoerder een overzicht van de diverse te behandelen minerale ondergronden te geven werden deze apart gemeten en voorgesteld. 02.07.11a

Hydrofoberen “witte” natuursteen

VH

M²

414,71

02.07.11b

Hydrofoberen “gele” natuursteen

VH

M²

40,61

02.07.11c

Hydrofoberen baksteen

VH

M²

459,04

Los natuurlijk van de correcte uitvoeringswijze (voorschriften fabrikant) en de juiste nazorg zijn volgende parameters voor ons steeds van het grootste belang (en bindend): − −

−

−

−

Type actieve stof, minimale concentraties Oplosmedium: koolwaterstoffen – Kanttekening in dit verband: we hebben al diverse testen op verschillende ondergronden en met verscheidene watergedragen systemen ondernomen. Tot op heden ervaren wij ze toch niet als even performant als de solventgedragen producten (indringingsvermogen ondergrondgevoeliger – uitvoeringsgevoeliger). We hopen dat ook deze producten verder blijven evolueren, en dat we op termijn ook kunnen afstappen van de solventgedragen systemen. Exacte opgave van het verbruik hydrofoberingsproduct in functie van de ondergrond die behandeld zal worden. Dit wordt steeds door ons – aanvullend op de door de fabrikant opgegeven ruime verbruiksrange – expliciet meegeven in het dossier. Dit voorgeschreven verbruik wordt door ons steeds proefondervindelijk vastgesteld in situ. De eis tot het exact opgeven van het te verwachten verbruik - als bouwheer kan je een uitvoeringsartikel niet transparanter of duidelijker meegeven aan een inschrijver dan op deze wijze. Laat de inschrijver na hiermee rekening te houden bij zijn prijsopgave, dat is dit geheel zijn verantwoordelijkheid. En de impact ervan is navenant als er honderden of duizenden m² te behandelen zijn. Dat hieromtrent (in het algemeen) al menig discussie gevoerd is, kan ik mij dan ook zeer goed voorstellen. Een enkele ervaring met hydrofoberingscrèmes (silaangebaseerd) in het kader van een betonrenovatie heeft ons geleerd dat deze systemen toch “uitvoeringsgevoeliger” zijn. Zones waar het product allicht iets te rijkelijk (dik) werd aangebracht vertoonden vlekvorming – aanzetverschillen. In monumentcontext blijft onze voorkeur vooralsnog dan ook uitgaan naar vloeibare systemen. Binnen een afgelijnde parementzone (gevels in één en hetzelfde zicht) worden in principe ook nooit partiële behandelingen uitgevoerd: dwz, bepaalde zones wel, andere niet. Hier wensen we het risico niet te lopen dat ten gevolge van zijdelingse migratie vocht achter de behandelde zone terechtkomt met verhoogde kans op vorstschade. Daarnaast dient vermeden dat behandelde en onbehandelde delen na de werken differentieel gaan verouderen en vervuilen, waardoor op termijn een “vervroegde” reinigingsoperatie gepland zou moeten worden. Dit zou natuurlijk contraproductief zijn vanuit monumentenzorgstandpunt.


56

3. Slotbeschouwingen - “Waterwerende behandelingen” hebben wel degelijk hun plaats in het pallet van beschikbare conservatie- en restauratietechnieken in de monumentenzorg. Doordacht en gecontroleerd inzetten van deze techniek is evenwel de boodschap. - Een universele, eenduidige en sluitende beslissingsmatrix die dienst kan doen voor alle (monumentale) bouwwerken met betrekking tot het al dan niet toepassen van een hydrofobering bestaat evenwel niet. Voor iedere ondergrond dient steeds opnieuw een gerichte objectstudie uitgevoerd te worden alvorens een beslissing kan worden genomen. In dit beslissingsproces dienen alle mogelijke aspecten en wegingsfactoren in beschouwing te worden genomen en afgewogen te worden t.o.v. de doelstellingen en de eventuele risico’s. - In geval van twijfel omtrent het aanwezig zijn van alle vereiste omstandigheden of uitgangscondities om te komen tot een geslaagde hydrofobering, wordt geen waterwerende nabehandeling uitgevoerd. 4. Praktijktoelichting bij enkele dossiers 4.1. Voorbeeld in situ test – vastleggen verbruik hydrofoberingsproduct De bepaling van het verbruik wordt in situ bepaald aan de hand van proefvlakken. 4.2.

Case studies waar hydrofobering werd toegepast

Universiteitshal: Kopgevel Regavleugel Oude Markt Situering uitvoeringsdossier:

Jaar van uitvoering:

2003

Aard werkzaamheden:

Reiniging – Restauratie – Conservatie – partiële dakrenovatie

Gevelmaterialen:

Gobertange – Blauwe hardsteen – sporadisch: andere kalkgebonden natuursteen

Oriëntatie:

west - zuidwest

Zoutbelasting:

Nee

Optrekkend vocht

Nee

Hydrofobering

Ja

Anti-graffitibehandeling:

Nee


57

Instituut Oudheidkunde Situering uitvoeringsdossier:


2000

Aard werkzaamheden:

Reiniging – conservatie

Gevelmaterialen:

Strakke witte baksteen (geëngobeerd) – Blauwe hardsteen

Oriëntatie:

Noordwest

Zoutbelasting:

Nee

Optrekkend vocht

Nee

Hydrofobering

Ja

Voorgeschiedenis m.b.t. graffitibesmeuring:

Ja


Ja – partieel: plintzone niet (eerste 30 -40 cm boven bestrating) – van deze lijn tot circa 2,5-2,8 meter boven bestrating wel behandeld.


1998

Aard werkzaamheden:

Reiniging – conservatie

Gevelmaterialen:

Gobertange – Blauwe hardsteen

Oriëntatie:

west - zuidwest

Zoutbelasting:

Nee

Optrekkend vocht

Nee

Hydrofobering

Ja


Nee

College Premonstreit Situering uitvoeringsdossier:

Groot Begijnhof – behandeling van de ezelsrug van de begijnhofmuur – doelstelling opheffen vochtprobleem in woning Atypisch geval van gebruik van waterweringsmiddel (testcase): wegwerken waterindringing/vochtdoorslag in achtergelegen interieur woning: Situering uitvoeringsdossier:


2006

Aard werkzaamheden:

Noodingreep – resultaat: probleem vochtdoorslag opgelost

Gevelmaterialen:

Baksteen type “Spaanse” steen – heterogene kwaliteiten en dito verweringspatronen aanwezig – steen gedraagt zich als het ware als een spons

Oriëntatie:

/

Zoutbelasting:

Niet ter hoogte van ezelsrug – wel plinten middenzone

Optrekkend vocht

Ja


58

4.3.

Case studies waar hydrofobering niet werd toegepast

Universiteitshal: gotische onderbouw van een deel van het zuidwestparement Dit parementdeel werd bewust “minimalistisch” geconserveerd. Er werd geen doorgedreven herstel van verweerd voegwerk/steenwerk uitgevoerd ter maximaal behoud van authentiek en verweerd karakter. Bovendien was de integratie van dit parement in het interieur voorzien in een latere fase. Situering uitvoeringsdossier:


2004

Aard werkzaamheden:

Reiniging – Restauratie – Conservatie

Gevelmaterialen:

Gobertange – Lediaan - Diestiaan – sporadisch: andere kalkgebonden natuursteen

Oriëntatie:

west - zuidwest

Zoutbelasting:

Nee

Optrekkend vocht

Nee

Hydrofobering

Nee


Nee

Michaux-gedenkplaat tuin Erasmushuis Het betreft hier een gebeeldhouwde klok (kalkgebonden natuursteen). Deze steen behoorde ooit toe aan de klokkengieterij ‘Michaux’. Hij was ingewerkt in de façade van de klokkengieterij en fungeerde als uithangbord van het bedrijf. Deze steen werd aan de universiteit geschonken en staat sinds 2003 als kunstobject vrij opgesteld in de tuin van het Erasmushuis. Op een plaats die bereikbaar is voor iedere voorbijganger De alzijdige blootstelling (vochttoetreding) in combinatie met een aantal aanwezige perforaties (bevestigingen) lagen aan de basis voor het niet opteren van een waterwerende behandeling. Situering uitvoeringsdossier:


2003

Aard werkzaamheden:

Reiniging

Gevelmaterialen:

Kalkgebonden natuursteen

Oriëntatie:

Alzijdige vrije opstelling – Frontzijde noordoost gericht

Zoutbelasting:

Nee

Optrekkend vocht

Nee

Hydrofobering

Nee


Ja (reversibel systeem op basis van polysacchariden – locatie met verhoogd risico op bekladding)


59

Instituut Lichamelijke Opvoeding Het instituut dateert van de beginjaren 1930. Parameters die mee bepaald hebben dit gebouw geen nabehandeling te geven onder de vorm van een hydrofobering waren: − Aard en graad van aanwezige vervuiling na 80 jaar blootstelling aan weer en wind: oppervlakkig en uniform verspreid (niet echt storend); geen grillig patroon (vuilsnorren), eerder een waas die de leesbaarheid van de parementen weliswaar vertroebelde, doch niet geheel aan het zicht onttrok. − Uitloging bindmiddelen (en gipskortsvorming) minder aan de orde − Aanwezigheid van sterk overkragende (1 m) dakoversteek die bescherming biedt aan de constructie − Intrinsieke waarde van de gebruikte bouwmaterialen (eerder ondergeschikt: baksteen en (prefab)beton, geen “kostbare” oude bouwmaterialen) − Afweging kosten - baten Situering uitvoeringsdossier:


2008-2009

Aard werkzaamheden:

Zachte Reiniging – betonrenovatie – deels onderhoud, deels renovatie buitenschrijnwerk

Gevelmaterialen:

Baksteen (cementgebaseerd voegwerk) – prefabbeton (silexbeton) – ter plaatse gestort beton – vrijstaande tuinmuren in baksteenmetselwerk

Oriëntatie:

Noord – zuid - west - oost

Zoutbelasting:

Nee

Optrekkend vocht

Nee

Hydrofobering

Nee


Nee

Groot Begijnhof – Conservatie/Restauratie van de tuinmuur rond het Groot Begijnhof (dossier in studiefase) Thans zijn de opmeting, de bouwhistorische en materiaal-technische vooronderzoeken alsook het standzekerheidsonderzoek rond dit dossier afgerond. We staan aan de vooravond van de opmaak van het eigenlijke uitvoeringsdossier. Dit dossier zal eerder een instandhoudingsdossier worden (conserveren staat voorop), geen “hard” restauratiedossier. De uitkomst van de realiseren werken zal met andere woorden geen “nieuwe muur” opleveren die bouwtechnisch perfect of optimaal functioneert in alle mogelijke opzichten. Een aantal van de momenteel aanwezige pathologieën of oorzaken van schade(beelden) zullen ook nog na de zachte instandhoudingsinterventie aanwezig blijven in de muur; eenvoudigweg omdat ze niet weggewerkt kunnen worden binnen het kader van de gevolgde conservatiefilosofie. Deze zullen dan ook blijvend en periodiek onze “onderhoudsaandacht” vergen. Waterwerende behandelingen, realistisch of utopisch ? – Brussel, 26 maart 2010

60

Aan de hand van het uitgevoerde veld- en labo onderzoek kunnen we in deze fase van het dossier dan ook al stellen dat de vereiste randvoorwaarden of condities om een hydrofobering uit te kunnen voeren (met als doelstelling de vele vochtgerelateerde verweringsprocessen te vertragen), niet aanwezig zijn. Een waterwerende behandeling zal hier dan ook niet toegepast worden. Volgende omgevingsfactoren en aanwezige fenomenen laten dit niet: • De constructie betreft deels volle muren – deels opgegoten muren bestaande uit een binnen- en een buitenblad met een kern opgevuld met mix mortel en steen en die tevens holtes vertoont en onderhevig is aan capillair opstijgend grondvocht. • Zware zoutbelasting, al dan niet hygroscopisch van aard • Alzijdige blootstelling met schuine vlakken waardoor extra blootstelling aan regenbelasting • Het baksteenmetselwerk vertoont diverse gebreken zoals holtes, scheuren, …Gezien het aspect “behoud” centraal is in dit project zullen de lacunes behouden blijven, voor zover deze zones nog voldoende in goede staat zijn, en onderwerp zijn van het periodiek onderhoud. Situering uitvoeringsdossier:


Nog te realiseren

Aard werkzaamheden:

Maximaal conserveren van de toestand en vrijwaren van verder verval Zachte reiniging – aanvullen lacunes - baksteenvervanging – lokaal voegwerk aanvullen en herstellen, nazicht en aanvullen muurkappen (weren vochttoetreding)

Gevelmaterialen:

Baksteen – plintzones natuursteen (Gobertange – Balegem – Diestiaan) Kalkmortels – cementmortels

Oriëntatie:

Noord – zuid - west – oost bovenzijde blootgesteld – peilverschillen tussenmuurzijdes van soms meer dan 1 m – schuine zijden

Zoutbelasting:

Ja – zeer zwaar (diverse types)

Optrekkend vocht

Ja

Hydrofobering

Nee


Nee


61

Waarom opteren voor een waterwerende behandeling ? Charlotte Nys, Origin, Brussel 1. Inleiding Deze paper omvat een uiteenzetting van de optie voor een waterwerende behandeling van gevels toegelicht aan de hand van verschillende concrete toepassingen in restauratieprojecten. Vooraleer deze voorbeelden toe te lichten, dienen een aantal beschouwingen verbonden aan het gebruik van een waterwerende behandeling vermeld: een hydrofobering is een oppervlaktebehandeling die dient om te voorkomen dat vloeibaar water binnendringt in een bouwelement (baksteen, natuursteen, beton, enz.). Meer concreet gaat het over een waterafstotende behandeling, die dampdoorlatend is en het uitzicht van het behandeld bouwmateriaal niet wijzigt. Aangezien hydrofobering gebruikt wordt voor het voorkomen van vochtdoorslag, is het belangrijk het probleem van de aanwezigheid van vocht even toe te lichten. De oorzaken van vocht in gevels zijn talrijk en vaak meervoudig, gaande van infiltraties, regendoorslag, condensatie, hygroscopiciteit, opstijgend grondvocht enz… of een combinatie van deze oorzaken. De gevolgen van de aanwezigheid van vocht kunnen uiteenlopend zijn: • Materiaalschade door vorst; • Materiaalschade door zoutkristallisatiespanningen; • Schimmelvorming (bij gebrek aan verwarming en ventilatie); • Verwering van afwerkingsmaterialen in contact met een vochtige gevel (schilderwerken, bepleistering, houten en stalen elementen, …); en, • Verzwakking van het isolatievermogen van muren. Hydrofobering beoogt een doeltreffende bescherming tegen vochtopname en tegen de opname van schadelijke stoffen met als mogelijke gunstige invloed: • De zelfreiniging te bevorderen en dus onderhoud te vergemakkelijken; • De indringing van vervuiling te beperken; • Vorstschade te verminderen; en, • De biologische aantasting te verminderen. Ideaal gezien is het de bedoeling om een gunstige invloed te hebben op de levensduur van een bouwmateriaal. Het is belangrijk om ook even de mogelijke alternatieve ingrepen tegen opname van vocht en schadelijke stoffen toe te lichten: • De herstelling van de voegen indien het gaat over een gevel in metselwerk. Mogelijk blijft nadien vochtindringing bestaan via het metselwerk.


62

• • •

De beschildering van een gevel met een vochtwerende en waterdampdoorlatende verf. Door deze interventie verandert het esthetisch aspect van de gevel. Nieuwe buitenbekleding aanbrengen (gevelpanelen, buitenbepleistering, enz…) met als gevolg een totale en dus zeer ingrijpende wijziging van het beeld van de gevel. De vervanging van de bestaande materialen door materialen met een grotere densiteit of minstens met een grotere weerstand tegen degradatie.

2. Case studies Hierna volgt de beknopte beschrijving van 4 restauratieprojecten waar de keuze voor een waterwerende behandeling onderzocht werd. Tot slot worden een aantal reflecties omtrent de moeilijkheid van het na-isoleren van waardevolle gebouwen uiteen gezet. Gemeentehuis van Vorst Het gemeentehuis van Vorst (figuur 1) werd gebouwd omstreeks 1935 en werd ingehuldigd in 1938. Het ontwerp van de architect Jean-Baptiste Dewin (bekend voor zijn realisaties van woningen en ziekenhuizen) dateert van 1925. Het is ontworpen in Art Deco-stijl die gekenmerkt wordt door een sobere, geometrische en functionele architecturale compositie. De inplanting van het gebouw, namelijk met de asymmetrisch geplaatste toren ten opzichte van het hoofdgebouw, laat een coherente integratie toe in het stedelijk weefsel. Dewin maakt gebruik van diverse materialen in de gevels zoals blauwe hardsteen, baksteen, simili-steen bepleistering en metaal. Vermeldenswaard zijn enkele bijzondere materialen voor het interieur zoals marmer en verschillende soorten tropisch hout. Een rijke iconografie maakt deel uit van de compositie. Zo is er een rijke samenwerking van vele ambachtslui voor de uitvoering van de beeldhouwwerken in blauwe steen en in brons (figuur 2), evenals voor de creatie van de glas-in-loodramen. De iconografie symboliseert enerzijds de geschiedenis van Vorst met haar activiteiten en anderzijds haar fauna en flora. Met uitzondering van het metselwerk in baksteen en de stalen onderdelen is de gevel in een uitzonderlijke goede staat. De uitvoering is van een bijzonder goede kwaliteit. De gevel bevat zowel elementen uit blauwe hardsteen als elementen uit beton bekleed met een simili-steen bepleistering. Het verschil tussen beide is nauwelijks zichtbaar. Het gebrek aan voegen verraadt meestal het gebruik van simili-steen. De volledige gevel is opgevoegd met een cementmortel. De gevelbaksteen vertoont op vele plaatsen materiaalverlies door het loskomen van buitenste laagjes. In dit project werd het gebruik van een waterwerende behandeling ter bescherming van de gevel onderzocht voor het metselwerk in baksteen. Om de schadeoorzaken en de mogelijke restauratieopties te kunnen analyseren werden verschillende onderzoeken uitgevoerd. Waterwerende behandelingen, realistisch of utopisch ? – Brussel, 26 maart 2010

63

Figuur 1: gemeentehuis van Vorst

Figuur 2: detail gemeentehuis van Vorst

De eigenschappen van het beschadigd en niet beschadigd metselwerk en de voegen werden onderzocht door het KIK [1]. In situ werd door MRT een plaatselijke demontage uitgevoerd om de opbouw van de muur te kennen en werden reinigingsproeven en testen voor de haalbaarheid van de verwijdering van de voegen en bakstenen en voor de integratie van nieuwe bakstenen uitgevoerd. Ten slotte werden in het WTCB testen uitgevoerd op 2 gemetselde muurtjes met gebruik van bestaande baksteen en 2 soorten mortels om de impact van de gekozen reinigingstechniek en een waterwerende behandeling te analyseren [2]. De uitgevoerde testen leiden tot volgende conclusies: • De fysische kenmerken van een beschadigde en onbeschadigde baksteen verschillen weinig. • De baksteen vertoont een verzadigingscoëfficiënt van bijna 93 % (> 80 %) en heeft aldus een hoge vorstgevoeligheid. • De baksteen heeft een zeer lage droogsnelheid. Uit de analyses is gebleken dat de baksteen na 2 uur continue blootstelling aan capillair opstijgend vocht een hoeveelheid water opneemt die overeenkomt met minstens 34 % van zijn maximale waarde, maar dat het ongeveer 1 week duurt om dit water te laten verdampen. • Het oplosbaar zoutgehalte van de geteste bakstenen is verwaarloosbaar. • De reinigingstechniek blijkt een positieve invloed te hebben. Zo is de waterabsorptie van de gevel lager en de droogsnelheid beduidend hoger na reiniging. • De toepassing van een hydrofuge blijkt een negatieve invloed te hebben omdat zij de droogsnelheid van de gevel aanzienlijk verlaagt. “Het aanbrengen van een waterwerende behandeling biedt hoegenaamd geen duurzame oplossing voor deze problematiek, integendeel. Een dergelijke behandeling vertraagt de droogsnelheid tot zo’n 10 % van zijn oorspronkelijke waarde die op zich reeds laag is. Bij vochtinfiltratie in winterperiodes, via barsten of aansluitingen, is de kans op vorstschade dan ook groot. Meestal manifesteert deze vorstinwerking zich in het afstoten van de waterwerende laag. Tijdens regenperiodes zal het aflopend water massaal binnendringen via de inmiddels niet waterwerende en sterk capillair zuigende bakstenen met verdere progressieve schade tot gevolg.” (uittreksel besluit rapport KIK [1]) Waterwerende behandelingen, realistisch of utopisch ? – Brussel, 26 maart 2010

64

“Ferme Rose” te Ukkel Reeds vermeld in de XIIIe eeuw was de “Ferme Rose”, gebouwd in de vallei van de Ukkelbeek (overwelfd sinds 1869), het centrum van een district van het graafschap Brabant en was waarschijnlijk verbonden aan het klooster van Boetendael in de XVe eeuw. De huidige voorstelling werd gebouwd in 1708 op een vierzijdig vlak, typisch voor de grote Brabantse hoeven. Ze heeft de eeuwen doorstaan zonder aanzienlijke aanpassingen tot in 1954, het jaar waarin ze niet langer als landbouwuitbating werd gebruikt. De restauratie van de Roze Hoeve werd overwogen in het begin van de jaren ’70, na een gift van 5 ha terrein door de echtgenoten Brugmann, dankzij een schenking van de echtgenoten Van Buren die de eerste fase van de restauratiewerken financierden, op voorwaarde dat de gebouwen een culturele bestemming kregen. De twee andere restauratiefasen werden nog niet uitgevoerd omdat de gemeente Ukkel niet over de nodige middelen beschikt.

Figuur 3: “Ferme Rose” te Ukkel

De Roze Hoeve werd op 13 juli 1971 geklasseerd als Monument en Landschap. Vandaag heeft de gemeente beslist de volledige site te restaureren. De volledige architectuur- en engineeringopdracht slaat op de onderhouds- en de conservatiewerken, de restauratiewerken en ten slotte de integratie van eventuele nieuwe bouwwerken op de plaats van de ruïnes die voorafgaand aan de demontage het voorwerp van een archeologische studie zullen uitmaken. De gevels zijn hoofdzakelijk opgebouwd uit metselwerk in baksteen en natuursteen. Gezien de gebouwen een lange levensduur kennen en dus vele aanpassingen ondergaan hebben is het metselwerk zeer gevarieerd qua geometrie en qua eigenschappen. De natuursteen kent een plaatselijk gebruik en bevindt zich meestal ter hoogte van de plinten en rondom de openingen. De oorspronkelijk steen was naar alle waarschijnlijkheid Balegemse steen en voor latere aanpassingen zijn Waterwerende behandelingen, realistisch of utopisch ? – Brussel, 26 maart 2010

65

verschillende andere steensoorten gebruikt zoals blauwe hardsteen, Euvillesteen, Comblanchiensteen en Massangissteen. Van al deze aanwezige steensoorten is de Balegemse steen het meeste aangetast. Deze steen is vertoont gevoeligheid voor vorst en andere aantastingen. Op de site zijn 3 verschillende soorten baksteen aanwezig. Ook hier vertoont de gevelbaksteen op vele plaatsen materiaalverlies en/of afschilfering van buitenste lagen. Zowel voor de analyse van de natuursteen als van de baksteen werd beroep gedaan op een extern expert. Dit vooronderzoek werd toegekend aan het ISSeP (Institut Scientifique de Service Public) en omvat identificatie van de verschillende steensoorten, de analyse van hun eigenschappen en de bepaling van de efficiëntie van de voorgestelde restauratietechnieken [3], [4]. Tijdens deze studie werd geen onderzoek gedaan naar de efficiëntie van een hydrofuge op de natuursteen, maar er wordt wel voorgesteld om te opteren voor een hydrofuge. Voor natuursteen dient deze behandeling om de oppervlakkige waterabsorptie te beperken en zo verweringsprocessen te beperken [3]. Indien bij de bepaling van de restauratie-interventies gekozen wordt voor een waterwerende behandeling, dient dit te worden beschreven worden in het lastenboek samen met een aantal voorwaarden, voorbereidende proeven en controles alvorens tot uitvoering over te gaan. Voor het metselwerk komt de studie tot een heel ander besluit. De testen tonen aan dat het metselwerk een zeer hoog gehalte van oplosbare zouten bevat. In totaal werden 12 stalen van het metselwerk onderzocht. Buiten het feit dat een groot deel van het metselwerk zeer poreus is (analyse door metingen in situ met Karstenpijp), blijkt dat het metselwerk ook een bijzonder hoog gehalte van oplosbare zouten bevat. • Voor de 12 stalen varieert het gehalte van sulfaten van 3.000mg/kg tot 15.000mg/km (aanzienlijk hoger dan het toelaatbaar gehalte van 2.500mg/kg). • Voor 11 van de 12 stalen varieert het gehalte van nitraten van 3.500mg/kg tot 17.000mg/km (aanzienlijk hoger dan het toelaatbaar gehalte van 1.500mg/kg). • Voor 7 van de 12 stalen varieert het gehalte van chloriden van 2000mg/kg tot 6.000mg/km (aanzienlijk hoger dan het toelaatbaar gehalte van 1000mg/kg) [4]. Het aanbrengen van een hydrofoberende behandeling voor het metselwerk is in dit geval helemaal niet aangewezen gezien deze de huidige schadeprocessen nog versterken. Daarentegen kan een geschikte kaleilaag wel een goede bescherming van het metselwerk in baksteen betekenen [4]. Het eerste restauratievoorstel bestond erin om alle gevels volledig te beschermen met een roze kaleilaag, maar de bouwheer vond deze interventie esthetisch niet aanvaardbaar. Vandaag wordt de aanvraag tot stedenbouwkundige vergunning afgewerkt en omvat de huidige restauratie-optie voor de behandeling van de gevels, een


66

kaleilaag in baksteenkleur voor de het metselwerk in baksteen en geen enkele interventie (met uitzondering van een reiniging) voor de natuursteen. Ondanks de resultaten van de studie voor de natuursteen, zal niet geopteerd worden voor het selectief aanbrengen van een waterwerende laag op de natuursteen. Naast de praktische moeilijkheden van het selectief aanbrengen van het product, kan bij gebrek aan onderhoud de duurzaamheid van de natuursteen aangetast worden. Als de kaleilaag begint te verweren en er weer infiltraties in het baksteenmetselwerk zullen voorkomen, kan er vocht in de (zwakkere) Balegemse steen, achter de hydrofobe laag, terechtkomen.

Eggericxtoren te Brussel, Meeussquare 23 De Residenties Leopold en Albert (figuur 4), respectievelijk gebouwd in 19361937 en 1938-1940, zijn representatief voor de modernistische stroming die de periode tussen de twee wereldoorlogen kenmerkt. Na de eerste wereldoorlog biedt de noodzakelijke wederopbouw, gekoppeld aan de demografische expansie, velen de gelegenheid om met zeer vernieuwende ideeën voor de dag te komen. Deze komen direct tot uiting in de architectuur en de stedenbouw. Gewapend met hun respectievelijke ervaringen in het buitenland tijdens de oorlog, werken de architecten/stedenbouwkundigen Jean-Jules Eggericx en Raphaël Verwilghen zeer actief aan nieuwe concepten voor het reorganiseren van de ruimte en de architectuur. In de ontwikkeling van hoge gebouwen in de stad zien zij een antwoord op het probleem van de huisvesting en van de sanering van de steden.

Figuur 4: Residenties Leopold en Albert

Eind 1938 beginnen de bouwwerken van de Residentie Albert. Eind 1939 is de ruwbouw van het hoogste deel (de toren) voltooid. Het hoekgebouw staat er dan nog niet. In augustus 1940, terwijl het hoekgebouw waarschijnlijk in aanbouw is, verhuurt de staat de toren als kantoorruimte voor administratieve diensten. Het gebouw heeft dus nooit gediend voor flats met standing, waarvoor het oorspronkelijk bestemd was en heeft sinds het gebouwd werd weinig wijzigingen ondergaan. Waterwerende behandelingen, realistisch of utopisch ? – Brussel, 26 maart 2010

67

De opdracht voor de restauratie en de renovatie van de Residentie Albert heeft betrekking op restauratie-, herstellings- en renovatiewerken aan de beschermde delen, zijnde het buitenomhulsel: de gevelbekledingen, de balkons en terrassen, het buitenschrijnwerk, het ijzerwerk, de regenwaterpijpen, de platte daken… Tijdens dit restauratieproject werd het gebruik van een waterwerende behandeling geëvalueerd voor de elementen in decoratief beton. Deze studie werd uitgevoerd door het WCTCB [5]. De gevelbekleding bestaat ofwel uit geschilderd beton (horizontale banden onder de leuning en de onderkanten van de terrassen (figuur 5) ofwel uit decoratief beton met zichtbare granulaten (figuur 6) en is in zeer goede staat (geen scheurvorming, geen corrosie van de wapeningen, nagenoeg geen zichtbare schade…). In dit geval beoogt de hydrofuge een bescherming tegen vervuiling en laat aldus een gemakkelijker onderhoud van de gevels toe. Omwille van budgettaire redenen heeft de bouwheer gekozen om de waterwerende behandeling niet uit te voeren.

Figuur 5: onderkanten van de terrassen

Figuur 6: detail van decoratief beton met zichtbare granulaten

Cité Andromede, Andromedalaan, St. Lambrechts Woluwe Grote sociale woonwijk ensembles dragen vaak een betreurenswaardig beeld met zich mee. Opdrachtgevers, die geconfronteerd zijn met de veroudering van gebouwen, maken bij een renovatieproject van de gelegenheid gebruik om tegelijkertijd met het comfort van de bewoners ook het uitzicht van hun appartementsgebouwen op te fleuren. Het beeld van grote bouwcomplexen is dan vaak gewijzigd, maar niet altijd verbeterd. Hier is de probleemstelling voldoende zeldzaam om op te merken: het architecturale en stedenbouwkundige oeuvre van de architecten Pepermans et d’Oultremont (figuur 7), daterend van de jaren ’70, bezit een onbetwistbare patrimoniale waarde. De thermische gebreken te willen verhelpen door het kleven van een buitenisolatie en het aanbrengen van een nieuwe bekleding ( Waterwerende behandelingen, realistisch of utopisch ? – Brussel, 26 maart 2010

68

bepleistering, metalen bekleding, minerale panelen) kan de architecturale kwaliteiten van de gebouwen in gevaar brengen. Het gebruikte beton voor zowel de structuur als de gevelbekleding, maar ook voor alle buitenruimtes (loopbruggen, trappen, borstweringen,... ) geeft aan het geheel een tektonische expressie, dat het wezen is van het project. De symbiose architectuur/natuur en de minerale/vegetale expressie is hierbij opmerkelijk. Men moet daarbij in acht nemen dat de bewoners van ‘hun wijk’ houden, met inbegrip van de beton en de grijze tint…

Figuur 7: Cité Andromede te St. Lambrechts Woluwe

Ook hier is een diepgaand vooronderzoek nodig om einde te maken aan de aangetroffen gebreken van het gebouw, om het comfort van de bewoners te verbeteren, om de energieperfomanties te verbeteren en om alternatieve energie te kunnen voorzien.

Figuur 8: illustratie van condensatie (links) en schimmelvorming (midden) voor het complex waarvan rechts boven een detail werd weergegeven. Rechts onder stelt een afgedicht ventilatie rooster voor.


69

Hoe komen we nu bij hydrofobering? De gevels zijn opgebouwd uit betonstenen en gewapend beton. Het gewapend beton betreft hoofdzakelijk de horizontale stroken die overeenkomen met vloerplaten, die doorlopen tot in het buitengevelvlak. Tussen de betonstroken bevinden zich wanden in betonblokken (zie figuur 8, rechts boven) die samengesteld zijn uit 2 muren met tussen in isolatie. Het is evident dat de betonstroken een koude brug vormen ten opzichte van de rest van de gevel. In sommige appartementen geeft deze koude brug aanleiding tot schimmelvorming (figuur 8, midden) doch niet systematisch. Het is evident dat deze schimmelvorming niet alleen te wijten is aan de koude brug maar eveneens aan de wijze waarop er geleefd wordt in de woning. Bij beperkte interne vochtproductie, goede verwarming en goede ventilatie zou er in principe geen schimmelvorming mogen optreden. Uit visuele inspectie kon worden opgemaakt dat er toch appartementen zijn met schimmelvorming ondanks gelijkaardige oriëntatie, weinig vochtproductie en goede verwarming en ventilatie. De oorzaak is te vinden bij het beton dat veelal in zeer slechte staat is. Door te grote grindnesten en een te kleine betondekking, was het beton gecarbonateerd en zeer poreus met vochtdoorslag tot aan de binnenkant van de woning als gevolg. In andere gevallen was het beton hersteld en beschermd door een waterwerende behandeling. In deze laatste situatie is er duidelijk geen sprake van schimmelvorming en kan het beton zijn thermische eigenschappen (zelfs beperkt) behouden gedurende de levensduur van de waterwering. Wel dient toegevoegd te worden dat het gebruikte product geen traditionele waterwering is, maar een speciale coating voor beton. Het is belangrijk te melden dat het hydrofoberen van betonstenen geen sinecure is, en vaak zelfs helemaal niet mogelijk wegens een té grove poriënstructuur.

Na-isolatie van monumenten Voor waardevolle monumenten is het belangrijk om een juist evenwicht te zoeken tussen “duurzame ontwikkeling” en “erfgoed”, om oplossingen te zoeken die het thermisch en akoestisch comfort verbeteren en die het energieverbruik verminderen, maar telkens met respect voor de kwaliteit en de cultuur historische waarde van het erfgoed. Ook in deze context is het bijzonder belangrijk om een diepgaande kennis van het gebouw te vergaren. Oude gebouwen hebben vaak een totaal ander gedrag dan nieuwe gebouwen. Zo zijn oudere gebouwen meestal opgebouwd uit zware massieve muren en kennen thermisch comfort door de inertie. Nieuwe gebouwen worden vandaag meestal ontworpen op basis van de principes van passief bouwen en kennen de kwaliteiten van thermische inertie niet. Na-isolatie van bestaande gebouwen dient met grote omzichtigheid te gebeuren. De beste oplossing bestaat erin isolatie aan te brengen aan de buitenkant van het gebouw. Deze interventie is vaak moeilijk realiseerbaar voor monumentale constructies gezien de grote impact op het uitzicht. Waterwerende behandelingen, realistisch of utopisch ? – Brussel, 26 maart 2010

70

Logischerwijze gaat men voor renovatie en restauratie proberen om de energieprestaties te verbeteren door aan de binnenkant van de gevels een isolatie te voorzien. Dergelijke interventie dient nauwkeurig bestudeerd te worden omdat naast het verlies van de thermische inertie, het isoleren van de binnenkant van de gevels consequenties kan hebben op de duurzaamheid ervan. Door de binnenisolatie wordt de gevel langer vochtig gehouden en ondergaat hij grotere temperatuurschommelingen, met als gevolg mogelijke beschadiging, bijvoorbeeld door vorst, en een grotere risico op scheurvorming. Bovendien is het bijna onmogelijk om koude bruggen te vermijden ter hoogte van de vloeren, de balkons, de haakse muren enz… Indien een gebouw niet goed geventileerd wordt kan schimmelvorming ontstaan ter hoogte van deze koude bruggen. Verder zijn deze interventies vaak economisch niet verantwoord omdat door de beperkte energiebesparing men vele jaren nodig heeft om de investering terug te winnen. Onderzoek heeft aangetoond dat oude gebouwen in werkelijkheid gekenmerkt worden door een lager energieverbruik dan het verbruik bepaald op basis van theoretische berekeningen. Een mogelijke verklaring kan gevonden worden in het feit dat de theoretisch berekeningen geen rekening houden met de thermische inertie en met de wijze waarop een woning bewoond wordt. Toch bestaan er zelfs in monumentenzorg een hele reeks van mogelijkheden om de energieperformantie van waardevolle gebouwen te verbeteren. Het zijn telkens interventies op maat om steeds de specifieke kenmerken van het gebouw te kunnen vrijwaren. Zo wordt binnenisolatie in sommige gevallen aanvaardbaar (wanneer er geen waardevolle binnendecoratie aanwezig is), indien men kiest voor isolatiematerialen die hygroscopisch zelfregulerend zijn. Degelijke isolatiesystemen kunnen vocht opnemen en tijdelijk stockeren zonder hun isolerende eigenschappen te verliezen. Specifieke en vaak niet erg ecologische dampschermen zijn in dit geval niet meer nodig. Bovendien blijft de volledige gevel damp-open en dus als het ware “ademend”. Andere mogelijke oplossingen om het thermisch comfort en het energieverbruik te verbeteren, zijn: • De ramen uit te rusten met nieuwe voegen en 3 punt-sluitingen om waterdichtheid en luchtdichtheid te verbeteren; • De ramen te voorzien van een voorzetraam aan de binnenkant; • De ramen uit te rusten met enkel isolerend glas; en, • De ramen uit te rusten met dubbel glas. In dit geval dienen de sponningen aangepast te worden met mogelijk een belangrijke esthetische impact. In de laatste 3 gevallen dienen vooreerst de thermisch eigenschappen van de aanpalende muren onderzocht te worden. In elk geval dient vermeden de worden dat de muren rondom de ramen, koude bruggen worden ten opzichte van deze ramen. Andere oplossingen kunnen gevonden worden in de herbestemming, door bijvoorbeeld een bufferklimaat te creëren tussen buiten en binnen. Een interventie die vaak veel winst oplevert en de kwaliteiten van het erfgoed meestal niet aantast is de isolatie van het dak. De isolatie van het plafond van de kelder is meestal eveneens een vrij gemakkelijke en vrij respectvolle


71

interventie, maar in de meeste gevallen minder efficiënt dan het isoleren van het dak. Het hydrofoberen van gevels wordt eveneens aanbevolen in het kader van naisolatie. Hydrofobering zorgt ervoor dat materialen die gevoelig zijn voor vochtopname door regeninslag, hun thermische eigenschappen kunnen behouden gedurende de levensduur van de waterwering. Natte gevels hebben een lagere thermische weerstand, geleiden daardoor beter warmte, en laten bijgevolg het gebouw sneller afkoelen in de winter. En bovendien vergt het drogen van een natte gevel warmte, met nog meer afkoeling tot gevolg. Dat zijn substantiële energieverliezen, die door een (succesvolle) hydrofuge tegengegaan kunnen worden. De aanwending van een hydrofobering om een eventuele niet vochtbestendige binnenisolatie droog en dus efficiënt te kunnen houden is minder evident omdat een hydrofobering geen perfecte waterdichting van een gevel kan verzekeren. 3. Besluit Een waterwerende behandeling kan een goede oplossing bieden voor de beperking van vochtopname, voor het voorkomen van vochtdoorslag in gevels, voor de vermindering van vervuilende aantasting en voor de bevordering van zelfreiniging. Toch kan het hydrofoberen van gevels pas beslist worden na zorgvuldig onderzoek. Voor elke situatie dient een nauwgezette studie m.b.t. de aard en de karakteristieken van de te behandelen materialen en de oorzaken van de aanwezigheid van vocht uitgevoerd te worden zodat op een verantwoorde wijze een beslissing genomen kan worden. In elk geval dienen volgende voorwaarden gerespecteerd te worden: • Het gepaste hydrofobeermiddel dient uitgekozen te worden. Er zijn verschillende soorten van waterwerende producten op de markt en deze kunnen zeer divers reageren op materialen. • De gevel moet zich in goede toestand bevinden. De gevel mag geen stabiliteitsproblemen vertonen of er mogen geen structurele scheuren aanwezigen zijn. • De gevel dient voldoende droog te zijn en een beperkt gehalte aan destructieve zouten bevatten. • Enkel minder dichte bouwmaterialen of bouwmaterialen die gevoelig zijn voor vochtdoorslag zijn gebaat door een hydrofobering. Hydrofobering zorgt ervoor dat materialen die gevoelig zijn voor vochtopname door regeninslag, hun thermische eigenschappen kunnen behouden gedurende de levensduur van de waterwering. De aanwending van een hydrofobering om een eventuele binnenisolatie droog en dus efficiënt te kunnen houden is minder evident, omdat een hydrofobering geen perfecte waterdichting van een gevel kunnen verzekeren.


72

Voor monumentenzorg blijkt nauwgezet vooronderzoek eens te meer de steunpaal voor de bepaling van de meest optimale restauratieopties. Referenties 1. H. De Clercq, Forest, Hôtel Communal : Etude des briques, des joints et de l’enduit, Rapport n° D :2005.08691 van het Koninklijk Institu ut voor Kunstpatromonium, 16 februari 2006, 14p 2. A. Smits, Forest, Hôtel Communal , Détermination des l’absorption et du séchage de murets maçonnés, CSTC, 27 april 2009, 6p 3. D. Bossiroy, Ferme Rose 44 Avenue de Fré à Uccle, Analyses, essais, sondages et examens des pierres, Rapport n° 1401/2007 van het ISSeP (Institut scientifique de service public), 4 juli 2007, 60p 4. M.F. Canisius, Ferme Rose 44 Avenue de Fré à Uccle, Analyses, essais, sondages et examens des briques, Rapport n° 1186/2009 van het ISSeP (Institut scientifique de service public, 12 juin 2009, 84p 5. A. Pien, Square de Meeus, 23 à Bruxelles, Etude des techniques de nettoyage et de protection des façades, CSTC, 23 maart 2009, 3p


73

Waterwerende behandeling: nuttig ? – Visie van de overheid. Karel Robijns, Ruimte en Erfgoed. Disciplinecoach Monumenten

Men heeft ons de vraag gesteld om de visie van de overheid over waterwerende behandelingen toe te lichten. Dit is echter niet evident. De meeste momumentenzorgers zijn zeer terughoudend ten opzichte van deze behandelingen omdat ze menen dat dit het monument niet ten goede komt. Ze baseren zich hierbij op de charters en conventies die spreken over reversibiliteit van de ingreep, respect voor het historisch materiaal en op de ongelukkige ervaringen of schadegevallen die ze misschien ooit hebben meegemaakt. Wetenschappers en sommige techniekers proberen ons dan weer te overtuigen dat we vooringenomen zijn en onze argumenten onvoldoende wetenschappelijk correct onderbouwen, want dat deze ingreep juist het monument kan helpen, mits goed onderzocht en perfect uitgevoerd. Maar daar knelt veelal het schoentje. 1. Situering Regelmatig komen onze erfgoedconsulenten van Ruimte en Erfgoed de vraag tegen om een waterwerende behandeling te mogen toepassen op een monument en dit zelfs betoelaagd te krijgen. Veelal wordt hierbij aangehaald dat dankzij deze behandeling het mooie beeld van een gereinigde gevel langer wordt bewaard, en dat de degradatie van de gevel hiermee vertraagd wordt. Hoe ongevaarlijk een hydrofuge ook wordt voorgesteld, toch is dit meestal een onomkeerbare ingreep. Eenmaal het product aangebracht wordt een vernette structuur gevormd die niet meer verwijderd kan worden. Bovendien veroorzaakt een dergelijke behandeling soms onherstelbare schade. Een zorgvuldig onderzoek en afweging van de consequenties van deze ingreep zijn dan ook aangewezen. De Vlaamse overheid heeft geen vaste richtlijnen wat betreft de toepassing van een hydrofobering. We houden bij de overheid echter rekening met de visie die in Nederland is uitgewerkt. In 2007 verscheen bij de Rijksdienst voor archeologie, cultuurlandschap en monumenten (nu de Rijksdienst voor Cultureel Erfgoed) nog de brochure “Techniek nr 1: Hydrofoberen van gevels” (deze is gratis te downloaden via www.RCE.nl ). De visie die hierin wordt weergegeven, wordt door onze consulenten veelal gedeeld, zelfs al menen sommige wetenschappers dat deze visie hierin onvoldoende onderbouwd is. Mijn betoog baseert zich dan ook deels op de elementen die in deze brochure worden aangehaald. 2. Wat is het probleem? Eerst dient vastgesteld te worden waarom een waterwerende behandeling wordt verkozen. Voor een optimale waterhuishouding is in eerste instantie een goed onderhoud van de buitenhuid onontbeerlijk. Het tijdig herstellen van het voegwerk is hierbij een belangrijke ingreep. Het kaleien, verven of bepleisteren Waterwerende behandelingen, realistisch of utopisch ? – Brussel, 26 maart 2010

74

van een gevel, is een mogelijke keuze ter bescherming van gevels, maar enkel indien dit bouwhistorisch en materiaaltechnisch verantwoord is. Pas wanneer dergelijke bouwtechnische maatregelen geen oplossing bieden in het voorkomen van vochtdoorslag in de gevel kan hydrofobering, na gepast vooronderzoek, overwogen worden. 3. Waarom wordt een behandeling toegepast? We stellen vast dat het een trend is om gevels te reinigen. Een gereinigde gevel in de onmiddellijke buurt is een aanzet voor de buren om ook over te gaan tot de reiniging van hun gevel. Bij vele reinigingswijzen gaat er echter onherroepelijk oorspronkelijk materiaal verloren. Slechts bij een aantal zachte technieken (zoals met water of stoom) is dit niet het geval. Afhankelijk van de omgeving waarin de gevel zich bevindt, zal de gevel terug vervuilen waardoor reiniging opnieuw noodzakelijk wordt geacht. Men is daarom van oordeel dat een pas gereinigde gevel zolang mogelijk proper moet blijven en men hoopt dat de waterwerende behandeling hierin een positief effect kan hebben. De problematiek van gevelreiniging en de gefixeerdheid hierop is echter voer voor een aparte studiedag, die we zeker zouden aanmoedigen. 4. Wat zijn de voorwaarden om een waterwerende behandeling te kunnen toepassen ? Aangezien wij geen wetenschappers zijn, baseer ik mij ook hier op de elementen die mij aangereikt worden in de brochure van de Nederlandse Rijksdienst: 1. De gevel moet in een perfecte bouwfysische staat verkeren, zonder stabiliteitsproblemen. Het metselwerk moet gaaf zijn, zonder scheuren, en het voegwerk dient intact te zijn. Voegwerk dat scheurtjes vertoont mag niet behandeld worden. Een waterwerend middel is namelijk niet scheuroverbruggend. Tijdens regenperiodes treedt vochtopname op via barsten en scheuren. Dit opgenomen vocht kan slechts beperkt verdampen door de sterk vertraagde droogprocessen ten gevolge van de waterwerende behandeling. Het gevolg hiervan is dat men door de keuze voor een waterwerende behandeling soms verplicht is om eerst volledig te hervoegen, zelfs als het oude voegwerk met kleine scheurtjes in principe nog een tijdje kon behouden blijven. 2. Volgens de Rijksdienst moet de gevel liefst homogeen van materiaal te zijn. Bij menging van natuursteen en baksteen in eenzelfde gevel zou, volgens hen, de hydrofobering minder doeltreffend worden. Wetenschappers hier betwijfelen dit echter omdat de materialen het product slechts opnemen a rato van hun poriënstructuur. 3. De gevel dient liefst proper te zijn. Bij een niet gereinigde gevel vormt een waterwerende behandeling geen oplossing voor de vervuiling. Dit neemt niet weg dat een vervuilde gevel wel zou kunnen behandeld worden, maar dan komt


75

de vuillaag onder de hydrofuge te zitten. Wil je achteraf dan ooit nog reinigen, dan moet je abrasieve reinigingstechnieken gebruiken. 4. Het hydrofobeermiddel dient werkzaam te zijn op de gevel. In bepaalde gevallen, zoals bij recent gevoegde gevels, zou de effectiviteit beperkter zijn en moet er een wachtperiode gerespecteerd alvorens over te gaan tot de behandeling. Ook hierover verschillen de meningen van de wetenschappers, aangezien er producten zouden zijn die in zo’n situatie wel bruikbaar zijn. 5. De gevel mag niet onderhevig zijn aan een actieve vochtbron zoals capillair optrekkend grondvocht of doorslaand regenwater. Dit vocht kan na de hydrofobering immers veel moeilijker uit de muur verdampen. Dit fenomeen kan leiden tot vorstschade. 6. De aanwezigheid van zouten kan eveneens een tegen indicatie zijn voor het aanbrengen van een hydrofoberingsmiddel. Elke gevel bevat een zeker gehalte aan oplosbare zouten die niet noodzakelijk schadelijk voor de bouwmaterialen zijn. Bij een niet behandelde gevel migreert het water samen met opgeloste zouten naar de oppervlakte waar water verdampt en de zouten kunnen afgezet worden aan het geveloppervlak vanwaar ze kunnen verwijderd worden dmv afborstelen. Een gehydrofobeerde gevel droogt trager door diffusie van waterdamp doorheen de waterwerende laag. Aanwezige zouten kunnen dan geblokkeerd worden achter deze laag. Opgebouwde kristallisatiespanningen kunnen leiden tot schilfervorming en afstoting van het (bak)steenoppervlak. Een analyse en interpretatie van de zoutcontaminatie voorafgaand aan de beslissing voor een waterwerende behandeling is dan ook noodzakelijk. Wij maken ons echter de bedenking dat een heel pak historische gevels niet aan al deze hoger vermelde noodzakelijke voorwaarden voldoen. In stedelijke milieus zou het nog moeten meevallen. Bij rurale gebouwen is de situatie meestal eerder precair. 5. Andere risico’s Op recent gehydrofobeerde geveldelen ontstaat soms een parelend effect (wat onschadelijk blijkt te zijn maar wel storend is), of een egale halftransparante grijze film over het metselwerk. Dit laatste zou, volgens de wetenschappers, voorzienbaar zijn en blijkbaar eerder te wijten aan een verkeerde productkeuze voor de betrokken ondergrond en/of onoordeelkundige uitvoering. Bovendien is een verhoogde aandacht noodzakelijk voor mogelijke effecten op precaire gevelelementen, zoals geveltableau’s, sgraffito’s, sculpturen,… Deze elementen verdienen een respectvol en maximaal behoud en een voorzichtige benadering is hier zeker aangewezen. Indien een betere bewaring door een waterwerende behandeling kan worden aangetoond, kan deze optie worden gesteund.


76

6. Controle Onoordeelkundige uitvoeringen vormen een groot risico, temeer daar de behandeling onzichtbaar is. Wanneer een zone (per vergissing) werd overgeslagen, zal het water snel aflopen over de behandelde zones, en juist nog een grotere vochtbelasting vormen op de niet behandelde zones. Zonder een doeltreffende controle van de uitvoering is de efficiënte van de behandeling onvoldoende gegarandeerd. Bij de (niet aangekondigde) controles dient gelet op de werkwijze, het verbruik, de verpakking en de eigenlijke samenstelling van het geleverde product. Met dit laatste wordt bedoeld een conformiteitstest uitgevoerd door een onafhankelijk laboratorium dat beschikt over de noodzakelijke referentiegegevens en dat nagaat in hoeverre het te gebruiken product conform is aan dit van het testrapport of de beschrijving vermeld in het lastenboek. Hierbij is het tevens belangrijk de verantwoordelijke alsook de timing voor deze controles vast te leggen. De praktische uitvoering van dergelijke controles is niet evident. De architect draagt hier een zeer grote verantwoordelijkheid, en zou dan ook zeer regelmatig moeten controleren op de werf. Doeltreffendheidsmetingen impliceren op zich een regelmatige monitoring van de waterwerende efficiëntie waarvoor deskundige laboratoria zouden moeten ingeschakeld worden. 7. Restauratieverslag. Voor een goed beheer op lange termijn is het echt noodzakelijk dat er terdege gedocumenteerd wordt wat met een monument wordt gedaan. Hierbij denken we bijvoorbeeld aan het gebruikte middel, de manier van aanbrengen, de gebruikte hoeveelheden, de uitvoerende firma. Deze zaken moeten opgelijst worden in een overzichtelijk document. In principe zijn dit zaken die in een restauratieverslag thuishoren, zoals omschreven is in het restauratiepremiebesluit voor beschermde monumenten. Er moet dan ook een correcte omschrijving van de uitgevoerde werken gebeuren, bv in de werfverslagen. 8. Machtiging / vergunning Het aanbrengen van een waterwerende behandeling op een monument is verboden, behoudens toelating verleend. Dit staat uitdrukkelijk vermeld in het besluit van 17 november 1993 tot bepaling van de algemene voorschriften inzake instandhouding en onderhoud van monumenten en stads- en dorpsgezichten (artikel 3, 5°). Het niet aanvragen van een premie ontslaat de eigenaar er niet van om een machtiging aan te vragen. Voor beschermde monumenten dient dit aangevraagd te worden bij de betrokken provinciale afdeling van ons agentschap Ruimte en Erfgoed. 9. Premie Enkel wanneer overtuigend aangetoond wordt dat een waterwerende behandeling de gepaste ingreep is voor de instandhouding van een monument, Waterwerende behandelingen, realistisch of utopisch ? – Brussel, 26 maart 2010

77

kan dit opgenomen worden in de lijst van betoelaagbare werken bij een restauratie- of een onderhoudsdossier, of een dossier voor fiscale aftrek, conform de betrokken regelgeving. We kunnen dit dan beschouwen als “de behandeling van waardevolle elementen” (restauratiepremiebesluit 14 december 2001, artikel 5 §1, 5° en onderhoudspremie besluit 14 juli 2004, artikel 3, 1°, j ). Wanneer er een onderhoudspremie wordt a angevraagd, zit de machtiging voor de uitvoering van dit werk bovendien vervat in de premietoekenning, en moet er geen aparte aanvraag meer ingediend worden. Indien een vooronderzoek verantwoord is, kan met de erfgoedconsulent besproken worden of hiervoor een onderhoudspremie kan aangevraagd worden als materiaal-technisch onderzoek, of men een aparte vooronderzoekspremie kan aanvragen. Men dient hierbij rekening te houden met mogelijke wachttijden voor uitvoering hiervan. Bovendien kan men de vraag stellen of dit niet eerder thuis hoort bij de normale opdracht van de restauratiearchitect, zoals de opmeting en het verzamelen van de basisgegevens om het dossier op te stellen. Voor stads- en dorpsgezichten zijn er in principe geen premies. Toch kan er ook een onderhoudspremie worden toegekend, nadat de minister een herwaarderingsplan heeft goedgekeurd voor het geheel of een deel van een stads- of dorpsgezicht, mits deze ingreep valt onder de opsomming van concrete maatregelen die nodig zijn voor de herwaardering van de panden binnen het herwaarderingsplan. Deze aspecten dienen echter terdege besproken te worden met de betrokken erfgoedconsulent.

10. Besluit In deze bijdrage werd, vanuit de bezorgdheid voor het duurzaam behoud van ons monumentaal erfgoed, het terughoudend standpunt voor het uitvoeren van een waterwerende behandeling van Ruimte en Erfgoed uiteengezet. Deze behandeling kan bij beschermde monumenten slechts aangebracht worden, na machtiging, en mits degelijk vooronderzoek de noodzaak aantoont en dat de gepaste voorwaarden zijn vervuld. Dit vooronderzoek dient aan te tonen dat de gevel technisch geschikt is om het product aan te brengen, en dat de vocht- en zoutbelasting de behandeling toestaat. De uitvoeringsmodaliteiten (product, aantal lagen, verbruik, wijze van controle…) dienen hierbij aangetoond te worden.


78

Inbreng van de fabrikant in de ontwikkeling van aangepaste hydrofoberingsmiddelen. Marianne Godts, FTB Remmers 1. Inleiding Bij bouw- of renovatieprojecten zijn diverse partijen betrokken: de bouwheer, de architect, de ingenieursbureaus, de onderzoeksinstellingen, de overheid, de aannemer en de fabrikanten. Om binnen het kader van een dergelijk project een geschikte totaaloplossing te vinden is een onderlinge samenwerking tussen de verschillende partijen belangrijk. Ook de rol van de fabrikant beperkt zich niet langer meer tot het afleveren van producten, maar omvat het deskundig adviseren van producttoepassingen en het onderzoeken en ontwikkelen van nieuwe producten in functie van de kenmerken van de te behandelen ondergrond. Ondanks het brede gamma aan bouwchemische producten op de Belgische markt, blijft het als fabrikant belangrijk in de ontwikkeling van nieuwe producten te streven naar innovatie. Het tijdperk waarin de fabrikant vanuit zijn eigen visie producten op de markt lanceerde is verleden tijd. Dat een samenwerking tussen onderzoeksinstellingen, ingenieursbureaus en de fabrikant kan leiden tot het uitwerken van een aangepaste oplossing, wordt geïllustreerd aan de hand van dit voorbeeld. Het gebouw van de Elbphilharmonie in Hamburg (Figuur 1) wordt gerenoveerd en daartoe werd een uitgebreide studie verricht door Jäger Ingenieure GmbH in samenwerking met Gesellschaft für Wissens- und Technologietransfer der TU Dresden GmbH en Dr.- Ing. Rudolf Plagge van de Technische Universiteit Dresden. De firma Remmers heeft in samenwerking met deze onderzoeksinstellingen een aangepast hydrofoberingsmiddel ontwikkeld. Het gebouw van de Elbphilharmonie, daterende van 1875, werd tussen 1963 en 1966 heropgebouwd na verwoesting tijdens wereldoorlog II. In 2007 werd besloten het Elbphilharmoniegebouw volledig te renoveren. Hiertoe werd de inwendige constructie volledig ontmanteld, zodat enkel de buitenschil behouden bleef (figuur 1, links onder). Dit gebouw, opgetrokken in rode baksteen, is gezien z’n concept intens blootgesteld aan slagregen. Om te voldoen aan de hedendaagse isolatie-eisen was het noodzakelijk een isolatie tegen de gevel te plaatsen. Aangezien de rode baksteen, waaruit de buitengevel is opgetrokken, behouden diende te blijven, was het wenselijk te opteren voor een geschikte binnenisolatie met pleisterafwerking. Deze maatregel heeft een invloed op de waterhuishouding van de rode baksteen, zodat een hydrofoberende behandeling aangewezen bleek. Een wetenschappelijke aanpak in het karakteriseren van de materiaaleigenschappen van het rode gevelmetselwerk was de basis van dit


79

onderzoeksproject voorafgaand hydrofoberingsmiddelen.

aan

het

testen

van

diverse

Figuur 1: Elbphilharmonie te Hamburg tijdens heropbouw in 1965 (links boven), in 2005 (rechts boven), de renovatie in 2008 (links onder) en een simulatie bij voltooiing (2012) Daartoe werden zowel baksteen als mortelmonsters genomen, waarvan de waterdampdiffusie, de warmtegeleidbaarheid, de warmtecapaciteit, de capillaire wateropname en de hygroscopische vochtopstapeling bepaald werden. 2. Bepaling van de vochttransport- en thermische eigenschappen DELPHIN simulatiemodel Het vochttransport in een capillair bouwmateriaal is een combinatie van waterverplaatsing in de vloeibare en de dampfase. Deze zijn afhankelijk van de temperatuur, dampdruk en capillaire drukgradiënten. De capillaire waterabsorptie coëfficiënt geeft aan in welke mate een droog materiaal het vloeibaar water aan het oppervlak kan opzuigen en in de diepere poriën kan transporteren. De monsters werden bij 40% RV en 20°C gedroogd tot een constant gewicht werd bereikt. Vervolgens werden de baksteenmonsters aan één zijde in contact gebracht met water en de gewichtsveranderingen worden Waterwerende behandelingen, realistisch of utopisch ? – Brussel, 26 maart 2010

80

om de 3 seconden geregistreerd. Uit de curve van de gewichtstoename in functie van de tijd werd de capillaire waterabsorptie coëfficiënt bepaald. Aan het einde van de vochtopnameproef wordt de evenwichtswaarde van de capillaire vochtopname berekend, welke gemiddeld 19 vol% bedroeg. Gedurende het drogingproces wordt het opgeslagen water in het bouwmateriaal door verdamping aan de omgevingslucht afgegeven. Het droogproces bestaat doorgaans uit twee fasen. Een eerste fase tijdens dewelke vloeibaar water getransporteerd wordt naar het oppervlak gevolgd door verdamping. Vanaf een bepaald punt in het droogproces is het vochtgehalte onvoldoende om het oppervlak vochtig te houden en ontstaat een droogfront in het bouwmateriaal. Droging kan enkel door diffusie van waterdamp doorheen het bouwmateriaal naar het oppervlak. De transitie van vloeibaar water naar waterdamp is een endotherm proces en gaat gepaard met een afkoeling van het verdampingsoppervlak. Warmte- en vochttransport zijn bijgevolg aan elkaar gekoppeld. Een dergelijk drogingsproces wordt gesimuleerd in een windtunnel, waarbij verschillende windsnelheden kunnen worden gekozen. In de tunnel bevinden zich stalen waar de temperatuur centraal wordt gemeten in het staal alsook het vochtgehalte. Op deze manier kan een droogcurve worden opgesteld (figuur 2).

Figuur 2: set up voor de bepaling van de droogkenmerken (A) en detail (B) De waterdampdiffusieweerstand is een maat voor de hoeveelheid waterdamp die door een poreus materiaal getransporteerd wordt bij een bepaalde dampdruk. De waterdampdiffusiecoëfficiënt geeft aan hoeveel maal een bouwmateriaal dichter is dan 1m droge stilstaande lucht. Ook de warmtegeleidbaarheid en de warmtecoëfficiënt van de baksteenstalen werden bepaald. De resultaten van deze gemeten materiaaleigenschappen worden in een simulatiemodel DELPHIN 5.6 ingegeven. Dit simulatiemodel laat toe de vochthuishouding in de wandopbouw te bepalen onder invloed van de verschillende gekozen weersomstandigheden. In deze simulatie werd nagegaan hoe het bouwmateriaal zich bij slagregen gedraagt, indien een binnenisolatie gekozen wordt op basis van een gipskartonplaat met Waterwerende behandelingen, realistisch of utopisch ? – Brussel, 26 maart 2010

81

aluminiumfolie en minerale wol of een capillair actieve klimaatregulerende isolatieplaat op basis van calciumsilicaat.

Figuur 3: simulatie van het gehalte aan vochtcondensatie in het geval van een niet gehydrofobeerde gevel voorzien van een binnenisolatie van gipskarton met minerale wol (rode curve) of van een capillair actieve klimaatregulerende isolatieplaat op basis van calciumsilicaat (zwarte curve). Op basis van de gegevens (figuur 3) is het duidelijk dat de rode baksteengevel grote hoeveelheden vocht opneemt bij slagregen. In geval er een binnenisolatie wordt geplaatst op basis van het dampdicht gipskarton met minerale wol, neemt de hoeveelheid inwendige vochtcondensatie toe over een termijn van 3 jaar. Het gevelmetselwerk blijft vochtig omdat de droging moeilijk kan verlopen door het dampdichte gipskarton. De droging kan enkel geschieden via de buitenmuren. In geval er voor een calciumsilicaatsysteem wordt gekozen heeft de muur ook de mogelijkheid om naar binnen toe te drogen, waarbij na 2 jaar er geen verdere toename is in inwendige condensatie. Het vochtgehalte in de gevel blijft constant, maar hoog, wat in combinatie met een koude metselwerkconstructie (door de isolatie is er geen opwarming meer van de gevel) en de slechte kwaliteit van de baksteen (niet vorstbestendig) kan leiden tot vorstschade van het metselwerk. 3. Zoeken naar een aangepaste of adaptieve hydrofobering Op basis van het simulatiemodel blijkt dat een korte belasting aan slagregen reeds aanleiding geeft tot een hoge verzadiging in het materiaal, met vorstschade tot gevolg. Aldus was het noodzakelijk om maatregelen te treffen tegen slagregen. Waterwerende behandelingen, realistisch of utopisch ? – Brussel, 26 maart 2010

82

Injectietechnieken zijn hier uitgesloten omwille van de heterogeniteit van de wandopbouw (vele holtes), de aanzienlijke kosten en de bouwvertraging. Een alternatief is hydrofobering aan de buitenzijde. Hydrofoberingssystemen op basis van organische metaalverbindingen of acrylaten zijn niet geschikt omwille van hun geringe dampdoorlaatbaarheid en beperkte duurzaamheid. Regenwater dat via haarscheurtjes binnendringt, kan onvoldoende drogen. Het vocht stapelt zich op achter de hydrofobering in de wand, wat bij vorst en zoutkristallisatie leidt tot afschilferen en schade van het gevelmetselwerk. In het zoeken naar een geschikte behandeling werd beroep gedaan op de firma Remmers om een hydrofoberingsmiddel te ontwikkelen dat moest voldoen aan volgende eisen: een duurzame bescherming tegen slagregen een homogene indringing van de hydrofuge tot een diepte van 15 mm om te verhinderen dat regenwater via de haarscheurtjes doordringt het behoud van het drogend vermogen via de buitenwand om vochtaccumulatie achter de hydrofobering te vermijden. een onveranderd uitzicht van de baksteen na de behandeling en dit in combinatie met de eigenschappen van een capillair actieve binnenisolatie. In dit onderzoek werd gezocht naar hydrofobeermiddelen aangepast aan de ondergrond. Op basis van de vernoemde eisen werden door de firma Remmers volgende hydrofobeermiddelen voorgesteld in de proefcampagne: 2 klassieke producten o Funcosil WS, een waterige emulsie van alkylalkoxysilaan, gekenmerkt door een goed indringvermogen, ook op vochtige gronden o Funcosil SNL, een alkylalkoxysiloxaan in een organisch solvent (alifatische koolwaterstoffen), gekenmerkt door een zeer goede indringing in baksteenmetselwerk. 6 producten in crèmevorm met een concentratie actieve stof van 10 tot 60% (Funcosil CX10 -> CX60). Een product in crèmevorm biedt tal van voordelen: een dieper indringvermogen, mogelijkheid om actieve stofgehalte te variëren van 10 tot 80% in combinatie met een betere beheersing van de aangebrachte hoeveelheid. Op 49 baksteenstalen werden aangebracht met een borstel.

de

verschillende

hydrofobeermiddelen

De capillaire wateropname coëfficiënt werd bepaald (figuur 4). Deze van de onbehandelde baksteen bedraagt 0,2 kg/m2s-0,5. Door behandeling met een hydrofobeermiddel verlaagt deze capillaire wateropname coëfficiënt met een factor 5 tot 75, afhankelijk van de aard van de actieve stof, de concentratie en de applicatiemethode. Een behandeling met het crèmevormig product, waarvan de concentratie aan actieve bestanddelen 60% bedroeg, resulteert in een vergelijkbare capillaire waterabsorptie als dit van een behandeling met het klassieke solventgedragen product. Waterwerende behandelingen, realistisch of utopisch ? – Brussel, 26 maart 2010

83

Figuur 4: capillaire wateropname coëfficiënt van baksteen behandeld met verschillende hydrofobeermiddelen. Uit de resultaten van de figuur 5 kan worden gesteld dat na behandeling met de producten WS, CX10 en CX20 nog grote hoeveelheden water in de baksteen worden opgenomen tijdens de capillaire waterabsorptie proef in tegenstelling tot het product SNL.

Figuur 5: vochtgehalte na capillaire waterabsorptieproef van baksteen behandeld met verschillende hydrofobeermiddelen. Uit figuur 6 blijkt dat bij behandeling van de bakstenen stalen met een hydrofobeermiddel de waterdampdiffusiecoëfficiënt nauwelijks verandert. De spreiding tussen de resultaten van monsters behandeld met eenzelfde product blijkt groter dan het effect van de hydrofobering (onbehandeld - behandeld).


84

Figuur 6: waterdampdiffusiecoëfficiënt van een set bakstenen proefstukken behandeld met verschillende hydrofobeermiddelen. Er is een aangepaste hydrofobering nodig die het waterdamptransport niet verhinderd om vorst- en zoutschade te vermijden. Funcosil CX 30 gaf de beste compromis tussen optimale waterwerende eigenschappen en voldoende dampdoorlaatbaarheid. Bovendien kan door de applicatiemethode als crème het product diep indringen in de ondergrond.

Figuur 7: waterdampdoorlaatbaarheid in functie van het watergehalte van onbehandelde baksteen (boven) en deze behandeld met Funcosil CX 30 (onder). Waterwerende behandelingen, realistisch of utopisch ? – Brussel, 26 maart 2010

85

Uit figuur 7 blijkt dat de waterdampgeleidbaarheid ifv het watergehalte niet verandert door de aangepaste hydrofobering.

Figuur 8: gesimuleerde inwendig condensatiegehalte in functie van de tijd voor een gevel in baksteenmetselwerk dat aan de binnenzijde voorzien is van een capillair actieve klimaatregulerende isolatieplaat op basis van calciumsilicaat. De buitenzijde is onbehandeld (zwarte curve) of behandeld met hydrofoberingsmiddel in crèmevorm waarvan het actieve stofgehalte groter is dan 30% (blauw). Uit de simulatie van slagregen, weergegeven in Figuur 8, kan worden gesteld dat een hydrofobering een sterke daling in vochtcondensatie veroorzaakt. Door het behandelen van de gevel met een aangepast hydrofobeermiddel blijft de wandopbouw droog. 4. Conclusie Het zoeken naar een geschikte totaaloplossing voor een wandopbouw vergt een wetenschappelijke aanpak en een onderbouwde voorstudie. Het plaatsen van een binnenisolatie heeft gevolgen voor de waterhuishouding in het gevelmetselwerk. Om de vochtaccumulatie in de gevel te beperken is het belangrijk een hydrofobeermiddel op maat te ontwikkelen, welke de hydrothermische eigenschappen van de steen ongewijzigd laten. Dit is mogelijk mede door de kennis en ervaring als fabrikant op het vlak van grondstoffen, chemische samenstellingen, applicatiemethodes en producteigenschappen van hydrofobeerproducten. Voor de rode baksteengevel van het Elbphilharmoniegebouw, blootgesteld slagregen, werd een aangepast hydrofoberingsmiddel ontwikkeld op basis een crème formulatie met 30% actieve stof dat het damptransport verhindert. De crème vertoont een grote indringing en een goede controle de aangebrachte hoeveelheid op de gevel. Waterwerende behandelingen, realistisch of utopisch ? – Brussel, 26 maart 2010

aan van niet van

86

Waterwerende middelen in België - een overzicht Reginald Arnaert, Rudy Keppens Rewah

Als afsluiter van de studiedag lijkt het aangewezen te starten met een aantal citaten uit het editoriaal van het WTCB tijdschrift n°4 van december 1976: “De echte waarde van een onderneming berust voor een groot deel in haar ervaring, haar verworven kennis en in haar vermogen om de problemen te beheersen en op te lossen. Haar mensen weten hoe ze op al deze dingen moeten reageren.” “Zij die ons zullen opvolgen en in het jaar 2000 het bouwgebeuren zullen bepalen, zijn reeds geboren. Het merendeel van hen waaraan wij denken zijn in volle opleiding, worden beïnvloed door onze tijd en door de schikkingen die wij treffen.” “Wij zijn er vast van overtuigd dat zij die de kennis bezitten, zij die ze wensen over te dragen, zij die onze bouwvakken wensen te valoriseren, de nodige stappen zullen zetten om hun krachten en middelen met dit doel voor ogen te bundelen.” Vandaag, bijna 35 jaar later, zijn deze citaten actueler dan ooit en sprekend voor het thema van deze studiedag. Een tiental jaar eerder, om meer precies te zijn in 1967, begon het WTCB met haar allereerste studie van de aanvankelijke doeltreffendheid en van de duurzaamheid van “silicoonharsen” op kalksteen. In totaal werden 40 van de in België meest courant gebruikte soorten kalksteen behandeld met 3 silicoonharsen van het methyltype. Deze muur is een spreekwoordelijk “standbeeld” voor alle voortgezette onderzoeken binnen diverse onderzoekscentra in België en buiten de landsgrenzen. Deze voortgezette onderzoeken zijn voor ons als producent van hydrofoberingsmiddelen een belangrijke tool om onze innovaties op dit vlak te staven en zo nodig bij te sturen of mogelijks ook als “ niet geschikt” af te voeren Op deze studiedag is een “state of the art” even belangrijk als een vooruitblik op morgen. Maw waar staan wij, mede door ervaring en innovatie zowel bij de onderzoekscentra, de voorschrijver, de producent als bij de gebruiker, vandaag? Het uitgangspunt voor hydrofobering is nog steeds onveranderd gebleven: “het beschermen van steen”, ongeacht zijn geologische, chemische of fysische classificatie. De noodzaak om steen te beschermen is geen hedendaags gegeven maar een feit dat behoeders van gebouwen eeuwen heeft bezield. In de loop der tijd is gebleken dat steen gevoelig is voor verval en dat dit verval grotendeels te zoeken is in zijn vermogen om water en materiaalvreemde Waterwerende behandelingen, realistisch of utopisch ? – Brussel, 26 maart 2010

87

stoffen te absorberen. Deze materiaalvreemde stoffen zijn meestal opgelost in regenwater en kunnen gassen zijn zoals zwaveldioxide, stikstofoxide of vaste stoffen zoals zouten. Het verval uit zich vooral in een mechanische, chemische of biologische aantasting. Vochtwerende oppervlakteproducten kunnen het vermogen om water en materiaal vreemde stoffen te absorberen weren en zijn dus per definitie geschikte producten om steen te beschermen. Wat we echter niet over het hoofd mogen zien, is dat er wel een aantal randvoorwaarden zijn op het vlak van de keuze van het vochtwerend oppervlakteproduct als van de uitvoering. Hier dient verwezen naar de ervaring en innovatie binnen de onderzoekcentra, voorschrijvers, producenten en gebruikers. De studie van het WTCB in 1967 sprak van “de aanvankelijke doeltreffendheid en duurzaamheid van silicoonharsen op kalksteen”. Initieel werden er 3 silicoonharsen van het methyltype getest en werd de duurzaamheid beoordeeld op het vlak van een visuele beoordeling naar bevuilingsgraad dit in combinatie met een meting van oppervlaktewaterabsorptie na aanbrengen van het product en na een periode van natuurlijke veroudering. De verschillen gemeten tussen deze 2 periodes waren een maatstaf voor de doeltreffendheid van het hydrofoberingsmiddel. Vandaag is de zogenaamde “meting van de waterabsorptie door de pijpmethode” ook gekend als de Karstenpijp nog steeds een maatstaf en wordt deze methode beschreven in de internationale voorschriften van RILEM. Wachten op een beoordeling aan de hand van een natuurlijke veroudering hoeft niet meer. Innovatie en samenwerking tussen ondermeer het KIK en het WTCB hebben geleid tot de selectie van representatieve verouderingscycli voorgeschreven in de Amerikaanse norm SAE J 1960. Ook de producent is niet bij de pakken blijven zitten. Waar initieel het aanbod beperkt bleef tot producten op basis van silicone polymeren, is er momenteel een wijd gamma aan waterwerende bestanddelen beschikbaar die als grondstof kunnen gebruikt worden bij de samenstelling van aangepaste formulaties, onder andere: Silicone harsen (met hydrofobe methyl, butyl, pentyl, … groepen), siloxanen, silanen, organische metaalverbindingen, gefluoreerde polymere bestanddelen,…. In ons vakgebied heeft innovatie een verscheidenheid aan mogelijkheden gebracht. Elk van de fabrikanten zal zeker zijn beweegreden hebben om voor


88

de aanmaak van zijn preparaat te kiezen uit één of meerdere van de eerder geciteerde grondstoffen. Wordt hierdoor voor de voorschrijver en gebruiker het niet moeilijker om het juiste eindproduct te gaan selecteren? Integendeel, elke producent kan indien gewenst, zijn preparaat laten evalueren binnen het WTCB of het KIK. Binnen de testrapporten afgeleverd door deze instituten, wordt een hydrofoberingsmiddel geëvalueerd op diverse prestaties en criteria van nevenverschijnselen. Het gaat hier ondermeer over de metingen van initiële doeltreffendheid na versnelde veroudering en de hieraan verbonden classificaties A tot D. Verder worden eveneens de zogenaamde nevenverschijnselen zoals de invloed van de waterwerende behandeling op kleur en glans, naast waterdampdoorlaatbaarheid en droogsnelheid geclassificeerd. Naast deze éénmalige evaluatierapporten kan de producent eveneens kiezen om op basis van dit rapport een technische goedkeuring BUTGb aan te vragen die een regelmatige en systematisch controle inhoudt van zijn productieprocessen en een sluitende garantie is op een constante productkwaliteit. Is het gegeven hiermee dan rond? Neen, want soms draait het nog vierkant. Op het vlak van productkeuze is er een “tool”, maar, net zo belangrijk als de juiste productkeuze is de kennis van de staat van de ondergrond. Zonder beperkend te willen zijn, worden een aantal criteria opgesomd waaraan de te behandelen gevel dient te voldoen. -

-

-

De ondergrond vertoont een goede conserveringsstaat zonder verpoedering of afschilfering. In geval van verpoedering kan het aangewezen zijn het te behandelen metselwerk voorafgaandelijk te consolideren; De gevel is niet onderhevig aan capillair opstijgend grondvocht; Grote scheuren en holten in het metselwerk dienen hersteld te worden zodat geen belangrijke hoeveelheden water achter de waterwerende zone kunnen terecht komen; De ondergrond dient zuiver en voldoende droog te zijn; De ondergrond wordt niet gekenmerkt door een belangrijk gehalte aan destructieve zouten.

Daarnaast dient een hoge temperatuur bij sommige preparaten vermeden te worden.


89

Bij dit alles kom ik tot het besluit nog even graag terug op mijn inleidende zin, citaat van 35 jaar terug. “De echte waarde van een onderneming berust voor een groot deel in haar ervaring, haar vertrouwen, kennis en in haar vermogen om de problemen te beheersen en op te lossen. Haar mensen weten hoe ze op al deze dingen moeten reageren”. Als producent bieden wij u een doeltreffend hydrofoberingsmiddel conform de actuele aanbevelingen. Bij twijfel naar toepassing en of geschiktheid van de ondergrond en ter controle van conformiteit op het vlak van constante kwaliteit, stellen wij ons open voor een onafhankelijk vooronderzoek van het bouwwerk en controle op uitvoeringstechniek en het gebruikte product tijdens de uitvoering der werken. Verder blijft innovatie voor ons een drijfveer waarbij ondermeer reversibiliteit en nabehandeling prioriteiten zijn en tenslotte sluit ik graag af met een boodschap naar ieder van jullie. Wij hebben “oog” voor elke suggestie en noodzaak die zich op het vlak van steenbescherming vanuit jullie ervaring stelt. Meld ze ons. Met de ervaring en het vallen en opstaan uit het verleden en de (h)erkenning van de noden van vandaag kunnen wij allen die begaan zijn met ons erfgoed schikkingen treffen die een wissel naar de toekomst zijn.


90

Sprekerslijst Ir. Yves Van Hellemont Wetenschappelijk en Technisch Centrum voor het Bouwbedrijf (WTCB), Lombardstraat 42, 1000 Brussel [email protected] Dr. Hilde De Clercq Koninklijk Instituut voor het Kunstpatrimonium (KIK) Jubelpark 1, 1000 Brussel [email protected] Prof. dr. ir. Luc Schueremans Head of K.U.Leuven Research & Development - Division Civil Engineering Civil Engineering Department Kasteelpark Arenberg 40-bus 2448 3001 Heverlee [email protected] Luc Karremans Technische Diensten Katholieke Universiteit Leuven Willem De Croylaan 56-bus 5571 3001 Heverlee [email protected] Arch. Charlotte Nys Origin Kartuizerstraat 17 - 1000 Brussel T.02 776 82 00 - F.02 776 82 09 [email protected] Karel Robijns Ruimte en Erfgoed Koning Albert II-laan 19, bus 3 1210 Brussel [email protected] Marianne Godts FTB-Remmers Bouwelven 19 2280 Grobbendonk [email protected] Reginald Arnaert Rewah Nijverheidsweg 24 2240 Zandhoven [email protected]


91

Colofon Concept en eindredactie KIK-WTCB

Niets uit deze opgave mag worden verveelvuldigd en/of openbaar gemaakt zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgever. De auteurs dragen zorg dat hun bijdrage geen inbreuk op auteursrechten inhoudt.

Uitgever : KIK

2010


92

BIJLAGE


93

Waterwerende behandelingen: realistisch of utopisch?

Recommend Documents